MAC地址
基本概念
MAC地址是以太网的MAC子层所使用的地址——数据链路层
使用点对点信道的数据链路层不需要使用地址
使用广播信道的数据链路层必须使用地址来区分各主机
实现同一个广播信道上的不同主机之间的通信
每个主机都必须要有一个唯一的表示——一个数据链路层地址
每个主机所发送的帧之中都必须要包含标识发送主机和接受主机的地址，由于这类地址是用于媒体接入控制MAC(media access control),因此这类帧称之为MAC地址
其中MAC地址被固化在网卡的电可擦可编程只读存储器EEPRO中，因此MAC地址也称之为硬件地址
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MAC地址有时候也被称之为物理地址，但并不意味着MAC地址属于物理层
MAC地址是对网络各接口的唯一标识，而不是对网络上各设备的唯一标识x
IEEE 802 局域网的MAC地址格式
IEEE 802局域网的MAC地址发送顺序
字节发送顺序 —— 第一字节 -> 第六字节
字节内比特的发送顺序 b0 -> b7
多播地址
A发送多播地址，其中B 和 c接受该信号，d舍弃
IP地址
基本概念
IP地址是TCP/IP体系结构网际层所使用的地址——网际层
ip地址为因特网主机上和路由器所使用的地址，用于标识两部分信息
- 网络编号 ： 标识因特网上数以百万计数的网络
- 主机编号 ： 标识同一网络上的不同主机（或路由器各接口）
MAC地址不具备区分不同网络的功能
- 如果只是一个单独的网络，不接入因特网之中，可以只是用MAC地址
- 如果主机所在的网络要接入因特网之中，则IP地址和MAC地址都需要使用
从网络体系结构看IP地址和MAC地址
数据包在转发过程中IP地址与MAC地址的变换情况
路由器的最高层为网络层
- 数据包在传输过程之中，源IP地址和目的地址都不变
- 数据包在转发过程之中。，**源MAC地址和目的地址MAC地址逐个变化 **
ARP地址
使用ARP协议可以通过该IP地址获取到设备的MAC地址——网际层（不属于数据链路层）
如何通过IP地址找到MAC地址
使用地址解析协议ARP
ARP请求报文封装在MAC帧中发送，目的地址为广播地址
工作原理
主机b收到主机c所发送的mac地址中之后在主机b之中的ARP表中的具体操作如下
如何使用ARP
ARP协议只能在一段链路或一个网络上使用
eg
集线器与交换机的区别
早期的总线型以太网
使用双绞线和集线器HUB的的星型以太网
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使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网，各个站点共享资源，使用的仍然是CSMA/CD协议
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集线器只工作在物理层，它的每个接口仅简单的转发比特，不进行碰撞检测。
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集线器一般都有少量的容错能力和网络管理功能。
使用集线器HUB在物理层拓展以太网
以太网交换机
交换机不发送到多余的主机，而是直接到目的主机
以太网交换机通常都有多个接口，每个接口通常可以直接与一台主机或另外一个以太网交换机相连，一般都工作在全双工
全双工通信：类似于手机，可接受可发送。
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集线器在以太网逻辑上是共享总线的，需要使用CSMA/CD协议来协调各主机争用总线，只能工作在半双工模式
也就是收和发帧不能同时
交换机和集线器的区别
交换机扩大了广播域和碰撞域，但是交换机只扩大了广播域，但是隔离了碰撞域
以太网交换机自学习和转发帧的流程
以太网交换机工作在数据链路层（包括物理层）
以太网交换机收到帧之后，在帧交换表之中查找帧的目的地址MAC地址所对应的接口号，然后通过该接口转发改帧
以太网是一种即插即用的设备，以太网交换机通过自学习算法自动建立起帧交换表
自学习的流程
每条记录都有自己的有效时间，到期自动删除
MAC地址与交换机接口的对应光系并不是永久的
以太网交换机的生成树协议STP
如何提高以太网的可靠性
添加冗余链路的方法提高以太网的可靠性，但是冗余链路也会带来负面影响——形成网络环路
所带来的问题
- 广播风暴——大量消耗网络资源，使得网络无法正常的转发其他数据帧
- 主机收到重复的广播帧，大量消耗主机资源
- 交换机的帧交换表震荡（飘逸）
为了解决上述问题，提出了以太网交换机使用生成树协议STP，可以在增加冗余链路来提高网络可靠性的同时又避免网络环路所带来的各种问题
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无论交换机之间采用什么样子的物理连接，交换机都能自动计算并构建出一个逻辑上没有环路的网络，其逻辑拓扑结构必须是树形的
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最终生成的树结构必须确保联通整个网络
高网络可靠性的同时又避免网络环路所带来的各种问题
[外链图片转存中…(img-x9iGQJC4-1725065945887)]
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无论交换机之间采用什么样子的物理连接，交换机都能自动计算并构建出一个逻辑上没有环路的网络，其逻辑拓扑结构必须是树形的
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最终生成的树结构必须确保联通整个网络
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当首次连接交换机或网络物理拓扑发生变化的时候，交换机都进行生成树的计算
