结点：主机、路由器。
链路(物理链路)：网络中两个结点之间的物理通道，链路的传输介质主要有双绞线、光纤和微波。分为有线链路、无线链路。
数据链路(逻辑链路)：网络中两个结点之间的逻辑通道，把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成数据链路。
帧：链路层的协议数据单元，封装网络层数据报。
数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报。
数据链路层的功能
数据链路层在物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的数据链路，使之对网络层表现为一条无差错的链路(提供节点间可靠传输)。数据链路层的功能为：
为网络层提供服务：对网络层而言，数据链路层的基本任务是将源机器中来自网络层的数据可靠地传输到目标机器的网络层。数据链路层通常可为网络层提供如下服务：
- 无确认的无连接服务。源机器发送数据帧时不需先建立链路连接，目的机器收到数据帧时不需发回确认。对丢失的帧，数据链路层不负责重发而交给上层处理。适用于实时通信或误码率较低的通信信道，如以太网。
- 有确认的无连接服务。源机器发送数据帧时不需先建立链路连接，但目的机器收到数据帧时必须发回确认。源机器在所规定的时间内未收到确定信号时，就重传丢失的帧，以提高传输的可靠性。该服务适用于误码率较高的通信信道，如无线通信。
- 有确认的面向连接服务。帧传输过程分为三个阶段：建立数据链路、传输帧、释放数据链路。目的机器对收到的每一帧都要给出确认，源机器收到确认后才能发送下一帧，因而该服务的可靠性最高。该服务适用于通信要求(可靠性、实时性)较高的场合。
链路管理：数据链路层连接的建立、维持和释放过程称为链路管理，它主要用于面向连接的服务。链路两端的结点要进行通信，必须首先确认对方已处于就绪状态，并交换一些必要的信息以对帧序号初始化，然后才能建立连接，在传输过程中则要能维持连接，而在传输完毕后要释放该连接。在多个站点共享同一物理信道的情况下(如在局域网中)如何在要求通信的站点间分配和管理信道也属于数据链路层管理的范畴。
帧定界、帧同步与透明传输(组帧)：定义数据格式。
流量控制
差错控制
控制对物理传输介质的访问：由数据链路层的介质访问控制(
)子层完成。
组帧
两台主机之间传输信息时，必须将网络层的分组封装成帧，以帧的格式进行传送。将一段数据的前后分别添加首部和尾部，就构成了帧。因此，帧长等于数据部分的长度加上首部和尾部的长度。首部和尾部中含有很多控制信息，它们的一个重要作用是确定帧的界限，即帧定界。而帧同步指的是接收方应能从接收到的二进制比特流中区分出帧的起始与终止。如在
通信过程中，检测到帧标识位
如果在数据中恰好出现与帧定界符相同的比特组合(会误认为“传输结束”而丢弃后面的数据)，那么就要采取有效的措施解决这个问题，即透明传输。更确切地说，透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能在链路上传送。
数据链路层之所以要把比特组合成帧为单位传输，是为了在出错时只重发出错的帧，而不必重发全部数据，从而提高效率。为了使接收方能正确地接收并检查所传输的帧，发送方必须依据一定的规则把网络层递交的分组封装成帧(称为组帧)。组帧主要解决帧定界、帧同步、透明传输等问题。通常有以下
字符计数法：在帧头部使用一个计数字段(第一个字节，八位)来标明帧内字符数。目的结点的数据链路层收到字节计数值时，就知道后面跟随的字节数，从而可以确定帧结束的位置(计数字段提供的字节数包含自身所占用的一个字节)。
这种方法最大的问题在于如果计数字段出错，即失去了帧边界划分的依据，那么接收方就无法判断所传输帧的结束位和下一帧的开始位，收发双方将失去同步，从而造成灾难性后果。
字符填充的首尾定界符法：字符填充法使用特定字符来定界一帧的开始与结束，控制字符
放在帧的最前面，表示帧的首部开始，控制字符 表示帧的结束。为了使信息位中出现的特殊字符不被误判为帧的首尾定界符，可在特殊字符前面填充一个转义字符( )来加以区分(转义字符是 码中的控制字符，是一个字符)，以实现数据的透明传输。接收方收到转义字符后，就知道其后面紧跟的是数据信息，而不是控制信息。 在发送端填充转义字符，在接收端去掉转义字符。
零比特填充的首尾标志法：零比特填充法允许数据帧包含任意个数的比特，也允许每个字符的编码包含任意个数的比特。它使用一个特定的比特模式，即
来标志一帧的开始和结束。为了不使信息位中出现的比特流 被误判为帧的首尾标志，发送方的数据链路层在信息位中遇到 个连续的 时，将自动在其后插入一个 ；而接收方先找到标志字段确定边界，再做该过程的逆操作，即每收到 个连续的 时，自动删除后面紧跟的 ，以恢复原信息。 零比特填充法很容易由硬件来实现，性能优于字符填充法。
违规编码法：在物理层进行比特编码时，通常采用违规编码法。例如，曼彻斯特编码方法将数据比特“
”编码成“高-低”电平对，将数据比特“ ”编码成“低-高”电平对，而“高-高”电平对和“低-低”电平对在数据比特中是违规的(即没有采用)。可以借用这些违规编码序列来定界帧的起始和终止。局域网 标准就采用了这种方法。 违规编码法不需要采用任何填充技术，便能实现数据传输的透明性，但它只适用于采用冗余编码的特殊编码环境。
由于字节计数法中计数字段的脆弱性和字符填充法实现上的复杂性与不兼容性，目前较常用的组帧方法是比特填充法和违规编码法。
差错控制
概括来说，传输中的差错都是由于噪声引起的。
全局性：由于线路本身电气特性所产生的随机噪声(热噪声)，是信道固有的，随机存在的。引起的差错是随机差错。
解决办法：提高信噪比来减少或避免干扰。(对传感器下手)
局部性：外界特定的短暂原因所造成的冲击噪声，是产生差错的主要原因。引起的差错是突发差错。
解决办法：通常利用编码技术来解决。
由于信道噪声等各种原因，帧在传输过程中可能会出现错误。用以使发送方确定接收方是否正确收到由其发送的数据的方法称为差错控制。这些错误可分为：
- 位错(比特差错)：指帧中某些位出现了差错。通常采用循环冗余校验(
)方式发现位错，通过自动重传请求( )方式来重传出错的帧。具体做法是，让发送方将要发送的数据帧附加一定的 冗余检错码一并发送，接收方则根据检错码对数据帧进行错误检测，若发现错误则丢弃，发送方超时重传该数据帧。这种差错控制方法称为 法。 法只需返回很少的控制信息就可有效地确认所发数据帧是否被正确接收。 - 帧错：指帧的丢失、重复或失序等错误。在数据链路层引入定时器(帧丢失)和编号机制(帧失序、重复)，能保证每一帧最终都能有且仅有一次正确地交付给目的结点。
