計算機網路數據鏈路概念

A. 數據鏈路層具體的概念

分類: 電腦/網路
問題描述:

這是計算機網路里的術語

解析:

數據鏈路可以粗略地理解為兆雹數據通道。物理層要為終端設備間的數據通信提供傳輸媒體及其

連接.媒體是長期的,連接是有生存期的.在連接生存期內,收發兩端可以進行不等的一次或多次數

據通信.每次通信都要經過建立通信聯絡和拆除通信聯絡兩過程.這種建立起來的數據收發關系就

叫作數據鏈路.而在物理媒體上傳輸的數據難免受到各種不可靠因素的影響而產生差錯,為了彌補

物理層上的不足,為上層提供無差錯的數據傳輸,就要能對數據進行檢錯和糾錯.數據鏈路的建立,

拆除,對數據的檢錯,糾錯是數據鏈路層的基本任務.

⑴鏈路層的主要功能

鏈路層是為網路層提供數據傳送服務的,這種服務要依靠本層具備的功能來實現。鏈路層應

具備如下功能:

① 鏈路連接的建立,拆除,分離.

② 幀定界和幀同步.鏈路層的數據傳輸單元是幀,協議不同,幀的長短和界面也有差別,但

無論如何必須對幀進行定界.

③ 順序控制,指對唯猜凱幀的收發順序的控制.

④ 差錯檢測和恢復。還有鏈路標識,流量控制等等.差錯檢測多用方陣碼校驗和循環碼校

驗來檢測信道上數據的誤碼,而幀丟失等用序號檢測.各種錯誤的恢復則常靠反饋重發

技術來完成.

⑵數據鏈路層的主要協議

數據鏈路層協議是為發對等實體間保持一致而制定的,也為了順利完成對網路層的服務。主

要協議如下：

a. ISO1745--1975:"數據通信系統的基本型控制規程".這是一種面向字元的標准,利用10

個控制字元完成鏈路的建立，拆除及數據交換.對幀的收 *** 況及差錯恢復也是靠這些

字元來完成.ISO1155, ISO1177, ISO2626, ISO2629等標準的配合使用可形成多種鏈路

控制和數據傳輸方式.

b. ISO3309--1984:稱為"HDLC 幀結構".ISO4335--1984:稱為"HDLC 規程要素 ".

ISO7809--1984:稱為"HDLC 規程類型匯編".這3個標准都是為面向比特的數據傳輸控制

而制定的.有人習慣上把這3個標准組合稱為高級鏈路控制規程.

c. ISO7776:稱為"DTE數據鏈路層規程".與CCITT X.25LAB"平衡型鏈路訪問規程"相兼容.

⑶鏈路層產品

獨立的鏈路產品中最常見的當屬網卡,網橋也是鏈路產品。MODEM的某些功能有人認為屬於鏈

路層,對些還有爭議.

數據鏈路層將本質上不可靠的傳輸媒體變成可靠的傳輸通路提供給網路層。在IEEE802.3情況

下，數據鏈路層分成了兩個子層，一個是邏輯鏈路指喚控制，另一個是媒體訪問控制。

B. 計算機網路第三章（數據鏈路層）

3.1、數據鏈路層概述

概述

鏈路 是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路， 數據鏈路 則是在鏈路的基礎上增加了一些必要的硬體（如網路適配器）和軟體（如協議的實現）

