【网络基础之三】数据链路层与交换机原理

末离时光的搁浅
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一.数据链路层

数据链路层属于计算机网络的低层，其处于计算机网络五层架构协议的网络层与物理层中间。在主机与主机进行网络通信时，中间的网络传输是经过一段一段的链路进行传输的，于是需要特定的链路层协议保证数据能可靠的在这些链路之间传输。

核心层：高速转发数据

汇聚层：协助核心转发数据

接入层：让更多的设备接入网络（交换机）

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1.数据链路层的功能

  • 数据链路的建立、维护与拆除

  • 帧包装、帧传输、帧同步

  • 帧的差错恢复

  • 流量控制

2.以太网帧体格式

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2.1 以太网的发展史

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  • 1973年，Xerox公司的X-Wire，运行速率2.94Mb/s。

  • 1979年，DEC-Intel-Xerox(DIX)的以太网，运行速率10Mb/s。

  • 1983年，IEEE的802.3标准。

  • 1991-1992年，快速以太网和千兆以太网，运行速率100/1000Mb/s。

2.2 以太网MAC地址

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每块网卡生产出来后，除了具有基本的功能外，都有一个全球唯一的编号来标识自己，这个地址就是MAC地址，即网卡的物理地址。MAC地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或物理设备。

MAC地址由48位二进制数组成，通常分成六段，用十六进制表示，如08-00-5a-e3-93-6c。其中前24位是生产厂商向IEEE申请的厂商编号，后24位是网络借口卡序列号。

MAC地址的第8位为0时，表示该MAC地址为单播地址；为1时，表示该MAC地址为组播地址。一块物理网卡的地址一定是一个单播地址，也就是第8位一定为0，组播地址是一个逻辑地址，用来表示一组接收者，而不是一个接收者。

2.3 以太网帧格式

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Ethernet II 帧格式，包含六个域：

  • 前导码（Preamble）包含八字节。前七字节的值为0xAA，最后一个字节的值为0xAB。在DIX以太网中，前导码被认为是物理层封装的一部分，而不是数据链路层的封装。

  • 目的地址（DA）包含六字节。DA标识了帧的目的站点的MAC地址。DA可以是单播地址（单个目的地）、组播地址（组目的地）或广播地址。

  • 源地址（SA）包含六字节。SA标识了发送帧的站点的MAC地址。SA一定是单播地址（即第8位是0）。

  • 类型域包含两字节，用来标识上层协议的类型，如0800H标识IP协议。

  • 数据域包含46~1500字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。高层协议要确保这个域至少包含46字节，如果实际数据不足46字节，则高层协议必须执行某些（未指定）填充算法。数据域长度的上限是任意的，但已经被设置为1500字节。

  • 帧校验序列（FCS）包含四字节。FCS是从DA开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是32位的循环冗余校验法（CRC）。

二.交换机原理

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PC1要和PC2之间进行通信，需要通过交换机转发数据。

（1）交换机初始状态没有mac地址和端口的对应关系。

（2）当交换机的1接口收到PC1的报文，会把PC1的mac地址和端口1记录下来。

（3）之后交换机会向除端口1以外的所有端口发送广播，询问哪个的mac地址是1A

（4）当PC2收到广播消息后，会回复一个单播，交换机会将端口2和PC2的mac地址绑定起来。

（5）PC3会将不是发给自己的消息丢弃。

1.交换机的四大功能

1.1 学习功能---------数据帧经过交换机，交换机会自动学习数据帧的源mac地址

1.2 转发功能---------数据帧经过交换机，会在mac表中查找数据帧的目的mac，查找成功，会从相应的接口转发数据

1.3 查询功能---------数据帧经过交换机，会在mac表中查找数据帧的目的mac，查找失败，会从所有接口转发相同数据

1.4 刷新功能---------交换机默认300s刷新一次mac地址表

例如：pc1想和pc2通讯，pc1发送报文源mac：11-11，目的mac22-22。当数据帧到达交换机，交换机会自动学习数据帧的源mac地址，然后去mac地址表中找是否有目的mac的表项，由于是第一次通信，没有目的mac的表项，此时交换机会发送广播，去找谁的mac地址22-22，此时只有22-22（pc2）会回复，其他机器不会回复pc2的回复数据帧。

2.寻找端口号

（1） 右键计算机-->管理-->设备管理，在打开的页面点一下 “设备管理器”，在其中点击“端口（COM和LPT）”，可以 看到此时连接了console线的端口号。

image.png

（2） 打开crt点击快速连接 主要修改是： 将协议改为：serial
端口设置为：COM3（即：连接console线的哪一个 端口）
波特率设置为：9600

image.png

3.交换机模式

交换机模式有三种：

（1）用户视图：基本操作，查看基本信息

（2）系统视图：进阶操作，配置 静态路由，动态路由

（3）接口模式：配置端口的设置

4.交换机命令

  • 用户视图模式：system-view
 将用户视模式<Huawei>切换到系统视图模式[Huawei]，也可以用：sys
  • 退出系统视图模式：quit；Ctrl+z
 退出系统视图模式[Huawei] quit；Ctrl+z
  • 历史命令查询：display history-command
历史命令查询[Huawei] display history-command
  • 修改主机位名：sysname no1（自定义）
<Huawei> system-view
修改主机位名[Huawei] sysname Router1
  • 状态信息查询：display version
查看VRP版本<Huawei> display version   
查看用户终端信息<Huawei> display users
  • 进入接口模式并查看信息

给路由器接口配置ip地址：int e0/0/1

查看当前视图下的配置信息：dis this

<Huawei>sys
给路由器接口配置ip地址[Huawei] int e0/0/1
查看当前视图下的配置信息[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis this
  • 设置e0/0/1接口的ip地址：ip add 192.168.x.x 24
设置e0/0/1接口的ip地址[Huawei] ip add 192.168.x.x 24
  • 查看设备保存的信息：display saved-configuration
查看设备保存的信息[Huawei] display saved-configuration
  • 查看设备当前配置的信息：display current-configuration
查看设备当前配置的信息[Huawei] display current-configuration
  • 擦除存储设备的配置文件（初始化）：reset saved-configuration
擦除存储设备的配置文件（初始化）[Huawei] reset saved-configuration
  • 关闭华为的信息提示：undo info-center enable/undo terminal monitor
关闭华为的信息提示[Huawei] undo info-center enable/undo terminal monitor
  • 保存配置：save
保存配置[Huawei] save

用SecureCRT链接eNSP

●双击打开某台设备有【视图】和【配置】，打开【配置】---窗口配置：串口号：2000 ###这个是端口号

●打开SecureCRT 点击【链接】---【Protocol】Telnet----【Hostname】127.0.0.1----【Prot】2000

●当前终端被打开---断开【disconnect】----会话【session options】-----强制每次一个字符模式【Force charater at atime mode】---保存【OK】

●右击当前终端---链接【reconnect】

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