通常利用编码技术进行差错控制，主要有两类：自动重传请求
数据链路层编码和物理层的数据编码与调制不同。物理层编码针对的是单个比特，解决传输过程中比特的同步等问题，如曼彻斯特编码。而数据链路层的编码针对的是一组比特，它通过冗余码的技术实现一组二进制比特串在传输过程是否出现了差错。
检错编码
检错编码都采用冗余编码技术，其核心思想是在有效数据(信息位)被发送前，先按某种关系附加一定的冗余位，构成一个符合某一规则的码字后再发送。当要发送的有效数据变化时，相应的冗余位也随之变化，使得码字遵从不变的规则。接收端根据收到的码字是否仍符合原规则来判断是否出错。常见的检错编码有奇偶校验码和循环冗余码(多项式码)。
奇偶校验码是奇校验码和偶校验码的统称，是一种最基本的检错码。它由
循环冗余码(
在数据链路层仅仅使用循环冗余检验
纠错编码
在数据通信的过程中，解决差错问题的一种方法是在每个要发送的数据块上附加足够的冗余信息，使接收方能够推导出发送方实际送出的应该是什么样的比特串。最常见的纠错编码是海明码，其实现原理是在有效信息位中加入几个校验位形成海明码，并把海明码的每个二进制位分配到几个奇偶校验组中。当某一位出错后，就会引起有关的几个校验位的值发生变化，这不但可以发现错位，而且能指出错位的位置，为自动纠错提供依据。
两个合法编码(码字)的对应比特取值不同的比特数称为这两个码字的海明距离(码距)，一个有效编码集中，任意两个合法编码(码字)的海明距离的最小值称为该编码集的海明距离(码距)。
海明码要检测
海明码纠错步骤：(纠正
确定校验码位数
：数据/信息有 位，冗余码/校验码有 位，校验码一共有 种取值。 ( 为信息加校验码出错可能种类， 为未出错) 数据的位数
，满足不等式的最小 为 。 确定校验码和数据的位置：校验码放在序号为
的位置，数据按序填上 序号二进制 序号 值 求出校验码的值：通常采用偶校验
所在二进制为 ，代表序号符合通配符为 的数位被 校验，同理 校验 ， 校验 。(包括自身) 采用偶校验得：
完整海明码为：
检错并纠错
若接收方收到的数据为
，检错类似奇偶校验 号校验码负责 的校验， 号校验码负责 的校验， 号校验码负责 的校验。采用偶校验，发现 号校验码出错，则代表 号位出错。
流量控制与可靠传输机制
由于收发双方各自的工作速率和缓存空间的差异，可能出现发送方的发送能力大于接收方的接收能力的现象，如若此时不适当限制发送方的发送速率(即链路上的信息流量)，前面来不及接收的帧将会被后面不断发送来的帧“淹没"，造成帧的丢失而出错。因此，流量控制实际上就是限制发送方的数据流量，使其发送速率不超过接收方的接收能力。
这个过程需要通过某种反馈机制使发送方能够知道接收方是否能跟上自己，即需要有一些规则使得发送方知道在什么情况下可以接着发送下一帧，而在什么情况下必须暂停发送，以等待收到某种反馈信息后继续发送。
流量控制并不是数据链路层特有的功能，许多高层协议中也提供此功能，只不过控制的对象不同而已。对于数据链路层来说，控制的是相邻两结点之间数据链路上的流量，而对于运输层来说，控制的则是从源端到目的端之间的流量。
流量控制的基本方法是由接收方控制发送方发送数据的速率，常见的方式有两种：
停止-等待协议：发送方每发送一帧，都要等待接收方的应答信号，之后才能发送下一帧；接收方每接收一帧，都要反馈一个应答信号，表示可接收下一帧，如果接收方不反馈应答信号，那么发送方必须一直等待。每次只允许发送一帧，然后就陷入等待接收方确认信息的过程中，因而传输效率很低。
滑动窗口协议：在任意时刻，发送方都维持一组连续的允许发送的帧的序号，称为发送窗口；同时接收方也维持一组连续的允许接收帧的序号，称为接收窗口。发送窗口用来对发送方进行流量控制，而发送窗口的大小
代表在还未收到对方确认信息的情况下发送方最多还可以发送多少个数据帧。同理，在接收端设置接收窗口是为了控制可以接收哪些数据帧和不可以接收哪些帧。 发送端每收到一个确认帧，发送窗口就向前滑动一个帧的位置，当发送窗口内没有可以发送的帧(即窗口内的帧全部是已发送但未收到确认的帧)时，发送方就会停止发送，直到收到接收方发送的确认帧使窗口移动，窗口内有可以发送的帧后，才开始继续发送。
接收端收到数据帧后，将窗口向前移一个位置，并发回确认帧，若收到的数据帧落在接收窗口之外，则一律丢弃。
滑动窗口有以下重要特性：
只有接收窗口向前滑动(同时接收方发送了确认帧)时，发送窗口才有可能(只有发送方收到确认帧后才一定)向前滑动。
从滑动窗口的概念看，不同协议只在发送窗口大小与接收窗口大小上有所差别：
- 停止-等待协议：发送窗口大小
，接收窗口大小 。 - 后退
帧协议：发送窗口大小 ，接收窗口大小 。 - 选择重传协议：发送窗口大小
，接收窗口大小 。
- 停止-等待协议：发送窗口大小
接收窗口的大小为
时，可保证帧的有序接收。 数据链路层的滑动窗口协议中，窗口的大小在传输过程中是固定的。
数据链路层的可靠传输通常使用确认和超时重传两种机制来完成。
- 确认是一种无数据的控制帧，这种控制帧使得接收方可以让发送方知道哪些内容被正确接收。有些情况下为了提高传输效率，将确认捎带在一个回复帧中，称为捎带确认。
- 超时重传是指发送方在发送某个数据帧后就开启一个计时器，在一定时间内如果没有得到发送的数据帧的确认帧，那么就重新发送该数据帧，直到发送成功为止。
自动重传请求(
停止-等待协议
从滑动窗口机制的角度看，停止-等待协议相当于发送窗口和接收窗口大小均为
在停止-等待协议中，可能出现以下差错：
- 数据帧丢失或检测到帧出错导致帧被丢弃：为了对付这种可能发生的情况，源站装备了超时计时器。在一个帧发送之后，源站等待确认，如果在计时器计满时仍未收到确认，那么再次发送相同的帧。如此重复，直到该数据帧无错误地到达为止。超时计时器设置的重传时间应当比帧传输的平均
(往返时延)更长一些。 - 数据帧正确而确认帧被破坏，此时接收方已收到正确的数据帧，但发送方收不到确认帧，因此发送方会重传已被接收的数据帧，接收方收到同样的数据帧时会丢弃该帧，并重传一个该帧对应的确认帧。发送的帧交替地用
