一、以太网协议

1、是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。

2、以太网是建立在CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）机制上的广播型网络。

3、第二点中提到了冲突检测，那么什么是冲突？

冲突发生在冲突域内（连接在同一共享介质上的所有节点的集合），在一个冲突域内就会发生一种情况：所有节点竞争同一带宽，一个节点发出的报文，其余节点都能收到。也就是说，当多个节点争用链路的使用权的时候，就会发生冲突。

4、解决机制：CSMA/CD

4.1 CSMA/CD的基本工作过程：

 1、终端设备不停地检测共享线路的状态。如果线路空闲则发送数据。反之则一直等待。

 2、如果有另外一个设备同时发送数据，两个设备发送的数据必然产生冲突，导致线路上的信号不稳定。

 3、终端设备检测到这种不稳定时，马上停止发送自己的数据。

 4、终端设备发送一连串干扰脉冲，然后等待一段时间之后再进行发送数据。发送干扰脉冲的目的是为了通知其他设备，特别是跟自己在同一时刻发送数据的设备，线路上已经产生了冲突。

二、以太网帧

1、IP地址 vs MAC地址

    1、MAC地址是唯一的（在生产出厂的时候就固定了）  IP地址是唯一的

    2、MAC地址不可变                                                        IP地址是可变的

    3、基于制造商进行MAC地址分配                                   基于网络拓扑进行IP地址分配

简单理解：MAC地址是身份证一样的存在，IP地址的出现是为了更方便的找到MAC地址，先找到一个范围（IP）在找到具体的点（MAC地址）。

2、MAC地址分类：                       以太网帧：

单播MAC地址：一对一的通信                     单播帧：目的MAC地址为单播MAC地址的帧 （同理可知另外两个）  

组播MAC地址：一对多的通信

广播MAC地址：48个比特全为1。   FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF        一对所有的通信                                                                       （1111，1111  -   1111，1111    -    1111，1111    -    1111，1111    -    1111，1111    -    1111，1111）                   如果一台主机发出的是广播以太网帧的话，那么在同一网络下的所有主机都是能收到的）

单播和组播的分辨：从前往后数的第八位是0即为单播，为1就是组播。而且单播的前24个比特是OUI（ieee分配的厂商代码）地址，组播的前24个比特是非OUI的地址。

3、为什么要区分单播地址和组播地址？

因为对于交换机来说，当它收到一个数据帧怎么去转发它不同的数据帧类型，就会有不同的处理方式。

组播以太网帧在什么情况下使用？比如说有一个数据是希望很多个人可以收到，（不是所有人，所有人就用广播以太网帧发送就好啦）就是需要在一个组播组里，比如一个网络下有A\B\C\D四台主机，A\B\C在同一个组播组里，那么主机A通过组播以太网帧就可以发送到主机B\C。

三、以太网交换机

1、以太网二层交换机

以太网二层交换机转发数据的端口都是以太网口，并且只能够针对数据的二层头部（以太网数据帧头）中的MAC地址进行寻址并转发数据

2、交换机的工作原理

、

MAC地址表：每一台交换机都有一个MAC地址表，存放了MAC地址与交换机端口编号之间的映射关系。

交换机在转发数据帧时，1、根据数据帧的目的MAC地址查询MAC地址表。2、如果MAC地址中包含与该帧目的MAC地址对应的表项时，则直接通过该表中的出接口转发该报文。3、如果MAC地址表中没有包含该帧目的MAC地址的表项时，交换机将采取泛洪方式在除接口外的所有接口发送该报文。

3、交换机的MAC地址表是怎么建立的？

a、初始状态下，交换机并不知道所连接的主机的MAC地址，所以MAC地址表为空。

b、当主机1想给主机2发送数据时（前提：主机1知道了主机2的MAC地址），会封装好数据，包含自己的源IP地址和源MAC地址。交换机收到后会查看自己的MAC表，发现没有对应表项时，则收到的数据帧是“未知单播帧”。

c、由于收到的是“未知单播帧”，所以交换机会泛洪该数据。与此同时，交换机将收到的数据帧的源MAC地址和对应端口的编号记录到自己的MAC地址表中。

d、广播网络中的所有主机均会收到该数据帧，但是只有主机2会处理（因为目的MAC地址是主机2）。

e、主机2会回复数据帧给主机1，回复的也是单播数据帧。主机2回复的数据帧是源MAC:MAC2,目的MAC:MAC1

f、交换机收到该单播数据帧后，会查看自己的MAC地址表，发现有对应项，则将数据从对应的端口转发出去。同时交换机将收到的数据帧的源MAC地址和对应端口编号记录到MAC地址表中。

四、同网段数据通信全过程

1、数据封装过程

a、主机1在发送数据报文前，需要先进行报文封装，包括源MAC地址和目的MAC地址。

2、初始状态

b、主机1为了进行报文封装，会查看本地的ARP缓存表。初始状态下，主机1的ARP缓存表是空的，而刚上电的交换机，初始状态下，它的MAC地址表也是空的。

3、泛洪数据帧

c、主机1发送ARP请求报文，请求目的MAC地址。

4、学习MAC地址

d、交换机收到数据帧后查看MAC地址表，发现没有对应项，则向所有非接收端口，泛洪该数据帧。

e、交换机将收到的数据帧的源MAC地址和对应端口记录到MAC地址表中。

5、目标主机回复

f、主机2收到ARP请求后，会进行相应的处理，并发送ARP响应报文，回复主机1。

g、交换机收到数据帧后查MAC地址表，发现有对应表项，则向对应端口转发该数据帧，并且交换机将收到的数据帧的源MAC地址和对应端口记录到MAC地址表中。

h、主机1收到主机2的ARP响应报文，就会将对应的IP地址和MAC地址记录到自己的ARP缓存中，并封装自己的报文，访问主机2。