網路中的主機、路由器等都必須實現數據鏈路層

區域網中的主機、交換機等都必須實現數據鏈路層

從層次上來看數據的流動

僅從數據鏈路層觀察幀的流動

主機H1 到主機H2 所經過的網路可以是多種不同類型的

注意：不同的鏈路層可能採用不同的數據鏈路層協議

數據鏈路層使用的信道

數據鏈路層屬於計算機網路的低層。 數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：

點對點信道

廣播信道

區域網屬於數據鏈路層

區域網雖然是個網路。但我們並不把區域網放在網路層中討論。這是因為在網路層要討論的是多個網路互連的問題，是討論分組怎麼從一個網路，通過路由器，轉發到另一個網路。

而在同一個區域網中，分組怎麼從一台主機傳送到另一台主機，但並不經過路由器轉發。從整個互聯網來看， 區域網仍屬於數據鏈路層 的范圍

三個重要問題

數據鏈路層傳送的協議數據單元是 幀

封裝成幀

封裝成幀 (framing) 就是在一段數據的前後分別添加首部和尾部，然後就構成了一個幀。

首部和尾部的一個重要作用就是進行 幀定界 。

差錯控制

在傳輸過程中可能會產生 比特差錯 ：1 可能會變成 0， 而 0 也可能變成 1。

可靠傳輸

接收方主機收到有誤碼的幀後，是不會接受該幀的，會將它丟棄

如果數據鏈路層向其上層提供的是不可靠服務，那麼丟棄就丟棄了，不會再有更多措施

如果數據鏈路層向其上層提供的是可靠服務，那就還需要其他措施，來確保接收方主機還可以重新收到被丟棄的這個幀的正確副本

以上三個問題都是使用 點對點信道的數據鏈路層 來舉例的

如果使用廣播信道的數據鏈路層除了包含上面三個問題外，還有一些問題要解決

如圖所示，主機A，B，C，D，E通過一根匯流排進行互連，主機A要給主機C發送數據，代表幀的信號會通過匯流排傳輸到匯流排上的其他各主機，那麼主機B，D，E如何知道所收到的幀不是發送給她們的，主機C如何知道發送的幀是發送給自己的

可以用編址（地址）的來解決

將幀的目的地址添加在幀中一起傳輸

還有數據碰撞問題

隨著技術的發展，交換技術的成熟，

在 有線（區域網）領域 使用 點對點鏈路 和 鏈路層交換機 的 交換式區域網 取代了 共享式區域網

在無線區域網中仍然使用的是共享信道技術

3.2、封裝成幀

介紹

封裝成幀是指數據鏈路層給上層交付的協議數據單元添加幀頭和幀尾使之成為幀

幀頭和幀尾中包含有重要的控制信息

發送方的數據鏈路層將上層交付下來的協議數據單元封裝成幀後，還要通過物理層，將構成幀的各比特，轉換成電信號交給傳輸媒體，那麼接收方的數據鏈路層如何從物理層交付的比特流中提取出一個個的幀？

答：需要幀頭和幀尾來做 幀定界

但比不是每一種數據鏈路層協議的幀都包含有幀定界標志，例如下面例子

前導碼

前同步碼：作用是使接收方的時鍾同步

幀開始定界符：表明其後面緊跟著的就是MAC幀

另外乙太網還規定了幀間間隔為96比特時間，因此，MAC幀不需要幀結束定界符

透明傳輸

透明

指某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。

透明傳輸是指 數據鏈路層對上層交付的傳輸數據沒有任何限制 ，好像數據鏈路層不存在一樣

幀界定標志也就是個特定數據值，如果在上層交付的協議數據單元中， 恰好也包含這個特定數值，接收方就不能正確接收

所以數據鏈路層應該對上層交付的數據有限制，其內容不能包含幀定界符的值

解決透明傳輸問題

解決方法 ：面向位元組的物理鏈路使用 位元組填充 (byte stuffing) 或 字元填充 (character stuffing)，面向比特的物理鏈路使用比特填充的方法實現透明傳輸

發送端的數據鏈路層在數據中出現控制字元「SOH」或「EOT」的前面 插入一個轉義字元「ESC」 (其十六進制編碼是1B)。

接收端的數據鏈路層在將數據送往網路層之前刪除插入的轉義字元。

如果轉義字元也出現在數據當中，那麼應在轉義字元前面插入一個轉義字元 ESC。當接收端收到連續的兩個轉義字元時，就刪除其中前面的一個。

幀的數據部分長度

總結

3.3、差錯檢測

介紹

奇偶校驗

循環冗餘校驗CRC(Cyclic Rendancy Check)

例題

總結

循環冗餘校驗 CRC 是一種檢錯方法，而幀校驗序列 FCS 是添加在數據後面的冗餘碼

3.4、可靠傳輸

基本概念

下面是比特差錯

其他傳輸差錯

分組丟失

路由器輸入隊列快滿了，主動丟棄收到的分組

分組失序

數據並未按照發送順序依次到達接收端

分組重復

由於某些原因，有些分組在網路中滯留了，沒有及時到達接收端，這可能會造成發送端對該分組的重發，重發的分組到達接收端，但一段時間後，滯留在網路的分組也到達了接收端，這就造成 分組重復 的傳輸差錯