和 来标识(必须编号)，肯定确认分别用 和 来表示，收到的确认有误时，重传已发送的帧。对于停止-等待协议由于每发送一个数据帧就停止并等待，因此用 来编号就已足够。在停止-等待协议中，若连续出现相同发送序号的数据帧，表明发送端进行了超时重传。连续出现相同序号的确认帧时，表明接收端收到了重复帧。 迟到：当上一个已被确认的 因为重传，再次被发送端接收到时，丢弃该确认。
此外，为了超时重发和判定重复帧的需要，发送方和接收方都须设置一个帧缓冲区。发送端在发送完数据帧时，必须在其发送缓存中保留此数据帧的副本，这样才能在出差错时进行重传。只有在收到对方发来的确认帧
停止-等待协议通信信道的利用率很低。
信道利用率：发送方在一个发送周期内，有效地发送数据所需要的时间占整个发送周期的比率。
发送周期：从开始发送数据，到收到第一个确认帧为止。
后退N帧协议(GBN)
在
源站每发送完一帧就要为该帧设置超时计时器。由于连续发送了许多帧，所以确认帧必须要指明是对哪一帧进行确认。为了减少开销，
若采用
若信道的传输质量很差导致误码率较大时，
- 上层的调用：上层要发送数据时，发送方先检查发送窗口是否已满，如果未满，则产生一个帧并将其发送；如果窗口已满，发送方只需将数据返回给上层，暗示上层窗口已满。上层等一会再发送。(实际实现中，发送方可以缓存这些数据，窗口不满时再发送帧)。
- 收到了一个
： 协议中，对 号帧的确认采用累积确认的方式，标明接收方已经收到 号帧和它之前的全部帧。 - 超时事件：协议的名字为后退
帧/回退 帧，来源于出现丢失和时延过长帧时发送方的行为。就像在停等协议中一样，定时器将再次用于恢复数据帧或确认帧的丢失。如果出现超时，发送方重传所有己发送但未被确认的帧。
- 如果正确收到
号帧，并且按序，那么接收方为 帧发送一个 ，并将该帧中的数据部分交付给上层。 - 其余情况都丢弃帧，并为最近按序接收的帧重新发送
。接收方无需缓存任何失序帧，只需要维护一个信息(下一个按序接收的帧序号)。
若采用
选择重传协议(SR)
只重传出现差错的数据帧或计时器超时的数据帧，此时必须加大接收窗口，以便先收下发送序号不连续但仍处在接收窗口中的那些数据帧。等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机。
在
选择重传协议可以避免重复传送那些本已正确到达接收端的数据帧，但在接收端要设置具有相当容量的缓冲区来暂存那些未按序正确收到的帧。接收端不能接收窗口下界以下或窗口上界以上的序号的帧，因此所需缓冲区的数目等于窗口的大小，而不是序号数目。
- 上层的调用：从上层收到数据后，
发送方检查下一个可用于该帧的序号，如果序号位于发送窗口内，则发送数据帧；否则就像 一样，要么将数据缓存，要么返回给上层之后再传输。 - 收到了一个
：如果收到 ，假如该帧序号在窗口内，则 发送方将那个被确认的帧标记为已接收。如果该帧序号是窗口的下界(最左边第一个窗口对应的序号)，则窗口向前移动到具有最小序号的未确认帧处。如果窗口移动了并且有序号在窗口内的未发送帧，则发送这些帧。 - 超时事件：每个帧都有自己的定时器，一个超时事件发生后只重传一个帧。
接收方将确认一个正确接收的帧而不管其是否按序。失序的帧将被缓存，并返回给发送方一个该帧的确认帧【收谁确认谁】，直到所有帧(即序号更小的帧)皆被收到为止，这时才可以将一批帧按序交付给上层，然后向前移动滑动窗口。 - 如果收到了窗口序号外(小于窗口下界)的帧，就返回一个
。其他情况，忽略该帧。
选择重传协议的接收窗口尺寸
介质访问控制
传输数据使用的两种链路：
- 点对点链路：两个相邻节点通过一个链路相连，没有第三者。应用：
协议，常用于广域网。 - 广播式链路：所有主机共享通信介质。应用：早期的总线以太网、无线局域网，常用于局域网。需要介质访问控制。
介质访问控制所要完成的主要任务是，为使用介质的每个结点隔离来自同一信道上其他结点所传送的信号，以协调活动结点的传输。用来决定广播信道中信道分配的协议属于数据链路层的一个子层，称为介质访问控制(
常见的介质访问控制方法有信道划分介质访问控制、随机访问介质访问控制和轮询访问介质访问控制。其中前者是静态划分信道的方法，而后两者是动态分配信道的方法。
信道划分介质访问控制
将使用介质的每个设备与来自同一信道上的其他设备的通信隔离开，把时域和频域资源合理地分配给网络上的设备。
多路复用技术：把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使得多个计算机或终端设备共享信道资源，提高信道利用率。采用多路复用技术可把多个输入通道的信息整合到一个复用通道中，在接收端把收到的信息分离出来并传送到对应的输出通道。
信道划分的实质就是通过分时、分频、分码等方法把原来的一条广播信道，逻辑上分为几条用于两个结点之间通信的互不干扰的子信道，实际上就是把广播信道转变为点对点信道。信道划分介质访问控制分为以下
频分多路复用
：是一种将多路基带信号调制到不同频率载波上，再叠加形成一个复合信号的多路复用技术。在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽的情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道，每个子信道传输一种信号，这就是频分多路复用。用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽(频率带宽)资源。 每个子信道分配的带宽可不相同，但它们的总和必须不超过信道的总带宽(单位
)。在实际应用中，为了防止子信道之间的干扰，相邻信道之间需要加入“保护频带”。 优点：充分利用了传输介质的带宽，系统效率较高；由于技术比较成熟，实现也较容易。适合于传输模拟信号
时分多路复用
：将一条物理信道按时间分成若干时间片，轮流地分配给多个信号使用。每个时间片由复用的一个信号占用，而不像 那样，同一时间同时发送多路信号。这样，利用每个信号在时间上的交叉，就可以在一条物理信道上传输多个信号。与 相比，抗干扰能力强，可以逐级再生整形，避免干扰的积累，而且数字信号比较容易实现自动转换，适合于传输数字信号。 由于计算机数据的突发性，一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般不高。统计时分多路复用(
