【计算机网络基础】数据链路相关技术（上）
【计算机网络基础】数据链路相关技术（上）
本篇总结自《图解TCP/IP》
1.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，其他诸如无限LAN（IEEE802.11a/b/g/n等），蓝牙等设备也是用相同规格的MAC地址
MAC地址长48比特。
在使用网卡的情况下，MAC地址一般会被烧入到ROM中，因此，任何一个网卡的MAC地址都是唯一的，在全世界都不会重复（有例外）。
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：由IEEE管理并保证各厂家之间不重复
第25 - 48位：由厂商管理并保证产品之间不重复
IEEE802.3指定MAC地址规范时没有限定数据链路的类型，即不论那种数据链路的网络（以太网，FDDI，ATM，无限LAN，蓝牙等），都不会有相同的MAC地址出现
例外情况 - MAC地址不一定时唯一的
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
例如： 人们可以在微机板上自由设置自己的MAC地址，再例如，一台主机上如果启动多个虚拟机，由于没有硬件的网卡只能由虚拟软件自己设定MAC地址给多个虚拟机网卡，这时就很难保证所生成的MAC地址是独一无二的了。
但是，无论哪个协议成员通信设备，设计前提都是MAC地址的唯一性。这也可以说是网络世界的基本准则
厂商识别码
有一种设备叫网络分析器，它可以分析出局域网中的包是由哪个厂商的网卡发出的，它通过读取数据帧当中发送MAC地址里的厂商识别码进行识别。由于能够迅速定位是否有未知厂商识别码的网卡发送异常的包，这一功能是由多个厂商的设备构成的网络环境中，对于分析问题极为有效
2.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。
共享介质型指由多个设备共享一个通信介质的一种网络。最早的以太网和FDDI就是介质共享性网络。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，基本采用半双工通信方式，并有必要对机制进行访问控制。
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法。
2.1争用方式
征用方式是指争夺获取数据传输的权力，也叫CSMS（载波监听多路访问）。这种方式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。因此会导致网络拥堵与性能下降
在一部分以太网中，采用了改良的CSMA的另一种方式——CSMA/CD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：
- 如果载波信道上没有数据流动，则任何站都可以发送数据。
- 检查是否会发生冲突。一旦发生冲突时，放弃发送数据，同时立即释放载波信道
- 放弃发送以后，随机延时一段时间，再重新征用介质，重新发送帧。
- 原理图
2.2令牌传递方式
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。这种方式两个特点：
- 是不会有冲突
- 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%.为此，衍生了多种令牌传递的技术。
例如，早期令牌释放，令牌追加等方式，以及多个令牌同时循环等方式。这些方式的目的都是为了尽可能地提高网络性能。
3.非共享介质网络
非共享介质网络指不共享介质，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
不仅ATM采用这种传输控制方式，最近它也称为了以太网的主流方式，通过以太网交换机构建网络，从而使计算机与交换机端口之间形成一对一的连接，即可实现全双工通信，在这种一对一连接全双工通信的方式下不会发生冲突，因此不需要CSMS/CS的机制就可以以实现更高效的通信。
该方式还可以根据交换机的高级特性构建虚拟局域网，进行流量控制等。当然，这种方式也有一个致命的弱点，那就是一旦交换机发生故障，与之相连的计算机直之间都将无法通信 。
半双控与全双工通信
半双工是指，只发送或只接收的通信方式，它类似于无线电收发器。若两端同时说话，是听不见对方说的话的
采用CSMA/CD方式的以太网，首先要判断是否可以通信，乳沟可以就独占通信介质发送数据。因此，它像无线电收发器一样，不能同时接收和发送数据。
同样是以太网，在使用交换机与双绞线电缆（亦或光纤电缆）的情况下，既可以通过交换机的端口与计算机之间一对一的连接，也可以通过相连电缆内部的收发线路分贝进行接收和发送数据。因此交换机的端口与计算机之间可以实现同时收发的全双工通信