1、数据链路的作用：

数据链路，指OSI参考模型中的数据链路层，有时也指以太网、无线局域网等通信手段。

TCP/IP中对于OSI参考模型的数据链路层及以下部分（物理层）未作定义。因为TCP/IP以这两层的功能是透明的为前提。

数据链路层的协议定义了通过通信媒介互联的设备之间传输的规范。通信媒介包括双绞电缆、同轴电缆、光纤、电波以及红外线等介质。此外，各个设备之间有时也会通过交换机、网桥、中继器等中转数据。

计算机以二进制0、1来表示信息，然而实际的通信媒介之间处理的却是电压的高低、光的闪灭以及电波的强弱等信号。把这些信号与二进制的0、1进行转换正是物理层的责任。数据链路层处理的数据也不是单纯的0、1序列，该层把它们集合为一个叫做“帧”的块，然后再进行传输。

数据链路也可以被视为网络传输中的最小单位。因此又可以称互联网为“数据链路的集合”。

数据链路的段是指一个被分割的网络。然而根据使用者的不同，其含义也不尽相同。例如，引入中继器将两条网线相连组成一个网络。这种情况下有两条数据链路：从网络层的概念看，它是一个网络（逻辑上）->即，从网络层的立场出发，这两条网线组成一个段。从物理层的概念看，两条网线分别是两个物体（物理上）->即，从物理层的观点出发，一个网线是一个段。

2、MAC地址：

MAC地址用于识别数据链路中互连的节点。以太网或FDDI中，根据IEEE802.3的规范使用MAC地址。其他诸如无线LAN（IEEE802.11a/b/g/n等）、蓝牙等设备中也是用相同规格的MAC地址。

MAC地址长48比特。

第1位：单播地址（0）/多播地址（1）。

第2位：全局地址（0）/本地地址（1）。

第3~24位（厂商识别码，OUI，Organizationally Unique Ideifier）：由IEEE管理并保证各厂家之间不重复。

第25~48位（厂商内识别码）：由厂家管理并保证产品之间不重复。

在使用网卡（NIC）的情况下MAC地址一般会被烧入到ROM中。MAC地址一般用十六进制数表示。

IEEE802.3制定MAC地址规范时没有限定数据链路的类型，即不论哪种数据链路的网络（以太网、FDDI、ATM、无线LAN、蓝牙等），都不会有相同的MAC地址出现。

在全世界，MAC地址也并不总是唯一的。实际上，即使MAC地址相同，只要不是同属一个数据链路就不会出现问题。

OUI信息一般都会公开在以下网站上:

http://standards.ieee.org/develop/regauth/oui/public.html

此外，MAC地址的分配，通过以下站点申请（收费）：

http://standard.ieee.org/develop/regauth/oui/index.html

3、共享介质型网络：

从通信介质（通信、介质）的使用方法上看，网络可分为共享介质型和非共享介质型。

共享介质型网络指由多个设备共享一个通信介质的网络。在这种方式下，设备之间使用同一个载波信道进行发送和接收。为此，基本上采用半双工通信方式，并有必要对介质进行访问控制。共享介质型网络中有两种介质访问控制方式：一种是争用方式，另一种是令牌传递方式。

争用方式（Contention）是指争夺获取数据传输的权力，也叫CSMA（载波监听多路访问）。这种方法通常令网络中的各个站采用先到先得的方式占用信道发送数据，如果多个站同时发送帧，则会产生冲突现象。也因此会导致网络拥堵与性能下降。

在一部分以太网当中，采用了改良CSMA的另一种方式——CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Delection）方式。CSMA/CD要求每个站提前检查冲突，一旦发生冲突，则尽早释放信道。其具体工作原理如下：

1、如果载波信道上没有数据流动，则任何站都可以发送数据。

2、检查是否会发生冲突。一旦发生冲突时，放弃发送数据（实际上会发送一个32位特别的信号，在阻塞报文以后再停止发送。接收端通过发生冲突时帧的FCS，判断出该帧不正确从而丢弃帧），同时立即释放载波信道。

