数据链路层

功能概述

数据链路层的主要职责包括：

数据链路的建立、维护与拆除。

帧的包装、传输与同步。

帧的差错检测与恢复。

流量控制。

以太网帧格式（乙太网II）

以太网帧由以下字段组成：

前导码：用于使目的主机的接收器时钟与源主机的发送器时钟同步。

帧起始定界符：标记帧的开始。

目的地址：接收主机的MAC地址。

源地址：发送主机的MAC地址。

类型：指定上层协议类型。

数据：经过物理层和逻辑链路层处理后传递给上层协议。

帧校验序列：包含循环冗余校验值（CRC），用于帧完整性检测。

MAC地址

MAC地址（媒体访问控制地址）用于标识网络卡，每位设备的网卡都有唯一的MAC地址。

MAC地址共48位，前24位为供应商标识，后24位为设备唯一标识。

第八位表示地址类型：
- 0：单播地址。
- 1：组播地址。
- 全1：广播地址。

交换机的工作原理

交换机通过MAC地址表来管理端口和设备。

初始状态：MAC地址表为空。

MAC地址学习：通过网络活动（如PC1 ping PC2），交换机记录MAC地址并存储在表中，默认老化时间为300秒。

发送未知广播帧：如果目标MAC地址不在表中，交换机向所有已连接端口发送广播帧。

接收方回应：接收方（如PC2）响应后，交换机将其MAC地址添加到表中。

以太网单播通信：在MAC地址表中存在且未过时的情况下，交换机会专门转发数据包，实现单播通信。

以太网接口速率

以太网接口速率通过协商确定：

协商成功：实现双向全双工或半双工通信。

协商失败：可能导致通信中断或者数据丢失。

总结

数据链路层是网络通信的核心，MAC地址和交换机功能是其关键组成部分。

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