二、以太网和数据封装

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以太网

• 以太网是一种基于竞用多的介质访问方式，可让一个网络中的所有主机共享链路带宽。

1、冲突域：一个支持共享介质的网段。网段上的一台设备发送分组时，该物理网段上的其他所有设备都必须侦听它。如果同一个物理网段中的两台设备同时传输数据，将发生冲突（即两台设备的数字信号将在线路上相互干扰），导致设备必须在以后重传数据。冲突对网络性能有严重的负面影响，因此要避免产生冲突域。

2、广播域：网段中的一组设备，它们侦听在该网段上发送的所有广播，广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转发广播）。

3、CSMA/CD：（载波侦听多路访问/冲突检测），一种介质访问的控制方法，当在同一共享网络中的不同节点同时传送数据包时，不可避免的会产生冲突，而CSMA/CD机制就是用来解决这种冲突问题的。
在以太网LAN中发生冲突后，将会出现：

• 拥堵信号告诉所有设备发生了冲突
• 冲突激活随机后腿算法
• 以太网网段中的每台设备都暂停传输，知道其后腿定时器到期（定时器到期后，所有主机的传输优先级都相同）

CSMA/CD网络持续发生严重冲突时，将导致如下结果：

• 延迟
• 低吞吐量
• 拥塞

4、半双工和全双工以太网
半双工以太网使用CSMA/CD协议，以防范冲突，并在发生冲突时支持重传。半双工以太 网只使用一对导线，全双工以太网同时使用两对导线。
全双工以太网用于：

• 交换机到主机
• 交换机到交换机
• 主机到主机
• 交换机到路由器
• 路由器到路由器
• 路由器到主机

除集线器外其他设备都可在全双工模式下工作

半双工以太网只有一个冲突域，有效吞吐量比全双工以太网低。
全双工以太网中，每个端口都对应一个独立的冲突域，有效吞吐量更高。

要点：

• 全双工模式下不会发生冲突
• 每个全双工节点都必须有一个专用的交换机端口
• 主机网卡和交换机端口必须能够在全双工模式下运行

5、以太网帧

• 数据链路层负责将比特合并成字节，再将字节封装成帧。在数据链路层，我们使用帧封装来自网络层的分组，以便通过特定类型的介质进行传输。
• 以太网的职责：使用MAC帧格式彼此传递的数据帧。这利用了CRC（循环冗余校验）提供了错误检测功能，但只是错误检测，不是纠错。
• CRC是一种数学算法，创建每个帧时都将运行CRC。作为接受放的主机收到帧并运行CRC时，其结果必须相同，否则，接收方将认为发生了错误，进而将帧丢弃。

6、以太网布线

RJ-45

水晶头线序：
T568A：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕
T568B：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕

直通线：网线的两端都是T568A或T568B，不通设备使用

• 主机到交换机或集线器
• 路由器到交换机或集线器

直连线

交叉线：一端是T568A另一端是T568B的线序，相同设备使用

• 交换机到交换机
• 集线器到集线器
• 主机到主机
• 集线器到交换机
• 路由器到主机
• 路由器到路由器

交叉线

所有设备在同一冲突域
所有设备在同一广播域
所有设备共享相同的带宽

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数据封装

• 数据要通过网络进行传输，要从高层一层一层向下传送，如果一个主机要传送数据到别的主机，先把数据装到一个特殊协议报头中，这个过程叫——封装
  帧是由0和1组成的逻辑编组，物理层负责将0和1编码成数字信号，供本地网络中的设备读取。

数据封装过程如下：

1. 用户信息被转换为数据，以便通过网络进行传输。
2. 数据被转换为数据段，发送主机核接收主机之间建立一条可靠的连接。
3. 数据被转换为分组或数据报，逻辑地址被添加在报头中，以便能够在互联网络中路由分组。
4. 分组或数据报被转换为帧，以便在本地网络中传输。MAC地址用于唯一标识本地网络中的主机。
5. 帧被转换为比特，并使用数据编码方法和时钟同步方案。

封装分为：切片和加控制信息
解封装：上述的逆向过程

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三层层次模型

核心层：主干，负责快速且可靠的传输大量数据流
汇聚层：路由选择，提供路由选择，过滤和WAN接入
接入层：交换，控制用户和工作组对互联网络资源的访问