以太网是一种计算机局域网技术，由IEEE 802.3制定了以太网的技术标准。

它是一种有线系统，现在一般使用双绞线或者光纤进行数据传输。

IEEE 802.3将以太网的数据链路层分为两层：逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）

本篇重点介绍以太网的MAC层。

目录

一、MAC地址

MAC地址格式

MAC地址的识别

单播帧

多播帧

广播帧

随机MAC地址

二、以太网交换机

传输过程

自学习算法

生成树协议STP

三、虚拟局域网VLAN

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一、MAC地址

每台电脑都有一个网卡，一个网卡就配有一个MAC地址

MAC地址用来确定网络设备位置的地址

每个网卡的MAC地址都是唯一的，有且仅有一个，如果你电脑有无线网卡，你电脑就有两个MAC地址

交换机和路由器会有更多的网络接口，也就有更多的MAC地址

利用 ipconfig /all 就能看到自己主机的IP地址

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MAC地址格式

IEEE 802.3规定MAC地址为48位（6字节）的地址。

前三位由IEEE统一分配，后三位厂家自行决定

第一个字节的第一个比特位就表示它是单播地址还是多播地址(一般奇数就是多播)

比如 07-E0-12-F6-2A-D8 ，看这里的7，是一个奇数，所以是多播

单播就是A一对一发给B

多播就是A发给B，也发给C，或者更多

还有一个传输类型是广播，广播就是发一个数据，局域网上的所有主机都会收到

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MAC地址的识别

这里模拟一个场景：比如很多主机连接到一个信道上

要实现两个主机的通信，比如A发送给B

A将数据传出，整个信道上的主机都能接受到数据

每台主机会根据自己的MAC地址与帧上的MAC地址匹配，不符合就丢弃

这里就衍生出三种帧：

单播帧

单播帧就是一对一，将目标MAC地址和自己的地址封装成帧，每个主机依次接受匹配

多播帧

多播就是一对多，一般主机会有一个多播组列表

当接受到一个多播帧后，对照这个列表就知道这个是否匹配

广播帧

广播就是所有人都要接受，目的地址会改为全F，当主机接受到全F，就知道是广播帧

随机MAC地址

早些年前，有一套系统可以通过MAC地址来跟踪人的行动

所以苹果率先采用了扫描网络时的随机MAC地址技术

目前大多数设备都已经支持此技术

  

二、以太网交换机

以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，通常有多个接口，采用全双工方式

以太网交换机具有并行性，多对主机能同时通信

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传输过程

• 主机A要将数据发给主机B，会先根据ARP协议获取主机B的MAC地址
• 获取后，将目标地址、源地址、数据等分装成帧传输给以太网交换机
• 以太网交换机收到帧后，会在帧交换表中查找目标MAC地址对应的接口号，再通过该接口发送

帧的转发方式也有两种：

1. 存储转发：在转发前接受整个帧，进行错误校验
2. 直接交换：采用交叉矩阵，不等全部接受，也不检查，直接将帧发送给目的地址

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自学习算法

上述过程有个问题：用于对应MAC地址和接口号的帧交换表是哪里来的呢？

其实以太网交换机的帧交换表一开始是空的，通过自学习算法逐渐建立了这样一个帧交换表

下面演示一遍自学习过程：

 比如主机A要将数据发送给主机B

• 数据从A进入交换机1，交换机1的帧交换表记住了A对应接口1
• 此时交换表上没有主机B的数据，所以开始盲目转发给其他接口，也叫泛洪
• 接口2的C接受到，发现MAC地址对不上，就丢弃此帧
• 接口3的B接收到，发现MAC地址对上了，接受该帧
• 顺着接口4，帧来到交换机2，交换机2的帧交换表也记住了A对应接口2
• 交换机2的帧交换表没有B的数据，进行泛洪操作
• 一圈下来DEF都不符，所以都丢弃

这就是一个完整过程。

注意：帧交换表上的数据会有有效时间，到期自动删除

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生成树协议STP

 这样的网络结构，如果断了一条，此局域网就不能通信了

所以采用冗余链路将他们连接在一起

但是这样就形成了网络环路，会引发广播风暴，即广播帧会在交换机之间反复转发

反复转发不仅消耗主机的资源，而且会使帧交换表混乱

所以这时就有了一个生成树协议STP，在保留冗余链路下，避免了环路的问题。

比如这样一个环路，主机A要将数据传给主机E

根据STP会指定一些链路阻塞，形成一个数据传输的通道：

这样就规划了一条最合适的道路来传输数据。

   

三、虚拟局域网VLAN

上面提到过，广播风暴就是因为交换机之间反复传输导致的

如果用交换机连接许多个广播域，形成了一个广域网后，如果一个广播域内部有了网络风暴或其他安全问题，就导致了这个问题顺着中间交换机来到其他广播域。

这样安全问题就严重了，所以需要分割广播域，有两种办法

首先就是不用中间交换机连接局域网，用路由器

路由器会自动隔离广播域，但是成本高。

我们还可以用虚拟局域网VLAN来划分，如下图：

一个VLAN内的主机不能与另一个VLAN内的主机通信。

    

 谢谢你能看到这ヽ(￣ω￣(￣ω￣〃)ゝ