三種可靠協議

停止-等待協議SW

回退N幀協議GBN

選擇重傳協議SR

這三種可靠傳輸實現機制的基本原理並不僅限於數據鏈路層，可以應用到計算機網路體系結構的各層協議中

停止-等待協議

停止-等待協議可能遇到的四個問題

確認與否認

超時重傳

確認丟失

既然數據分組需要編號，確認分組是否需要編號？

要。如下圖所示

確認遲到

注意，圖中最下面那個數據分組與之前序號為0的那個數據分組不是同一個數據分組

注意事項

停止-等待協議的信道利用率

假設收發雙方之間是一條直通的信道

TD ：是發送方發送數據分組所耗費的發送時延

RTT ：是收發雙方之間的往返時間

TA ：是接收方發送確認分組所耗費的發送時延

TA一般都遠小於TD，可以忽略，當RTT遠大於TD時，信道利用率會非常低

像停止-等待協議這樣通過確認和重傳機制實現的可靠傳輸協議，常稱為自動請求重傳協議ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重傳的請求是自動進行，因為不需要接收方顯式地請求，發送方重傳某個發送的分組

回退N幀協議GBN

為什麼用回退N幀協議

在相同的時間內，使用停止-等待協議的發送方只能發送一個數據分組，而採用流水線傳輸的發送方，可以發送多個數據分組

回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上，利用發送窗口來限制發送方可連續發送數據分組的個數

無差錯情況流程

發送方將序號落在發送窗口內的0~4號數據分組，依次連續發送出去

他們經過互聯網傳輸正確到達接收方，就是沒有亂序和誤碼，接收方按序接收它們，每接收一個，接收窗口就向前滑動一個位置，並給發送方發送針對所接收分組的確認分組，在通過互聯網的傳輸正確到達了發送方

發送方每接收一個、發送窗口就向前滑動一個位置，這樣就有新的序號落入發送窗口，發送方可以將收到確認的數據分組從緩存中刪除了，而接收方可以擇機將已接收的數據分組交付上層處理

累計確認

累計確認

優點:

即使確認分組丟失，發送方也可能不必重傳

減小接收方的開銷

減小對網路資源的佔用

缺點：

不能向發送方及時反映出接收方已經正確接收的數據分組信息

有差錯情況

例如

在傳輸數據分組時，5號數據分組出現誤碼，接收方通過數據分組中的檢錯碼發現了錯誤

於是丟棄該分組，而後續到達的這剩下四個分組與接收窗口的序號不匹配

接收同樣也不能接收它們，講它們丟棄，並對之前按序接收的最後一個數據分組進行確認，發送ACK4， 每丟棄一個數據分組，就發送一個ACK4

當收到重復的ACK4時，就知道之前所發送的數據分組出現了差錯，於是可以不等超時計時器超時就立刻開始重傳，具體收到幾個重復確認就立刻重傳，根據具體實現決定

如果收到這4個重復的確認並不會觸發發送立刻重傳，一段時間後。超時計時器超時，也會將發送窗口內以發送過的這些數據分組全部重傳

若WT超過取值范圍，例如WT=8，會出現什麼情況？

習題

總結

回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上利用發送窗口來限制發送方連續發送數據分組的數量，是一種連續ARQ協議

在協議的工作過程中發送窗口和接收窗口不斷向前滑動，因此這類協議又稱為滑動窗口協議

由於回退N幀協議的特性，當通信線路質量不好時，其信道利用率並不比停止-等待協議高

選擇重傳協議SR

具體流程請看視頻

習題

總結

3.5、點對點協議PPP

點對點協議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的點對點數據鏈路層協議

PPP協議是網際網路工程任務組IEIF在1992年制定的。經過1993年和1994年的修訂，現在的PPP協議已成為網際網路的正式標准[RFC1661，RFC1662]

