数据链路层与交换机的工作原理

小鱼儿 2022-11-25 10:11 229阅读 0赞

### 数据链路层与交换机的工作原理 ###

*  1、数据链路层
 *  2、交换机工作原理

# 1、数据链路层 #

数据链路层属于计算机网络的底层，介乎于物理层和网络层之间。数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能，主要有：如何将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧（frame），帧是数据链路层的传送单位。

*  Ehernet II帧结构  
    1.帧头：6个字节的目的MAC地址和6字节的源MAC地址。2字节的类型字段（Type），表示封装在数据中的数据类型。  
    2.数据：46-1500字节的数据字段。  
    3.帧尾：4字节的帧效验序列。
 *  IEEE 802.3帧结构  
    一个802.3帧的长度最小是64字节，最长是1518字节。  
    1.同步字段（Preamble）：这是由7个连续的01010101字节组成的同步脉冲字段。这个字段在早期的10M以太网中用来进行时钟同步，在现在的快速以太网中已经不用了。但是该字段还是保留着，以便让快速以太网与早期的以太网兼容。  
    2.起始标记字段（Start Frame Delimiter）：这个字段是一个固定的标志字10101011。用来表示同步字段结束，一帧数据开始。  
    3.目标MAC地址字段（Destination Address）：目标主机的MAC地址。如果是广播，则放广播MAC地址11111111。  
    4.源MAC地址字段（Source Address）：发送数据的主机的MAC地址。  
    5.帧长度/类型字段（Length/Type）：当这个字段的数字小于等于十六进制数0x0600时，表示长度；大于0x0600，表示类型。“长度”是指从本字段以后的本数据帧的字节数。“类型”则表示接收主机上层协议是谁。例如上层协议是ARP协议，这个字段该填写0x0806；上层协议是IP协议，这个字段该填写0x0800。  
    6.数据字段（Data）：这是一帧数据的数据区。数据区最小46个字节，最大1500个字节。规定一帧数据的最小字节数是为了定时的需要，如果不够这个字节数的数据，则需要填充。  
    7.帧校验字段（FCS）：FCS字段包含一个4字节的CRC校验值。这个值由发送主机计算并放入CRC字段，然后由接收主机重新计算。接收主机将重新计算的结果与FCS中发送主机存放的CRC结果相比较，如果不相等，则表明此帧数据已经在传输过程中损坏。
 *  Ehernet II帧与802.3帧对比  
    Ethernet II帧格式与802.3帧格式的主要区别就在于长度/类型字段。Ethernet II帧格式里用这个字段表示上层协议的类型，而802.3则用来表示长度。后来IEEE 802.3逐渐成为以太网的主流标准，IEEE为了兼容Ethernet，边同时用这个字段表示长度和类型。区分倒底是长度还是类型，用0x0600这个值来判定。

# 2、交换机工作原理 #

*  地址表：端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地址。交换机隔离冲突域的原理是根据其端口地址表和转发决策决定的。
 *  转发决策：交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。  
    丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。  
    转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。  
    扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。  
    每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。
 *  生存期：生存期是端口地址列表中表项的寿命。每个表项在建立后开始进行倒计时，每次发送数据都要刷新记时。对于长期不发送数据的主机，其MAC地址的表项在生存期结束时删除。所以端口地址表记录的总是最活跃的主机的MAC地址。