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当我们谈网络时，我们谈些什么（5）链路层概述

作用位置

链路层的在层级的划分上是处在IP层下面的，通过IP，我们获得了一个具体的范围，然后要找到具体的每一台机器，那么这个时候，链路层就发挥作用了，其作用的位置是在交换机，实现的位置则是通过我们的主机上的网卡来实现的。对于我们的每一块网卡，其都会有一个独一无二的MAC地址与其对应，通过这个地址，我们就可以确定到每一台主机，然后将数据报交给它，同时对于来自网络层的数据报，链路层也会对其进行一个封装，加上mac地址，同时链路层也执行一些差错的检测和纠正。

差错检测，纠正

奇偶校验

奇偶校验是比较简单的一种错误检测方式，通过这种方式，其实现的原理是通过对其添加一位，来保证该数据中有奇数个1，或者偶数个1，当发送过去后，进行一个检测来确定是否出现了问题，但是当有多位出现错误的时候，其将无法进行检测了，同时也无法准确定位出错的位置。因此在其基础上出现了二维校验，对行列都进行一个奇偶校验，然后当出现错误的时候，就可以根据行列进行定位，同时也可以在一定程度上可以解决多位出现差错的时候的一个校验.

校验和方法

校验和的方式，在网络层和运输层都采用的方式，按照制定位数的相加，溢出回卷再继续累加的方式计算出一个值来，然后在接收方进行同样的计算，然后将两值进行比较来判断是否出现了差错。

循环冗余校验

对于该种方式并没有了解太多，大致为首先接收方和发送方约定一个“生成多项式”g(x）；根据该种模式进行的一个校验匹配。

多路访问链路避免方式

信道划分协议

信道划分中，用到的协议有时分复用和频分复用还有码分复用，时分复用和频分复用即为将时间和频率划分为几个段，然后每个段分别给予不同的用户使用，优点是彼此间不会发生碰撞和高冉，但是缺点是这些段可能并不是时时刻刻都是忙碌的，因此导致了对于这些有效带宽的浪费。利用率低，后来出现了码分复用，也是现在电话通过在采用的一种方式，通过对每一个结点分配不同的编码，使得接收方和发送方不受彼此的干扰，而可以相互之间彼此发送消息。

随机接入协议

对于随机接入协议，每个结点在发送的时候将占据全部的带宽，因此这个时候碰撞就会出现了，在此基础上出现了很多来避免该种碰撞和碰撞后修复的方式，时隙随机修复，将时间划分单元，然后当出现碰撞的时候，在下一个时间单元到来时，各个发生了碰撞的结点进行随机的重传，多次之后，所有碰撞单元将发送和接受完毕，我们这是采取了一种碰撞后才去解决的方式，虽然最终可以解决，但是在碰撞的过程中浪费了很多的时间，再次基础上出现了CSMA（载波侦听），在向信道发送的时候，首先是对信道进行监听，判断当前是否有结点在信道上发送数据或者是接受数据，如果有则等待，等待下一时间到来，这种方式看似可以解决碰撞的问题了，但是还会存在一些特殊的情况，在进行侦听的时候是监听不到的，也就是说可能监听到当前信道无数据传输，而到了信道上之后，发现是有数据传输的，因此我们需要在到了信道上之后，再进行一个检测来确定是否存在，也就是所谓的带有碰撞检测的载波侦听。当检测到有碰撞的时候就停止发送。等待。

轮流协议

轮流协议根据第一种方式对时间和带宽都有浪费和第二种发生碰撞的问题进行的一种提升措施，第一种方式是选出一个结点作为主要结点，然后让该结点起到一个管理作用，对所有的结点进行轮询，看是否有需要发送的数据的，第二种方式是，每一个结点持有一个令牌，当自己需要发送数据的时候就持有该令牌，如果不需要则穿给下一个结点，只有持有令牌的才可以发送数据。

交换局域网

MAC地址

对于主机和路由器，都具有MAC地址，MAC地址具有6个字节，而且每一个主机都具有一个全球唯一的地址，这个地址相应的机构进行统一维护。

链路层寻址ARP

链路层寻址通过地址解析协议（ARP），该种协议是将IP和MAC地址进行对应，通过该种协议，我们可以实现带着我们的IP去找MAC地址，从而找到对应的主机。每台主机和路由器在其内存中具有一个ARP表，这个表包含了IP地址和MAC地址的映射关系，同时还包含了一个TTL字段表示该映射什么时候到期。但是主机或者是路由器如何获得这个ARP表呢，实现的方式是通过广播，每一个结点将自己进行广播，通过发送一个ARP分组，这个分组的发送包和响应包的格式都是相同的，包含发送方的IP地址和MAC地址，还有接收方的MAC地址和IP地址。当我们对接收方的MAC地址不知道的时候，也就是说我们的内存中的ARP中没有该表项的时候，这个时候，我们将MAC地址设置为广播地址，通过广播，局域网内的每一个都会接收到，然后判断是否和自己的IP相同，如果不相同，则丢弃，如果相同则将自己的MAC地址加入到响应包中返回回去。这个时候发送方将这个对应IP和目的地址保存下来，下次再发送的时候，就可以根据ARP表进行查找发送。

交换机

为了解决集线性的问题采用了交换机，对于交换机，每一个交换机的端口对应这一个目的主机，然后每一个目的主机对应一个mac地址，交换机能够记得住每一个端口和主机mac地址的对应，当有数据报经过交换机的时候，交换机具有自学能力，也就说当我们将主机连接到交换机上，交换机自己就能够学会了我们的每一个端口对应的主机mac地址，交换机中存在一个交换机表，这个表存放了端口和MAC地址的对应信息，那么一个问题是交换机如何获得这些信息的呢？当我们的主机在发送的数据经过交换机的时候，交换机将会将其通过的接口和其mac地址记录下来，通过这种方式实现自学习。通过交换机有效地解决了碰撞问题。

VLAN：对于Vlan是在做实验的时候借助到的，就是将同一台交换机上的不同端口划分为一个虚拟的局域网，从而实现即使在同一个交换机上彼此之间也不可以通信，要借助一个路由器来实现通信，其目的在于将各个部门进行一个隔离，防止相互嗅探。

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