數據鏈路層使用的一種協議，它的特點是：簡單；只檢測差錯，而不是糾正差錯；不使用序號，也不進行流量控制；可同時支持多種網路層協議

PPPoE 是為寬頻上網的主機使用的鏈路層協議

幀格式

必須規定特殊的字元作為幀定界符

透明傳輸

必須保證數據傳輸的透明性

實現透明傳輸的方法

面向位元組的非同步鏈路：位元組填充法（插入「轉義字元」）

面向比特的同步鏈路：比特填充法（插入「比特0」）

差錯檢測

能夠對接收端收到的幀進行檢測，並立即丟棄有差錯的幀。

工作狀態

當用戶撥號接入 ISP 時，路由器的數據機對撥號做出確認，並建立一條物理連接。

PC 機向路由器發送一系列的 LCP 分組（封裝成多個 PPP 幀）。

這些分組及其響應選擇一些 PPP 參數，並進行網路層配置，NCP 給新接入的 PC 機

分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為網際網路上的一個主機。

通信完畢時，NCP 釋放網路層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數據鏈路層連接。最後釋放的是物理層的連接。

可見，PPP 協議已不是純粹的數據鏈路層的協議，它還包含了物理層和網路層的內容。

3.6、媒體接入控制（介質訪問控制）——廣播信道

媒體接入控制（介質訪問控制）使用一對多的廣播通信方式

Medium Access Control 翻譯成媒體接入控制，有些翻譯成介質訪問控制

區域網的數據鏈路層

區域網最主要的 特點 是：

網路為一個單位所擁有；

地理范圍和站點數目均有限。

區域網具有如下 主要優點 ：

具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網。區域網上的主機可共享連接在區域網上的各種硬體和軟體資源。

便於系統的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調整和改變。

提高了系統的可靠性、可用性和殘存性。

數據鏈路層的兩個子層

為了使數據鏈路層能更好地適應多種區域網標准，IEEE 802 委員會就將區域網的數據鏈路層拆成 兩個子層 ：

邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層；

媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。

與接入到傳輸媒體有關的內容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關。 不管採用何種協議的區域網，對 LLC 子層來說都是透明的。

基本概念

為什麼要媒體接入控制（介質訪問控制）？

共享信道帶來的問題

若多個設備在共享信道上同時發送數據，則會造成彼此干擾，導致發送失敗。

隨著技術的發展，交換技術的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用點對點鏈路和鏈路層交換機的交換式區域網在有線領域已完全取代了共享式區域網，但由於無線信道的廣播天性，無線區域網仍然使用的是共享媒體技術

靜態劃分信道

信道復用

頻分復用FDM (Frequency Division Multiplexing)

將整個帶寬分為多份，用戶在分配到一定的頻帶後，在通信過程中自始至終都佔用這個頻帶。

頻分復用 的所有用戶在同樣的時間 佔用不同的帶寬資源 （請注意，這里的「帶寬」是頻率帶寬而不是數據的發送速率）。

C. 數據鏈路與鏈路有何區別

一、作用領域不同：

1、數據鏈路：

數據鏈路主要作用於計算機、通信領域。

2、鏈路：

鏈路主要作用於物理連接領域。

二、特點不同：

1、數據鏈路：

不是單純地在兩地間實現數據信息的傳輸，而是按照規定的交互工作方式在兩個或兩個以上的DTE間有效地交換信息。

2、鏈路：

從一嫌橋仔個結點到相鄰結點，中間沒有消宴任何其他的交換結點。

(3)計算機網路數據鏈路概念擴展閱讀

數據鏈路包括傳輸的物理媒體、鏈路協議、有關設備以及有關計算機程序。但不包括提供數據的 功能設備（即數據源）和接收數據的功能設備。數據鏈路是根據不同的用途與特定的需求研製的，不同的數據鏈 路有其相應的標准與編號，例如，美軍有link11、link16、link22 等多種數據鏈路。

不同的數據鏈路，可用於作戰飛機芹汪之 間及與地面、艦艇之間，衛星與地面、飛機、艦艇之間，地面與艦艇及艦艇與艦艇之間的數據通信。在未來的戰場上，數據鏈路作為信息基礎設施的重要組成部分，將廣泛應用於航天器、飛機、艦船、地面武器等平台 及C（U3）I系統的數據通信網。