，又称异步时分多路复用)是 的一种改进，它采用 帧， 帧并不固定分配时隙，而按需动态地分配时隙，当终端有数据要传送时，才会分配到时间片，因此可以提高线路的利用率。每一个 帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入 帧中，一个 帧满了就发出。 波分多路复用
：即光的频分多路复用，它在一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号，由于波长(频率)不同，各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。由于光波处于频谱的高频段，有很高的带宽，因而可以实现多路的波分复用。 码分多路复用
：采用不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。它既共享信道的频率，又共享时间。 码分多址(
)是码分复用的一种方式。 个比特分为多个码片/芯片，每一个站点被指定一个唯一的 位芯片序列。发送 时，站点发送它的芯片序列(通常把 写成 )；发送 时，站点发送该芯片序列的反码。当两个或多个站点同时发送时，各路数据在信道中线性相加。为从信道中分离出各路信号，要求各个站点的芯片序列相互正交。 简单理解就是，
站向 站发出的信号用一个向量 来表示， 站向 站发出的信号用另一个向量 来表示，两个向量要求相互正交。向量中的分量，就是所谓的码片。两个向量到了公共信道上，线性相加 。数据分离操作为：合并的数据和源站规格化内积，即 码分多路复用技术具有频谱利用率高、抗干扰能力强、保密性强、语音质量好等优点，还可以减少投资和降低运行成本，主要用于无线通信系统，特别是移动通信系统。
随机访问介质访问控制
在随机访问协议中，不采用集中控制方式解决发送信息的次序问题，所有用户能根据自己的意愿随机地发送信息，占用信道全部速率。在总线形网络中，当有两个或多个用户同时发送信息时，就会产生帧的冲突(碰撞)，导致所有冲突用户的发送均以失败告终。为了解决随机接入发生的碰撞，每个用户需要按照一定的规则反复地重传它的帧，直到该帧无碰撞地通过。这些规则就是随机访问介质访问控制协议，它们的核心思想都是：胜利者通过争用获得信道，从而获得信息的发送权。因此，随机访问介质访问控制协议又称争用型协议。各结点之间的通信可既不共享时间，也不共享空间。所以随机介质访问控制实质上是一种将广播信道转化为点到点信道的行为。
- 纯
协议：当网络中的任何一个站点需要发送数据时，可以不进行任何检测就发送数据。如果在一段时间内未收到确认，那么该站点就认为传输过程中发生了冲突。发送站点需要等待一段随机时间后再发送数据，直至发送成功。纯 网络的吞吐量很低。 - 时隙
协议：把所有各站在时间上同步起来，并将时间划分为一段段等长的时隙，规定只能在每个时隙开始时才能发送一个帧。从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性，提高了信道的利用率。
坚持 ：如果信道空闲，那么立即发送数据；如果信道忙，那么等待，同时继续侦听直至信道空闲；如果发生冲突，那么随机等待一段时间后，再重新开始侦听信道。 优点：只要媒体空闲，站点就马上发送，避免了媒体利用率的损失。
缺点：假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免。
非坚持
：如果信道空闲，那么立即发送数据；如果信道忙，那么放弃侦听，等待一个随机的时间后再重复上述过程。 优点：采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性。
缺点：可能存在大家都在延迟等待过程中，使得媒体仍可能处于空闲状态，媒体使用率降低。
坚持 ：如果信道空闲，那么以概率 发送数据，以概率 推迟到下一个时隙；如果信道忙，就持续侦听，直至信道空闲；若冲突则等到下一个时间槽开始再监听并重复上述过程。 优点：既能像非坚持算法那样减少冲突，又能像1-坚持算法那样减少媒体空闲时间。
：载波监听/侦听，每一个站在发送数据之前以及发送数据时都要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。
：多点接入，表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。总线型网络
- 适配器从网络层获得一个分组，封装成以太网帧，放入适配器的缓存，准备发送。
- 如果适配器侦听到信道空闲，那么它开始发送该帧。如果适配器侦听到信道忙，那么它持续侦听直至信道上没有信号能量，然后开始发送该帧。
- 在发送过程中，适配器持续检测信道。若一直未检测到碰撞，则顺利地把这个帧发送完毕。若检测到碰撞，则中止数据的发送，并发送一个拥塞信号，以让所有用户都知道。
- 在中止发送后，适配器就执行指数退避算法，等待一段随机时间后返回到步骤
。
电磁波在总线上的传播速率总是有限的，因此，当某个时刻发送站检测到信道空闲时，此时信道并不一定是空闲的。显然，
站
为了确保发送站在发送数据的同时能检测到可能存在的碰撞，需要在发送完帧之前就能收到自己发送出去的数据，即帧的传输时延至少要两倍于信号在总线中的传播时延，所以
以太网规定最短帧长为
，最长帧长为 ，数据部分长度为 ，即信息部分长度为 。
除检测冲突外，
确定基本退避时间，一般取两倍的总线端到端传播时延(即争用期
)。 定义参数
，它等于重传次数，但 不超过 ，即 。 从离散的整数集合
中随机取出一个数 ，重传所需要退避的时间就是 倍的的基本退避时间 。 当重传达
次仍不能成功时，说明网络太拥挤，认为此帧永远无法正确发出，抛弃此帧并向高层报告出错。 使用二进制指数退避算法可使重传需要推迟的平均时间随重传次数的增大而增大(这也称动态退避)，因而能降低发生碰撞的概率，有利于整个系统的稳定。
：碰撞检测(冲突检测)，“边发送边监听”，适配器边发送数据边检测信道上信号电压的变化情况，以便判断自己在发送数据时其他站是否也在发送数据。半双工网络
：碰撞避免。无线网络
- 接收信号的强度往往会远小于发送信号的强度，且在无线介质上信号强度的动态变化范围很大，因此若要实现碰撞检测，则硬件上的花费就会过大。
- 在无线通信中，并非所有的站点都能够听见对方，即存在“隐蔽站”问题。
为了尽量避免碰撞，
(短 )：最短的 ，用来分隔属于一次对话的各帧，使用 的帧类型有 帧、 帧、分片后的数据帧，以及所有回答 探询的帧等。 (点协调 )：中等长度的 ，在 操作中使用。 (分布式协调 )：最长的 ，用于异步帧竞争访问的时延。
