[置顶] 以太网（数据链路层）学习笔记

以太网的发展过程：

1. 传输媒体从采用同轴电缆到双绞线缆和光纤
2. 从共享式以太网发展到交换式以太网
3. 出现VLAN和三层交换技术
4. 从低速以太网发展到高速以太网

传输媒体从采用同轴电缆到双绞线缆和光纤

从共享式以太网发展到交换式以太网

总线形以太网拓扑结构

为了解决信号的衰弱问题，需要加入适当的中继器。

总线形以太网功能需求

要实现两个终端之间的数据通信，必须解决

• 发什么？收什么？

  以帧为单位发收数据。

• 怎么发？怎么收？

  把构成帧的二进制位流转换成信号，然后再把从总线上接收到的信号转换成一串
  二进制位流,从二进制位流中正确提取出每一帧

• 什么时候发？什么时候收？由谁来收？
  由于终端竞争总线，需要有一种机制保证只有一个终端能够成功发送数据，而且每一个终端成功发送数据的几率还要是均等的

总线形以太网体系结构

基于以太网的TCP/IP体系结构

物理层：帧对界、数据与信号转换、检测总线状态
MAC层：寻址、 公平竞争总线、数据封装

PS:
基带传输与曼彻斯特编码

基带传输即传输基带信号的传输。曼彻斯特编码，也叫做相位编码，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。

MAC

CSMA/CD算法

SMA/CD算法是为了终端公平竞争总线而设计的一种算法
“载波侦听”就是检测总线上是否有载波
“多点接入”就是指可以有多个终端连接到总线上
“冲突检测”就是要检测总线上是否发生冲突

配合后退算法工作流程

网桥与冲突域分割

网桥分割冲突域原理

把大的以太网分割为若干个小的冲突域，让每
个冲突域里的终端数量减少，距离缩短。然后用一
个设备把这些冲突域连接起来

转发表和MAC帧转发过程
借助于转发表实现MAC帧的转发

网桥工作流程

VLAN和三层交换技术

什么是广播域

广播域是指所有网桥以广播方式输出MAC帧时，MAC帧遍历的网络范围。

广播存在哪些危害

1)浪费网络链路带宽和网桥、终端的处理能力
2)容易引发安全问题

引入VLAN的原因

什么是VLAN

划分物理以太网产生的每一个广播域等同于一个逻辑上独立的以太网，由于这些逻辑上独立的以太网存在于同一个物理以太网中，因而被称为虚拟局域网（VirtualLAN，VLAN）。

说白了就是自定义广播域。

VLAN的划分过程

单交换机划分
直接在交换机配置中划分即可。
多交换机划分
必须明确设定每个vlan的接入口和交换机之间的共享端口。

关于VLAN的划分，这里就不细讲了，可自行百度。

低速到高速

以太网根据传输媒体和传输速率组合分类标准，传输媒体分为双绞线缆、多模光纤和单模光纤，传输速率分为10Mbps、100Mbps、1Gbps、和10Gbps等。