D. 計算機網路裡面的鏈路是什麼，

什麼是鏈路層劫持
數據鏈路層處在OSI模型的第二層，它控制網路層與物理層之間的通信。數據鏈路層定義了如何讓格式化數據以進行傳輸，以及如何讓控制對物理介質的訪問。它的主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞，還提供錯誤檢測和糾正，以確保數據的可靠傳輸。該層的作用包括：物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。

鏈路層劫持是指第三方（可能是運營商、黑客）通過在用戶至伺服器之間，植入惡意設備或者控制網路設備的手段，偵聽或篡改用戶和伺服器之間的數據，達到竊取用戶重要數據（包括用戶密碼，用戶身份數據等等）的目的。鏈路層劫持最明顯的危害就是帳號、密碼被竊取。

二、鏈路劫持案例分析
以下引用紅黑聯盟站內一項案例分析，說明鏈路劫持的現象。

案例現象描述：
有用戶反饋訪問公司部分業務的URL時被重定向至公司其他業務的URL，導致用戶無法請求所需的服務，嚴重影響了用戶體驗以及用戶利益。我們第一時間通過遠控的方式復現了上述現象，並及時抓取了相關數據包以供分析，當然前期也採取了用戶電腦殺毒、開發者工具分析等方式排除了用戶端個人原因的可能性。從圖1來看，初步判斷是運營商某員工所為，意欲通過流量重定向來獲取非法的流量分成，啥意思呢，被劫持的該業務的流量要經過聯盟的該賬戶spm，使得公司再付費給聯盟，歸根結底還是為了盈利。

案例問題追蹤：
通過分析抓取的樣本數據發現，數據包在傳輸過程中出現異常TTL，目標機的正常TTL為51如圖2。

E. 計算機網路中一些概念區別

中文名稱：
信道
英文名稱：
channel
定義：
在兩點之間用於收發信號的單向或雙向通路。-----傳送信息的通道
傳送信息的物理性通道。信息是抽象的，但傳送信息必須通過具體的媒質。例如二人對話，靠聲波通過二人間的空氣來傳送，因而二人間的空氣部分就是信道。郵政通信的信道是指運載工具及其經過的設施。-----傳送信息的通道