信道从忙态变为空闲态时，任何一个站要发送数据帧，不仅都要等待一个时间间隔，而且要进入争用窗口，计算随机退避时间以便再次试图接入信道，因此降低了碰撞发生的概率。当且仅当检测到信道空闲且这个数据帧是要发送的第一个数据帧时，才不使用退避算法。其他所有情况都必须使用退避算法，具体为：在发送第一个帧前检测到信道忙；每次重传；每次成功发送后要发送下一帧。
若站点最初有数据要发送(而不是发送不成功再进行重传)，且检测到信道空闲，在等待时间
后，就发送整个数据帧。 否则，站点执行
退避算法，选取一个随机回退值。一旦检测到信道忙，退避计时器就保持不变。只要信道空闲，退避计时器就进行倒计时。 当退避计时器减到
时(这时信道只可能是空闲的)，站点就发送整个帧并等待确认。 发送站若收到确认，就知道已发送的帧被目的站正确接收。这时如果要发送第二帧，就要从步骤
开始。 若发送站在规定时间内没有收到确认帧
(由重传计时器控制)，就必须重传该帧，再次使用 协议争用该信道，直到收到确认，或经过若干次重传失败后放弃发送。
站
为了避免该问题，
这种机制实质上是在发送数据帧之前先对信道进行预约。使用
使用
和 帧，工作原理： - 发送数据前，先检测信道是否空闲。
- 空闲则发出
， 包括发射端的地址、接收端的地址、下一份数据将持续发送的时间等信息；信道忙则等待。 - 接收端收到
后，将响应 。 - 发送端收到
后，开始发送数据帧(同时预约信道：发送方告知其他站点自己要传多久数据)。 - 接收端收到数据帧后，将用
来检验数据是否正确，正确则响应 帧。 - 发送方收到
就可以进行下一个数据帧的发送，若没有则一直重传至规定重发次数为止(采用二进制指数退避算法来确定随机的推迟时间)。
只有当数据帧的长度超过某一阈值时才使用
和 帧(显然数据帧本身很短，再使用 和 帧只能增加开销)； 不使用
和 帧。
轮询访问介质访问控制
在轮询访问中，用户不能随机地发送信息，而要通过一个集中控制的监控站，以循环方式轮询每个结点，再决定信道的分配。当某结点使用信道时，其他结点都不能使用信道。典型的轮询访问介质访问控制协议：轮询协议、令牌传递协议。
轮询协议：主结点轮流“邀请”从属结点发送数据。存在问题：轮询开销、等待延迟、单点故障。
令牌：一个特殊格式的
控制帧，不含任何信息。控制信道的使用，确保同一时刻只有一个结点独占信道。
令牌传递协议：一个令牌在各结点间以某个固定次序交换。当环上的一个站希望传送帧时，必须等待令牌。一旦收到令牌，站点便可启动发送帧。帧中包括目的站的地址，以标识哪个站应接收此帧。帧在环上传送时，不管该帧是否是发给本站点的，所有站点都进行转发，直到该帧回到它的始发站，并由该始发站撤销该帧。帧的目的站除转发帧外，应针对该帧维持一个副本，并通过在帧的尾部设置响应比特来指示已收到此副本。站点在发送完一帧后，应释放令牌，以便让其他站使用。
当计算机都不需要发送数据时，令牌就在环形网上游荡，而需要发送数据的计算机只有在拿到该令牌后才能发送数据帧，因此不会产生发送冲突(因为令牌只有一个)。每个结点都可以在一定的时间内(令牌持有时间)获得发送数据的权利，并不是无限制地持有令牌。
应用于令牌环网(物理星型拓扑，逻辑环形拓扑)。采用令牌传送方式的网络常用于负载较重、通信量较大的网络中。
存在问题：令牌开销、等待延迟、单点故障。
在令牌传递网络中，传输介质的物理拓扑不必是一个环，但是为了把对介质访问的许可从一个设备传递到另一个设备，令牌在设备间的传递通路逻辑上必须是一个环。同一时刻，环上只有一个数据在传输。所有结点共享网络带宽。
轮询介质访问控制非常适合负载很高的广播信道。所谓负载很高的信道，是指多个结点在同一时刻发送数据概率很大的信道。轮询介质访问控制既不共享时间，也不共享空间，它实际上是在随机介质访问控制的基础上，限定了有权力发送数据的结点只能有一个。
即使是广播信道也可通过介质访问控制机制使广播信道逻辑上变为点对点的信道，所以说数据链路层研究的是“点到点”之间的通信。
局域网
局域网的基本概念和体系结构
局域网(
- 覆盖的地理范围较小，只在一个相对独立的局部范围内联，如一座建筑内。
- 使用专门铺设的传输介质(有线网：双绞线、同轴电缆；无线网)进行联网，数据传输速率高(10Mb/s~10Gb/s)。
- 通信延迟时间短，误码率低，可靠性较高。
- 各站为平等关系，共享传输信道。
- 多采用分布式控制和广播式通信，能进行广播和组播。
局域网的特性主要由三个要素决定：拓扑结构、传输介质、介质访问控制方式：
- 常见的局域网拓扑结构：星型拓扑、环型拓扑、总线型拓扑(常用)、树型拓扑。
- 局域网可以使用双绞线(常用)、铜缆和光纤等多种传输介质。
- 局域网的介质访问控制方法主要有
、令牌总线、令牌环，其中前两种方法主要用于总线形局域网，令牌环主要用于环形局域网。
其中最重要的是介质访问控制方式，它决定着局域网的技术特性。
局域网的分类：
- 以太网(
)(目前使用范围最广的局域网)。逻辑拓扑是总线形结构，物理拓扑是星形或拓展星形结构。使用 - 令牌环网(
)。逻辑拓扑是环形结构，物理拓扑是星形结构。 (光纤分布数字接口， )。逻辑拓扑是环形结构，物理拓扑是双环结构。 。较新型的单元交换技术，使用 字节固定长度的单元进行交换。 - 无线局域网
( )。
- 与接入传输媒体有关的内容都放在
子层，它向上层屏蔽对物理层访问的各种差异，提供对物理层的统一访问接口，主要功能包括：组帧和拆卸帧、比特传输差错检测、透明传输、寻址、竞争处理。 子层与传输媒体无关，它负责识别网络层协议，然后对它们进行封装。 报头告诉数据链路层一旦帧被接收到时，应当对数据包做何处理。它向网络层提供无确认无连接、面向连接、带确认无连接、高速传送 种不同的连接服务类型。主要功能包括：建立/释放数据链路层的逻辑连接、提供与高层的接口、差错控制、给帧加序号。
以太网与IEEE802.3
使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各站共享逻辑上的总线，使用的还是
协议。
以太网采用两项措施以简化通信：
- 采用无连接的工作方式，不对发送的数据帧编号，也不要求接收方发送确认，即以太网尽最大努力交付数据，提供的是不可靠服务，对于差错的纠正则由高层完成；
