数据链路层与交换机

1. 数据链路层的功能是什么？

    负责网络中相邻节点之间可靠的数据传输，并进行有效的流量和差错控制。

    具体地讲，以一次数据发送为例，数据链路层的作用包括数据链路的建立、维护与拆除、帧包装、帧传输、帧同步、帧的差错控制以及流量控制。

2. 如何区分不同类型的局域网？

不同类型的局域网，其 MAC 子层所使用的规范不同。

3. 以太网采取什么样的数据传输机制？这种传输机制的工作原理如何？

以太网采用了 CSMA/CD 的数据传输机制，即带冲突检测的载波监听多路访问。

CSMA/CD 的工作过程是：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。

    也就是说 CSMA/CD 实际上是一种访问介质的算法也就是 MAC 算法：一次只允许一个工作站能够在介质上进行数据传输。使用 CSMA/CD 传输机制的以太网必须考虑所有的传输请求，并且能够决定在某一个时刻哪个设备能够使用信道，即，其解决的是秩序问题。

4. MAC 地址是用来做什么的？

    MAC 地址是制造在网络设备上的一个硬件地址，这个地址全球唯一，用来标识设备。

    MAC 地址一共由 48 位二进制位组成，其中前 24 位用来标识厂商，后 24 位用来标识设备。

    MAC 地址分物理地址和逻辑地址两类，出厂时固化在设备中的 MAC 地址就是物理地址。链路层在封装数据帧时，把写在帧中的 MAC 地址的第 8 位由 0 改为 1 ，这个新的 MAC 地址就是一个逻辑地址。

5. 802.3 以太网帧由哪六个域构成？

    前导码；目的 MAC 地址；源 MAC 地址；类型 / 长度，当值大于 0600H 时，用来表示上层协议的类型，当值小于 0600H 时，用来表示后续数据的字节长度；数据，出于 CSMA/CD 算法，数据的最小长度为 46 字节；帧校验序列，是从目的地址域开始，到数据域结束，这部分的校验和。

6. 数据链路层分成哪两个子层，每层对应的协议是什么？

    分为两个子层： MAC 子层，也叫介质访问控制子层； LLC 子层，也叫逻辑链路控制子层。

    MAC 子层的规范称为 IEEE802.3 ， LLC 子层的规范称为 IEEE802.2 。

7. MAC 子层的功能有哪些？

    将上层交下来的数据封装成帧进行发送（接收时进行相反的过程，将帧解封装）。

     实现和维护介质访问控制协议，如 CSMA/CD 。

    差错检测。

    MAC 帧的寻址，即 MAC 帧由哪个站发出，被哪个站接收。

8. LLC 子层的功能有哪些？

    建立和释放数据链路层的逻辑连接。

    提供与上层的接口。

    给帧加上序号。

9. 以太网命名方法中， base 和 broad 的区别是什么？

    Base 表示采用的信号是基带的，即物理介质是由以太网专用的，不与其他的通信系统共享。

Broad 表示信号是宽带的，即物理介质能够同时支持以太网和其他非以太网的服务。

10. 交换机进行数据转发的工作原理如何？

    交换机在 RAM 中保存着一张 MAC 地址表， MAC 地址表为 MAC 地址与端口号对应的一张表。交换机的 MAC 地址表的形成与表的作用主要包含以下几点：

     ⑴学习：MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址而形成的。当交换机收一个数据帧时，首先查看帧中的源MAC地址，再查MAC地址表，如果表中没有这个MAC地址，则添加这个条目。

     ⑵转发：交换机根据MAC地址表单播转发数据帧。交换机转发数据帧时，先查看帧中的目标MAC地址，再查表，根据表中对应的端口号，将数据转发到对应的端口去。

     ⑶广播：如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧。

     ⑷更新：交换机如果发现表中已经存在的一个MAC地址的来源端口与表中的不同，则用新的端口更新原来的端口。MAC地址表中条目的老化时间是300秒。

11. 按信息传送的方向，可以将传输方式分为哪三种？

    单工：只有一个信道，传输方向是单向的。

    半双工：只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输。

    全双工：双信道，同时可以有双向数据传输。

12. 什么是冲突域？什么是广播域？

冲突域：处于同一网段上所有节点的集合，当某两个以上的节点同时发送数据时，会产生冲突的区域。

广播域：接收同样广播消息的节点的集合，当某个节点发送广播消息，能够接收到这个消息的所有的节点属于同一广播域。

13. 什么设备能分割冲突域？

交换机为需要通信的两台主机直接建立专用的通信信道，这个专用信道是通过交换机中的一个叫做交叉点阵的电路结构来实现的。

在实现了专用信道的结构中，每个端口关闭了载波侦听和冲突检测的功能。

14. 交换机能够分割广播域吗？

交换机分割冲突域，默认情况下不能分割广播域，即交换机的所有端口属于同一个广播域。

但是，对交换机进行了配置之后，交换机是可以分割广播域的，用到的技术叫做 VLAN 。

15. 交换机有哪三种交换方式？各有什么优缺点？

    存储转发：交换机在转发帧之前需要接收缓存整个帧，优点是可以查看 FCS ，检验帧的正确性后再进行转发，防止错误的帧再转发出去，造成网络资源浪费。缺点是交换机转发数据处理延时较大。

    快速转发：它只检查数据包的包头，所以具有延迟小、交换速度快的优点。缺点是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力。

    分段过滤：交换机接收到 64 个字节后，就开始转发。根据以太网规范，如果发送 64 字节后，仍检测不到冲突，则没有冲突。其特点是延时较小，但是仍然不能检查数据帧的 FCS 字段。

16. 思科交换机的 Console 端口的默认设置如何？

    端口速率： 9600Bps

    数据位： 8

    奇偶校验：无

    停止位： 1

    流控：无

17. 交换机的常用配置模式有哪些？进入相应模式的操作命令是什么？

用户模式： switch>

特权模式： switch>enable

          switch#

          show 命令在此模式下使用

全局配置模式： swhtch# config terminal

              switch(config)#

              此模式下做的配置对整个交换机生效

接口配置模式： switch(config)# interface f0/1

              switch(config-if)#

Line 模式： switch(config)# line console 0

          switch(config-line)#

18. 当交换机接收到的数据帧中的源 MAC 地址在 MAC 地址表中没有的时候，交换机做的动作是什么？

    学习交换机的 MAC 地址。

19. 简述交换机启动过程中主要出现哪些信息。

    硬件平台、软件版本、 MAC 地址、 IOS 名称及一些自检信息和序列号。

 

 

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