傳輸媒體是通信網路中發送方和接收方之間的物理通路,計算機網路中採用的傳輸媒體可分為有線和元線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸媒體;無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體都屬於無線傳輸媒體。
傳輸媒體的特性對網路數據通信質量有很大影響,這些特性是:
(1)物理特性。說明傳輸媒體的特徵。
(2)傳輸特性。包括信號形式、調制技術、傳輸速率及頻帶寬度等內容。
(3)連通性。採用點到點連接還是多點連接。
(4)地理范圍。網上各點間的最大距離。
(5)抗干擾性。防止噪音、電磁干擾對數據傳輸影響的能力。
(6)相對價格。以元件、安裝和維護的價格為基礎。
下面分別介紹幾種常用的傳輸媒體的特性。
1.雙絞線
由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成,線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的傳輸媒體,早就用於電話通信中的模擬信號傳輸,也可用於數字信號的傳輸。
(1)物理特性。雙絞線芯一般是銅質的,能提供良好的傳導率。
(2)傳輸特性。雙絞線既可以用於傳輸模擬信號,也可以用於傳輸數字信號。
對於模擬信號來說,大約每5~6公里需要一個放大器;對於數字信號來說,每2~3公里使用一個中繼器。雙絞線最常用於聲音的模擬傳輸。雖然聲音的頻譜在20Hz~20l吐fz之間,但是進行可理解的語音傳輸所需要的帶寬卻窄得多。一條全雙工語音通道的標准帶寬是300Hz~4KE氈,即只要約4l吐fz的帶寬。雙絞線帶寬可達268KHz,因而可以使用頻分多路復用技術實現多個語音通道的復用。即使在通道之間留有適當的隔離,這種雙絞線仍具有復用24路語音通道的容量。使用數據機後,作為模擬音頻通道的雙絞線也可傳輸數字數據。根據目前的數據機設計技術,若使用移相鍵控法PSK,可使每路線有效傳輸速率達到9600bps以上,這樣,在一條24通道的雙絞線上,總的數據傳輸速率便可達230kbps。
雙絞線上也可直接傳送數字信號,使用T1線路的總數據傳輸速率可達1.544Mbpso達到更高數據傳輸率也是可能的,但與距離有關。
雙絞線也可用於區域網,如10BASE一T和100BASE-T匯流排,可分別提供10Mbps和100Mbps的數據傳輸速率。通常將多對雙絞線封裝於一個絕緣套里組成雙絞線電纜,區域網中常用的3類雙絞線和5類雙絞線電纜均由4對雙絞線組成,其中3類雙絞線通常用於10BASE-T匯流排區域網,5類雙絞線通常用於100BASE-T匯流排區域網。
(3)連通性。雙絞線普遍用於點到點的連接,也可以用於多點的連接。作為多點媒體使用時,雙絞線比同軸電纜的價格低,但性能較差,而且只能支持很少幾個站。
(4)地理范圍。雙絞線可以很容易地在15公里或更大范圍內提供數據傳輸。區域網的雙絞線主要用於一個建築物內或幾個建築物間的通信,在10016ps速率下傳輸距離可達1公里。但10Mbps和100Mbps傳輸速率的1OBASE-T和100BASE-T匯流排傳輸距離均不超過100米。
(5)抗干擾性。在低頻傳輸時,雙絞線的抗干擾性相當於或高於同軸電纜,但在超過10~100ldfZ時,同軸電纜就比雙絞線明顯優越。
(6)價格。雙絞線比同軸電纜或光導纖維都要便宜得多。
2.同軸電纜
同軸電纜也像雙絞線一樣由一對導體組成,但它們是按"同軸"形式構成線對,其結構如圖2.17所示。最里層是內芯,向外依次為絕緣層、屏蔽層,最外則是起保護作用的塑料外套,內芯和屏蔽層構成一對導體。同軸電纜分為基帶同軸電纜(阻抗500)和寬頻同軸電纜(阻抗750)。基帶同軸電纜又可分為粗纜和細纜兩種,都用於直接傳輸數字信號;寬頻同軸電纜用於頻分多路復用的模擬信號傳輸,也可用於不使用頻分多路復用的高速數字信號和模擬信號傳輸。閉路電視所使用的CATV電纜就是寬頻同軸電纜。

(1)物理特性。單根同軸電纜的直徑約為1.02~2.54cm,可在較寬的頻率范圍內工作。
(2)傳輸特性。基帶同軸電纜僅用於數字傳輸,並使用曼徹斯特編碼,數據傳輸速率最高可達1OMbps。寬頻同軸電纜既可用於模擬信號傳輸又可用於數字信號傳輸,對於模擬信號,帶寬可達300~450陽也。一般,在CATV電纜上,每個電視通道分配6陽也帶寬,每個廣播通道需要的帶寬要窄得多,因此在同軸電纜上使用頻分多路復用技術可以支持大量的視、音頻通道。
(3)連通性。同軸電纜適用於點到點和多點連接。基帶500電纜每段可支持幾百台設備,在大系統中還可以用轉接器將各段連接起來;寬頻750電纜可以支持數千台設備,但在高數據傳輸率下(50Mbp@)使用寬頻電纜時,設備數目限制在20~30台。
(4)地理范圍。傳輸距離取決於傳輸的信號形式和傳輸的速率,典型基帶電纜的最大距離限制在幾公里,在同樣數據速率條件下,粗纜的傳輸距離較細纜的長。寬頻電纜的傳輸距離可達幾十公里。
(5)抗干擾性。同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強。
(6)價格。安裝同軸電纜的費用比雙絞線貴,但比光導纖維便宜。
3.光纖
光纖是光導纖維的簡稱,它由能傳導光波的石英玻璃纖維外加保護層構成。相對於金屬導線來說具有重量輕、線徑細的特點。用光纖傳輸電信號時,在發送端先要將其轉換成光信號,而在接收端又要由光檢測器還原成電信號。光纖的電信號傳送過程如圖2.18所示。