- 发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号，每个码元的中间出现一次电压转换，接收端利用这种电压转换方便地把位同步信号提取出来。
在以太网中，如果一个结点要发送数据，那么它将以“广播”方式把数据通过作为公共传输介质的总线发送出去，连在总线上的所有结点(包括发送结点)都能“收听”到发送结点发送的数据信号。
以太网常用的传输介质有
计算机与外界局域网的连接是通过主机箱内插入的一块网络接口板(又称网络适配器或网络接口卡(
以太网
标准(即以太网 标准)：(以太网开销为 ) 前导码：使接收端与发送端时钟同步。在帧前面插入的
字节可再分为两个字段：第一个字段共 字节，是前同步码，用来快速实现 帧的比特同步；第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是 帧。 帧并不需要帧结束符，因为以太网在传送帧时，各帧之间必须有一定的间隙。因此，接收端只要找到帧开始定界符，其后面连续到达的比特流就都属于同一个 帧。但不要误以为以太网 帧不需要尾部，在数据链路层上，帧既要加首部，也要加尾部。 地址：通常使用
字节( )地址( 地址)。 类型：
字节，指出数据域中携带的数据应交给哪个协议实体处理。 数据：
字节，包含高层的协议消息。由于 算法的限制，以太网帧必须满足最小长度要求 字节，数据较少时必须加以填充。 填充：
字节，当帧长太短时填充帧，使之达到 字节的最小长度。 校验码(
)： 字节，校验范围从目的地址段到数据段的末尾，算法采用 位循环冗余码( )，不但需要检验 帧的数据部分，还要检验目的地址、源地址和类型字段，但不校验前导码。
标准：与 以太帧格式的不同之处在于用长度域替代了 帧中的类型域，指出数据域的长度。在实践中，前述长度/类型两种机制可以并存，由于 数据段的最大字节数是 ，所以长度段的最大值是 ，因此从 到 的值可用于类型段标识符。当长度/类型字段值小于 时，数据字段必须装入 子层。
以太网分类：
是传送基带信号的双绞线以太网， 表示采用双绞线，现 采用的是无屏蔽双绞线( )，传输速率是 。帧间时间间隔为 。
速率达到或超过
以太网：在双绞线上传送 基带信号的星形拓扑结构以太网，它使用 协议。这种以太网既支持全双工方式，又支持半双工方式，可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，在全双工方式下不使用 协议。 帧格式仍然是 标准规定的。保持最短帧长不变，将一个网段的最大电缆长度减小到 。帧间时间间隔从原来的 改为现在的 。 吉比特以太网：又称千兆以太网，允许在
下用全双工和半双工两种方式工作。使用 协议规定的帧格式。在半双工方式下使用 协议(全双工方式不需要使用 协议)。与 和 技术向后兼容。 吉比特以太网：与 、 和 以太网的帧格式完全相同。 吉比特以太网还保留了 标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。 吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。 吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用 协议。 以太网从
到l 的演进证明了以太网是可扩展的、灵活的(多种传输媒体、全/半双工、共享/交换)，易于安装，稳健性好。
无线局域网与IEEE802.11
无线局域网可分为两大类：
有固定基础设施无线局域网：固定基础设施是指预先建立的、能覆盖一定地理范围的固定基站。
制定了无线局域网的 系列协议标准，使用星形拓扑，其中心称为接入点( )，在 层使用 协议。使用 协议的局域网称 。无线局域网的最小构件是基本服务集 。一个 包括一个基站和若干移动站。所有的站在本 内都可以直接通信，但在和本 外的站通信时都必须通过本 的基站 。安装 时，必须为该 分配一个不超过 字节的服务集标识符( )和一个信道。一个 覆盖的地理范围称为一个基本服务区( )，无线局域网的基本服务区的直径一般不超过 。 一个
可以是孤立的，也可通过 连接到一个分配系统( )，然后连接到另一个 ，构成一个扩展的服务集( )， 还可以通过一种称为 (门桥)的设备为无线用户提供到有线连接的以太网的接入。门桥的作用相当于一个网桥。 无固定基础设施移动自组织网络(自组网络)：没有上述
中的 ，而是由一些平等状态的移动站相互通信组成的临时网络。各结点之间地位平等，中间结点都为转发结点，因此都具有路由器的功能。自组网络通常是这样构成的：一些可移动设备发现在它们附近还有其他的可移动设备，并且要求和其他移动设备进行通信。自组网络中的每个移动站都要参与网络中其他移动站的路由的发现和维护，同时由移动站构成的网络拓扑可能随时间变化得很快，因此在固定网络中行之有效的一些路由选择协议对移动自组网络已不适用，需引起特别的关注。 自组网络和移动
并不相同。移动 技术使漫游的主机可以用多种方法连接到因特网，其核心网络功能仍然是基于固定网络中一直使用的各种路由选择协议。而自组网络是把移动性扩展到无线领域中的自治系统，具有自己特定的路由选择协议，并且可以不和因特网相连。
接受和发送端为
| 功能 | 地址 | 地址 | 地址 | 地址 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 未使用 | ||||||
| 未使用 | ||||||
| 未使用 | ||||||
VLAN基本概念及基本原理
传统局域网的局限：
- 缺乏流量隔离：即使把组流量局域化到一个单一交换机中，广播流量仍会跨越整个机构网络(
、 、 协议) - 管理用户不便：如果一个主机在不同组间移动，必须改变物理布线，连接到新的交换机上。
- 路由器成本较高：局域网内使用很多路由器花销较大。
- 虚拟局域网是建立在局域网交换技术基础上的
- 虚拟局域网可以将局域网上的结点划分成若干个“逻辑工作组”，那么一个逻辑工作组就是一个虚拟网络
- 逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制
- 虚拟局域网只是局域网给用户提供的一种软件服务，并不是一种新型局域网。
同一交换机上生成的各
基于接口的
技术：若要发送广播帧，先查看交换机的转发表找到自己对应的端口，然后在交换机的 表中查找 相同的 对应的端口可以转发该广播帧。 
基于