3、放弃发送以后，随机延时一段时间，再重新争用介质，重新发送，

直到发送完数据，如果电压一直处于规定范围内，就认为数据已正常发送。发送途中，如果电压一旦超出规定范围，就认为是发生了冲突。发生冲突时先发送一个阻塞报文后，放弃发送数据帧，在随机延时一段时间后进行重发。

这种通过电压检查冲突的硬件属于同轴电缆。

令牌传递方式是沿着令牌环发送一种叫做“令牌”的特殊报文，是控制传输的一种方式。只有获得令牌的站才能发送数据。这种方式有两个特点：一是不会冲突，二是每个站都有通过平等循环获得令牌的机会。因此，即使网络拥堵也不会导致性能下降。

当然，这种方式中，一个站在没有收到令牌前不能发送数据帧，因此在网络不太拥堵的情况下数据链路的利用率也就达不到100%。

4、非共享介质网络：

非共享介质网络是指不共享介质，是对介质采取专用的一种传输控制方式。在这种方式下，网络中的每个站直连交换机，由交换机负责转发数据帧。此方式下，发送端与接收端并不共享通信介质，因此很多情况下采用全双工通信方式。

该方式还可以根据交换机的高级特性构建虚拟局域网（VLAN，Virtual LAN）、进行流量控制等。当然，一旦交换机发生故障，与之相连的所有计算机之间都将无法通信。

5、根据MAC地址转发：

以太网交换机就是持有多个端口的网桥。它们根据数据链路层中每个帧的目标MAC地址，决定从哪个网络接口发送数据。这时所参考的、用以记录发送接口的表就叫做转发表。

由于MAC地址没有层次性，转发表中的入口个数与整个数据链路中所有网络设备的数量有关。当设备数量增加时，转发表也会随之变大，检索转发表所用的时间也就越长。当连接多个终端时，有必要将网络分为多个数据链路，采用类似于网络层的IP地址一样对地址进行分层管理。

交换机转发方式有两种，一种叫存储转发，另一种叫直通转发。

存储转发方式检查以太网数据帧末尾的FCS位后再进行转发。因此，可以避免发送由于冲突而被破坏的帧或噪声导致的错误帧。

直通转发方式中不需要将整个帧全部接收下来以后再进行转发。只需要得知目标地址即可开始转发。因此，它具有延迟较短的优势。但同时也不可避免地有发送错误帧的可能性。

6、环路检测技术：

生成树方式由IEEE802.1D定义。每个网桥必须在每1~10秒内相互交换BPDU（Bridge Protocol Data Unit）包，从而判断哪些端口使用哪些不使用，以便消除环路。一旦发生故障，则自动切换通信线路，利用那些没有被使用的端口继续进行传输。

IEEE802.1D中所定义的生成树方法有一个弊端，就是在发生故障切换网络时需要几十秒的时间。为了解决这个用时过长的问题，在IEEE802.1W中定义了一个叫RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）的方法。该方法能将发生问题时的恢复时间缩短到几秒以内。

源路由法最早由IBM提出，以解决令牌环网络的问题。该方法可以判断发送数据的源地址是通过哪个网桥实现传输的，并将帧写入RIF（Routing Information Field）。网桥则根据这个RIF信息发送帧给目标地址。因此，即使网桥中出现了环路，数据帧也不会被反复转发，可成功地发送到目标地址。在这种机制中发送端本身必须具备源路由的功能。

7、VLAN：

VLAN技术附加到网桥/2层交换机上，就可以切断所有VLAN之间的通信。因此，相比一般的网桥/2层交换机，VLAN可以过滤多余的包，提高网络的承载效率。

基础的VLAN如下图所示：

对这种VLAN进行了扩展，又定义了IEEE802.1Q的标准（也叫TAG VLAN），该标准允许包含跨越异构交换机的网段。TAG VLAN 中对每个网段都用了一个VID标签，根据这个值决定将数据帧发送给哪个网段。

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