【计算机网络】数据链路层-湖南科技大学《计算机网络微课堂》笔记3.2

文章目录

一、MAC地址、IP地址以及ARP协议
二、集线器交换机的区别
三、虚拟局域网VLAN

一、MAC地址、IP地址以及ARP协议

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1.1、MAC地址

当多个主机连接在同一个广播信道上，想要实现两个主机之间的通信，则每个主机都必须有一个唯一的标识，即一个数据链路层地址

⭕️ 每个主机发送的帧中必须携带标识发送主机和接收主机的地址。由于这类地址是用于媒体接入控制MAC，因此这类地址被称为MAC地址

MAC地址也被称为硬件地址
MAC地址有时也被称为物理地址⚛️ ⚠️注意：并不意味着MAC地址属于网络体系结构中的物理层
⚠️ 严格来说，MAC地址是对网络上各接口的唯一标识，而不是对网络上各设备的唯一标识
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1. 2 IP地址

MAC地址不具备区分不同网络的功能，但IP地址可以

IP地址是因特网上的主机和路由器所使用的地址，用于标识两部分信息：
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数据包转发过程中源IP地址和目的IP地址保持不变；

数据包转发过程中源MAC地址和目的MAC地址逐个链路（或逐个网络）改变。
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1.3 地址解析协议ARP

ARP协议的目的：

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源主机在自己的ARP高速缓存表中查找目的主机的IP地址所对应的MAC地址，若找到了，则可以封装MAC帧进行发送；若找不到，则发送ARP请求（封装在广播MAC帧中) ；目的主机收到ARP请求后，将源主机的IP地址与MAC地址记录到自己的ARP高速缓存表中，然后给源主机发送ARP响应（封装在单播MAC帧中），ARP响应中包含有目的主机的I地址和MAC地址；源主机收到ARP响应后，将目的主机的IP地址与MAC地址记录到自己的ARP高速缓存表中，然后就可以封装之前想发送的MAC帧井发送给目的主机。

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ARP高速缓存表示意图：

IP地址与对应的MAC地址的关系并不是永久性的

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ARP协议不能垮网络使用

1.4 小总结

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二、集线器交换机的区别

2.1 使用双绞线和集线器HUB的星型以太网

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集线器只工作在物理层所以使用集线器HUB在物理层扩展以太网

2.2 以太网交换机：

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对于广播帧二者没什么区别

集线器基本被淘汰了

2.3 以太网交换机自学习和转发帧

学习后的记录都有自己的有效时间，到期后自动删除，这是因为MAC地址与交换机接口的对应关系并不是永久性的

以太网交换机工作在数据链路层（也包括物理层），是一种即插即用设备，刚上电启动时其内部的帧交换表是空的，随着网络中各主机间的通信，以太网交换机通过自学习算法自动逐渐建立起帧交换表。收到帧后，在帧交换表中查找帧的目的MAC地址所对应的接口号，然后通过该接口转发帧。
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以太网交换机自学习和转发帧的流程：

收到帧后进行登记，登记的内容为帧的源MAC地址及进入交换机的接口号；根据帧的目的MAC地址和交换机的帧交换表对帧进行转发，有以下三种情况：明确转发：交换机知道应当从哪个（或哪些）接口转发该帧（单播，多播，广播）；盲目转发：交换机不知道应当从哪个端口转发帧，只能将其通过除进入交换机的接口外的其他所有接口转发（也称为泛洪）；明确丢弃：交换机知道不应该转发该帧，将其丢弃。

帧交换表中的每条记录都有自己的有效时间，到期删除。原因如下：交换机的接口改接了另一台主机；主机更换了网卡。
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