地址的 技术：是否转发广播帧看发送设备的 地址，能够转发到 相同的设备。 
不同交换机上的
若无路由器或三层交换机，不同VLAN间的主机无法访问，即便他们在同一交换机上。
的取值范围为 ，但 和 都不用来表示 ，因此用于表示 的有效 取值范围为 。 帧是由交换机来处理的，而不是由用户主机来处理的。(即主机和交换机之间只交换普通的以太网帧)
广域网
广域网(
广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。
广域网由一些结点交换机及连接这些交换机的链路组成。结点交换机的功能是将分组存储并转发。结点之间都是点到点连接，但为了提高网络的可靠性，通常一个结点交换机往往与多个结点交换机相连。
结点交换机和路由器都用来转发分组，它们的工作原理也类似。结点交换机在单个网络中转发分组，而路由器在多个网络构成的互联网中转发分组。
从层次上考虑，广域网和局域网的区别很大，因为局域网使用的协议主要在数据链路层(还有少量在物理层)，而广域网使用的协议主要在网络层。如果网络中的两个结点要进行数据交换，那么结点除要给出数据外，还要给数据“包装”上一层控制信息，用于实现检错纠错等功能。如果这层控制信息是数据链路层协议的控制信息，那么就称使用了数据链路层协议，如果这层控制信息是网络层的控制信息，那么就称使用了网络层协议。
广域网和局域网的区别与联系：
| 广域网 | 局域网 | |
|---|---|---|
| 覆盖范围 | 很广，通常跨区域 | 较小，通常在一个区域内 |
| 连接方式 | 结点之间都是点到点连接，但为了提高网络的可靠性，一个结点交换机往往与多个结点交换机相连 | 普遍采用多点接入技术 |
| 三层：物理层，数据链路层，网络层 | 两层：物理层，数据链路层 | |
| 联系与相似点 | 广域网和局域网都是互联网的重要组成构件，从互联网的角度上看，二者平等(不是包含关系) | 连接到一个广域网或一个局域网上的主机在该网内进行通通信时，只需要使用其网络的物理地址 |
| 着重点 | 强调资源共享 | 强调数据传输 |
广域网中的一个重要问题是路由选择和分组转发。路由选择协议负责搜索分组从某个结点到目的结点的最佳传输路由，以便构造路由表，然后从路由表再构造出转发分组的转发表。分组是通过转发表进行转发的。目前最常用的两种广域网数据链路层控制协议：
- 简单：对于链路层的帧，无需纠错，无需序号，无需流量控制，不支持多点线路，只需要满足点对点之间的连接过程。
- 封装成帧：帧定界符
- 透明传输：与帧定界符一样比特组合的数据应该如何处理：异步线路用字节填充，同步线路用比特填充。
- 多种网络层协议：封装的IP数据报可以采用多种协议。
- 多种类型链路：串行/并行，同步/异步，电/光....
- 差错检测：错就丢弃。
- 检测连接状态：链路是否正常工作。
- 最大传送单元：数据部分最大长度MTU。
- 网络层地址协商：知道通信双方的网络层地址。
- 数据压缩协商
- 链路控制协议(
)。一种扩展链路控制协议，用于建立、配置、测试和管理数据链路。如身份验证功能。 帧用来在建立状态阶段协商数据链路协议的选项。 - 网络控制协议(
)。 协议允许同时采用多种网络层协议，每个不同的网络层协议要用一个相应的 来配置，为网络层协议建立和配置逻辑连接。 - 一个将
数据报封装到串行链路的方法。 数据报在 帧中就是其信息部分，这个信息部分的长度受最大传送单元( )的限制。
标志字段(
)： ，若它出现在信息字段中，就必须做字节填充，使用的控制转义字节是 。 地址字段(
)： 控制字段(
)： 协议段：占
字节，说明信息段中运载的是什么种类的分组。以比特 开始的是诸如 、 和 这样的网络层协议；以比特 开始的被用来协商其他协议，包括 及每个支持的网络层协议的一个不同的 。当协议字段值为 时，表示信息字段是 数据报。 信息段：长度可变，大于等于
且小于等于 。为了实现透明传输，当信息段中出现和标志字段一样的比特组合时，必须采用一些措施来改进。 若
用在异步线路(默认)，则采用字节(字符)填充法；若 用在 等同步线路，则协议规定采用硬件来完成比特填充。 帧检验序列(
)：占 字节，即循环冗余码检验中的冗余码。检验区包括地址字段、控制字段、协议字段和信息字段。
当线路处于静止状态时，不存在物理层连接。当线路检测到载波信号时，建立物理连接，线路变为建立状态。此时，
考纲已删，可以了解一下，可以直接跳到数据链路层设备
适用于链路的两种基本配置：
- 非平衡配置：由一个主站控制整个链路的工作。
- 平衡配置：链路两端的两个站都是复合站，每个复合站都可以平等地发起数据传输，而不需要得到对方复合站的允许。
站类型：
- 主站：负责控制链路的操作，如控制系统的初始启动、流程的控制、差错检测或恢复，主站发出的帧称为命令帧。
- 从站：受控于主站，按主站的命令进行操作；发出的帧称为响应帧。
- 有些站既具有主站的功能，又具有从站的功能，所以这类站称为复合站，它可以发出命令帧和响应帧。
数据操作方式：
- 正常响应方式。这是一种非平衡结构操作方式，即主站向从站传输数据，从站响应传输，但从站只有在收到主站的许可后，才可进行响应。
- 异步平衡方式。这是一种平衡结构操作方式。在这种方式中，每个复合站都可以进行对另一站的数据传输。
- 异步响应方式。这是一种非平衡结构操作方式。在这种方式中，从站即使未受到主站的允许，也可进行传输。
帧格式：
标志字段(
)： ，在接收端只要找到标志字段就可确定一个帧的位置。 协议采用比特填充的首尾标志法实现透明传输。 地址字段(
)：共 位，在使用非平衡方式传送数据时，站地址字段总是写入从站的地址；在使用平衡方式传送数据时，站地址字段填入的是应答站的地址。 控制字段(
)：共 位，是最复杂的字段。 的许多重要功能都靠控制字段来实现。可将 帧划分为三类： - 信息帧(
)，第 位为 ，用来传输数据信息，或使用捎带技术对数据进行确认。 - 监督帧(
)，第 、 位分别为 、 ，用于流量控制和差错控制，执行对信息帧的确认、请求重发和请求暂停发送等功能； - 无编号帧(
)，第 、 位均为 ，用于提供对链路的建立、拆除等多种控制功能。
- 信息帧(
信息段：长度可变，大于等于
且小于等于 。为了实现透明传输，当信息段中出现和标志字段一样的比特组合时，必须采用一些措施来改进。 若
用在异步线路(默认)，则采用字节填充法；若 用在 等同步线路，则协议规定采用硬件来完成比特填充。 帧检验序列(
