目录
局域网的数据链路层
局域网最主要的特点是:网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。
在局域网刚刚出现时，局域网比广域网具有较高的数据率、较低的时延和较小的误码率。但随着光纤技术在广域网中普遍使用，现在广域网也具有很高的数据率和很低的误码率。
局域网具有如下的一些优点:
- 具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。
- 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
- 提高了系统的可靠性、可用性和生存性。
局域网可按照网络拓扑分类
总线网以传统以太网最为著名，但以太网后来又演变成了星形网。经过四十多年的发展，以太网的速率已大大提高。
现在最常用的以太网的速率是1Gbit/s(家庭或中小企业)、10 Gbit's（数据中心）和100 Gbit/s（长距离传输)，且其速率仍在继续提高。现在以太网已成为了局域网的同义词，
局域网与共享信道
必须指出，局域网工作的层次跨越了数据链路层和物理层。由于局域网技术中有关数据链路层的内容比较丰富，因此我们就把局域网的内容放在数据链路层这一章中讨论。但这并不表示局域网仅仅和数据链路层有关。
共享信道要着重考虑的一个问题就是如何使众多用户能够合理而方便地共享通信媒体资源。这在技术上有两种方法:
1.静态划分信道：
- 频分复用
- 时分复用
- 波分复用
- 码分复用
用户只要分配到了信道就不会和其他用户发生冲突。但这种划分信道的方法代价较高，不适合于局域网使用。
2.动态媒体接入控制：
其特点是信道并非在用户通信时固定分配给用户。这里又分为以下两类:
1）随机接入
随机接入的特点是所有的用户可随机地发送信息但如果恰巧有两个或更多的用户在同一时刻发送信息，那么在共享媒体上就要产生碰撞（即发生了冲突)，使得这些用户的发送都失败。因此，必须有解决碰撞的网络协议。
2）受控接入
受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制。这类的典型代表有分散控制的令牌环局域网和集中控制的多点线路探询，或称为轮询。
以太网的两个主要标准
IEEE 802委员会未能形成一个统一的局域网标准，而是被迫制定了几个不同的局域网标准。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，他们将局域网的数据链路层拆成两个子层。
然而到了20世纪90年代后，激烈竞争的局域网市场逐渐明朗。以太网在局域网市场中己取得了垄断地位，并且几乎成为了局域网的代名词。
这里不必叙述后来陆续出现的多种以太网标准的详细过程。目前使用最多的局域网只剩下 DIX Ethernet V2(简称为以太网)而不是IEEE 802委员会制定的几种局域网。
本章在介绍以太网时就不再考虑LLC子层。这样对以太网工作原理的讨论会更加简洁。
适配器与mac地址
适配器，也常被称为网络接口卡或网络接口控制器，在计算机网络中负责实现计算机与网络之间的物理和数据链路层连接。
它是一个硬件组件，通常以扩展卡的形式插入主板的PCI插槽或直接集成在主板上。适配器的主要功能包括：
适配器的组成与运作
请注意，虽然我们把适配器的内容放在数据链路层中讲授，但适配器所实现的功能却包含了数据链路层及物理层这两个层次的功能。现在的芯片的集成度都很高，以致很难把一个适配器的功能严格按照层次的关系精确划分开。
MAC地址
在点对点信道中，数据链路层不需要使用地址，但是在广播信道中，需要辨别谁发送数据帧，谁接收数据帧，就需要硬件地址
MAC地址的详细介绍
每个网络适配器都有一个固定的MAC地址，该地址在生产时就被固化到硬件中，不能更改。
MAC地址一般被固化在网卡的电可擦可编程只读存储器EEPROM中，因此MAC地址也被称为硬件地址，所以MAC地址有时也被称为物理地址。
不要被物理地址中的“物理”二字误导，误认为物理地址属于网络体系结构中物理层的范畴。物理地址属于数据链路层范畴。
局域网的mac地址格式
mac地址的发送顺序
单播、多播，广播mac地址
网卡从网络上每收到一个无误码的帧，就检查帧首部中的目的MAC地址，按以下情况处理:
- (1）如果目的MAC地址是广播地址(FF-FF-FF-FF-FF-FF)，则接受该帧。
- (2）如果目的MAC地址与网卡上固化的全球单播MAC地址相同，则接受该帧。
- (3）如果目的MAC地址是网卡支持的多播地址，则接受该帧。
- (4）除上述(1).(2)和(3）情况外，丢弃该帧。
混杂方式：
mac帧
如何取用以太帧中的数据
MAC子层填充字段
以太网MAC帧进入物理层
其他注意事项与无效MAC帧
CSMA/CD协议
最早的以太网：将许多计算机都连接到一根总线上。
以太网用来简化通信的两种措施
为了通信的简便，以太网采取了以下两种措施：
CSMA/CD协议的要点
CSMA/CD的缺陷
争用期
争用期的特点
不现实的理想争用期
练习
共享式以太网的最小帧长和最大帧长
最小帧长
综合如上情况，我们可得出最小帧长的概念：
最大帧长
练习
共享式以太网的退避算法
在使用CSMA/CD协议的共享总线以太网中，正在发送帧的站点一边发送帧一边检测碰撞，当检测到碰撞时就立即停止发送，退避一段随机时间后再重新发送。
退避过程
强化碰撞
共享式以太网的信道利用率
使用集线器的星形拓扑
传统以太网最初是使用粗同轴电缆，后来演进到使用比较便宜的细同轴电缆，最后发展为使用更便宜和更灵活的双绞线。
采用双绞线的以太网采用星形拓扑，在星形的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器 (hub)
（1）使用集线器的以太网在逻辑上仍然是总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是CSMA/CD协议（更具体来说，各个站点适配的还是CSMA/CD协议），各站中的站点必须竞争对传输媒体对控制，并且在同一时刻至多只允许一个站发送数据
从表面上看使用集线器的局域网物理上是一个星型网，但是由于集线器使用电子器件模拟实际电缆线的工作，所以运行从逻辑上讲还是和传统以太网一样。
（2）集线器有许多端口，是一个多端口的中继器，即一个多端口的转发器
原先使用中继器作为物理层的转发设备时，只能互联两个端系统（即两台主机），所以超过两个设备的互联，中继器不再适用，所以出现了多个端口的转发设备-----集线器。
（3）集线器工作在物理层，它的每个端口仅仅简单地转发比特收到1就转发1，收到0就转发0，不进行碰撞检测。
若两个端口同时有信号输入（即发生碰撞)，那么所有的端口都将收不到正确的帧。
(4)集线器采用了专门的芯片，进行自适应串音回波抵消。
这样就可使端口转发出去的较强信号不致对该端口接收到的较弱信号产生干扰（这种干扰即近端串音)。每个比特在转发之前还要进行再生整形并重新定时。
