【计算机网络】手写作业-2
在计算机网络领域，数据链路层是七层OSI模型中的第二层，负责在网络设备之间建立物理连接并提供可靠的数据传输。本作业主要探讨了以太网、数据链路层的结构、以太网交换机的工作机制以及相关的网络扩展技术。
1. **以太网标准**：
- 以太网有两个主要标准：802.3标准和DIX Ethernet V2标准。802.3是由IEEE制定的局域网标准，而DIX Ethernet V2是早期的非标准化版本，两者在物理层和MAC层有相似之处。
- 高速以太网从10吉比特以太网开始，不再支持半双工模式，只支持全双工传输，提高了网络的传输效率。
2. **数据链路层的分割**：
- IEEE 802标准将数据链路层划分为MAC子层和LLC子层。MAC子层主要负责媒体访问控制，决定设备何时发送数据；LLC子层则处理不同局域网标准间的逻辑链路控制，实现不同网络间的兼容性。
3. **100Base-T**：
- 100Base-T表示的是传输速率，其中100意味着100兆位每秒（Mbps）。
- Base表示使用基带传输方式，即信号在单一频率上传输。
- T代表传输介质为双绞线，这是一种常见的以太网电缆类型。
4. **以太网交换机的工作机制**：
- 自学习：交换机会记录每个接收到帧的源地址及其进入的接口，建立和更新转发表。
- 帧转发：根据转发表，如果目的地址匹配，交换机会将帧发送到相应接口；若无匹配，会广播到所有其他接口。
5. **生成树算法**：
- 生成树算法主要用于避免交换网络中的环路问题，通过关闭某些链路形成一棵无环的“生成树”，确保任意两个节点间只有一条路径，防止数据包循环传输导致的性能下降。
6. **网络扩展设备对比**：
- 集线器工作在物理层，仅做简单的信号放大和再生，所有连接的设备共享一个冲突域。
- 网桥工作在数据链路层，具备帧的识别和过滤能力，可划分冲突域，但所有接口共享一个广播域。
- 以太网交换机也是在数据链路层工作，作为多接口的网桥，能够更高效地转发帧，且每个接口可以独立构成冲突域。
7. **自学习转发表**：
- 如果某个站点只接收不发送数据，交换机无法通过自学习获取其位置信息，转发表中不会有该站点的记录。然而，当向该站点发送数据时，交换机会将帧广播到所有接口，因此数据帧仍能到达目标站点。
8. **虚拟局域网（VLAN）**：
- VLAN是一种逻辑上的网络划分，允许跨越物理位置将站点分组。
- 主要作用包括：简化网络管理、提高网络性能（通过限制广播域大小）、增强安全性（通过控制通信路径）以及降低成本（通过灵活配置网络资源）。
9. **PPP协议的透明传输**：
- 异步传输时，PPP通过字节填充方法实现透明传输，即在连续出现五个相同的0字节后插入一个额外的0字节。
- 同步传输时，PPP使用零比特填充法，当连续出现五个1时插入一个0，以保证帧边界不会被误解析。
以上内容涵盖了数据链路层的关键概念，包括以太网标准、MAC和LLC子层、交换机工作原理、生成树算法、网络扩展设备的功能对比以及PPP协议的透明传输机制。这些都是计算机网络特别是局域网部分的重要知识点。