)：占 字节，即循环冗余码检验中的冗余码。检验区包括地址字段、控制字段、协议字段和信息字段。
数据链路层设备
网桥的概念及其基本原理
非408考点，但其核心功能和交换机类似，可以加深理解
两个或多个以太网通过网桥连接后，就成为一个覆盖范围更大的以太网，而原来的每个以太网就称为一个网段。网段一般指一个计算机网络中使用同一物理层设备(传输介质，中继器，集线器等)能够直接通讯的那一部分。网桥工作在链路层的
网桥处理数据的对象是帧，所以它是工作在数据链路层的设备，中继器、放大器处理数据的对象是信号，所以它是工作在物理层的设备。
网桥的基本特点：
网桥必须具备寻址和路径选择能力，以确定帧的传输方向；
从源网络接收帧，以目的网络的介质访问控制协议向目的网络转发该帧。如果源站和目的站处在同一个网段，目的站能够直接收到这个帧而不需要借助网桥转发，网桥将接收到的帧丢弃；
网桥在不同或相同类型的
之间存储并转发帧，必要时还进行链路层上的协议转换。 一般情况下，存储转发类设备都能进行协议转换，即连接的两个网段可以使用不同的协议；
网桥对接收到的帧不做任何修改，或只对帧的封装格式做很少的修改；
网桥可以通过执行帧翻译互联不同类型的局域网，即把原协议的信息段的内容作为另一种协议的信息部分封装在帧中；
网桥应有足够大的缓冲空间，因为在短时间内帧的到达速率可能高于转发速率。
网桥的优点：能过滤通信量；扩大了物理范围；可使用不同的物理层；可互联不同类型的局域网；提高了可靠性；性能得到改善。
网桥的缺点：增大了时延；
网桥必须具有路径选择的功能，接收到帧后，要决定正确的路径，将该帧转送到相应的目的局域网站点。根据路径选择算法的不同，可将网桥分为：
透明网桥(选择的不是最佳路由)：透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有
传送的每一帧。到达帧的路由选择过程取决于源 和目的 ：如果源 和目的 相同，那么丢弃该帧；如果源 和目的 不同，那么转发该帧；如果目的 未知，那么扩散该帧。 当网桥刚连接到以太网时，其转发表是空的，网桥按照自学习算法处理收到的帧。该算法的基本思想是：若从站
发出的帧从某端口进入网桥，那么从这个端口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到站 。所以网桥每收到一个帧，就记下其源地址和进入网桥的端口，作为转发表中的一个项目(源地址、进入的接口和时间)。在建立转发表时，把帧首部中的源地址写在“地址”一栏的下面。在转发帧时，则根据收到的帧首部中的目的地址来转发。这时就把在“地址”栏下面已经记下的源地址当作目的地址，而把记下的进入端口当作转发端口。网桥就是在这样的转发过程中逐渐将其转发表建立起来的。 为了避免转发的帧在网络中不断地“兜圈子”，透明网桥使用了一种生成树算法(无环)，以确保每个源到每个目的地只有唯一的路径。生成树使得整个扩展局域网在逻辑上形成树形结构，所以工作时逻辑上没有环路，但生成树一般不是最佳路由。
源路由网桥(选择的是最佳路由)：在源路由网桥中，路由选择由发送数据帧的源站负责，网桥只根据数据真正的路由信息对帧进行接收和转发。
源路由网桥对主机是不透明的，主机必须知道网桥的标识及连接到哪个网段上。为了找到最佳的路由，源站以广播方式向目的站发送一个发现帧作为探测之用。源路由的生成过程是：在未知路径前，源站要先发送一个发现帧；途中的每个网桥都转发此帧，最终该发现帧可能从多个途径到达目的站；目的站也将一一发送应答帧；每个应答帧将通过原路径返回，途经的网桥把自己的标志记录在应答帧中；源站选择出一个最佳路由。以后，凡从这个源站向该目的站发送的帧的首部，都必须携带这一路由信息。
此外，发送帧还可以帮助源站确定整个网络可以通过的帧的最大长度。由于发现帧的数量指数式增加，可能会使网络严重拥塞。
局域网交换机及其工作原理
桥接器的主要限制是在任一时刻通常只能执行一个帧的转发操作，于是出现了局域网交换机，又称以太网交换机。从本质上说，以太网交换机是一个多端口的网桥，它工作在数据链路层。交换机能经济地将网络分成小的冲突域，为每个工作站提供更高的带宽。
以太网交换机对工作站是透明的，因此管理开销低廉，简化了网络结点的增加、移动和网络变化的操作。利用以太网交换机还可以方便地实现虚拟局域网
冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。同一时间内只能有一台设备发送信息的范围。
广播域：网络中能接收任一设备发出的广播帧的所有设备的集合。如果站点发出一个广播信号，所有能接收收到这个信号的设备范围称为一个广播域。
能否隔离冲突域 能否隔离广播域 物理层设备(中继器、集线器) × × 链路层设备(网桥、交换机) √ × 网络层设备(路由器) √ 能
以太网交换机的原理：它检测从以太端口来的数据帧的源和目的地的
以太网交换机的特点：
- 以太网交换机的每个端口都直接与单台主机相连(普通网桥的端口往往连接到以太网的一个网段)，并且一般都工作在全双工方式。
- 以太网交换机能同时连通许多对端口，使每对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，无碰撞地传输数据。每个端口均占有传输媒体的全部带宽。对于
的端口，半双工端口带宽为 ，全双工端口带宽为 。若有 个端口，半双工端口交换机总容量为 ，全双工端口交换机总容量为 。 - 以太网交换机也是一种即插即用设备(和透明网桥一样)，其内部的帧的转发表也是通过自学习算法(与网桥相同)自动地逐渐建立起来的。
- 以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，因此交换速率较高。
- 以太网交换机独占传输媒体的带宽。
- 以太网交换机一般都具有多种速率的端口。
- 以太网交换机工作在数据链路层，不能实现不同网络层协议的网络互联。
以太网交换机主要采用两种交换模式：
- 直通式交换机：只检查帧的目的地址
，这使得帧在接收后几乎能马上被传出去。这种方式速度快，但缺乏智能性和安全性，可靠性低，也无法支持具有不同速率的端口的交换。 - 存储转发式交换机：先将接收到的帧缓存到高速缓存器中，并检查数据是否正确，确认无误后通过查找表转换成输出端口将该帧发送出去。如果发现帧有错，那么就将其丢弃。存储转发式的优点是可靠性高，并能支持不同速率端口间的转换，缺点是延迟较大。