光源可以採用發光二極體LED (Light Emitting Diode)和注入型激光二極體ILD(II1·jeCHon Laser Diode)。發光二極體LED是一種價格較便宜的固態器件,電流通過時就產生可見光,但定向性較差,是通過在光纖石英玻璃媒體內不斷反射而向前傳播的,這種光纖稱為多模光纖(Multimode Fiber);注入型激光二極體ILD也是一種固態器件,它根據激光器原理進行工作,即以激勵量子電子效應來產生一個窄帶的超輻射光束,產生的是激光。由於激光的定向性好,它可沿著光導纖維直接傳播,減少了折射和損耗,效率更高,也能傳播更大的距離,而且可以保持很高的數據傳輸率,這種光纖稱為單模光纖(Single-Mode Fiber)。在接收端用來把光波轉換為電能的檢波器是一個光電二極體,目前常用的兩種固態器件是PIN檢波器和APD檢波器。PIN光電二極體是在二極體的P層和N層之間增加一小段純(I)硅;雪崩光電二極體(APD)的外部特性和PIN類似,但是使用了較強的電磁場。PIN的價格便宜,但是不如APD靈敏。對光載波的調制屬於移幅鍵控法ASK,也稱亮度調制(Intensity Molation)。典型的做法是在給定的頻率下,以光的出現和消失來表示兩個二進制數字。發光二極體LED和注入型激光二極體ILD的信號都可用這種方法調制,PIN和APD檢波器直接響應亮度調制。
(1)物理特性。在計算機網路中均採用兩根光纖(一來一去)組成傳輸系統。按波長范圍(近紅外范圍內)可分為三種:0.85IAIn波長區(0.8~0.91im)、1.3lim波長區(1.25~1.351Am)和1.551im波長區(1.53~1.5811m)。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同,其中0.85IAIn波長區為多模光纖通信方式,1.5§IAm波長區為單模光纖通信方式,1.31im波長區有多模和單模兩種方式。
(2)傳輸特性。光纖通過內部的全反射來傳輸一束經過編碼的光信號,內部的全反射可以在任何折射指數高於包層媒體折射指數的透明媒體中進行。實際上光纖作為頻率范圍從1014~1015險的波導管,這一范圍覆蓋了可見光譜和部分紅外光譜。光纖的數據傳輸率可達Gbps級,傳輸距離達數十公里。目前,一條光纖線路上只能傳輸一個載波,隨著技術進一步發展,會出現實用的多路復用光纖。
(3)連通性。光纖普遍用於點到點的鏈路。匯流排拓撲結構的實驗性多點系統已經建成,但是價格還太貴。原則上講,由於光纖功率損失小、衰減少的特性以及有較大的帶寬潛力,因此一段光纖能夠支持的分接頭數比雙絞線或同軸電纜多得多。
(4)地理范圍。從目前的技術來看,可以在6~8公里的距離內不用中繼器傳輸,因此光纖適合於在幾個建築物之間通過點到點的鏈路連接區域網絡。
(5)抗干擾性。光纖具有不受電磁干擾或雜訊影響的獨有特徵,適宜在長距離內保持高數據傳輸率,而且能夠提供很好的安全性。
(6)價格。就每米的價格和所需部件(發送器、接收器、連接器)來說,光纖比雙絞線和同軸電纜都要貴,但是雙絞線和同軸電纜的價格不大可能再下降,而光纖的價格將隨著工程技術的進步會大大下降,使它能與同軸電纜的價格相競爭。
由於光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數據傳輸率高、抗電磁干擾強等特點,對高速率、距離較遠的區域網也是很適用的。目前採用一種波分技術,可以在一條光纖上復用多路傳輸,每路使用不同的波長,這種波分復用技術WDM (Wavelength Division Multiplexing)是一種新的數據傳輸系統。
4.無線傳輸媒體
無線傳輸媒體通過空間傳輸,不需要架設或鋪埋電纜或光纖,目前常用的技術有:無線電波、微波、紅外線和激光。攜帶型計算機的出現,以及在軍事、野外等特殊場合下移動式通信聯網的需要,促進了數字化元線移動通信的發展,現在已開始出現無線區域網產品。
微波通信的載波頻率為2GHz~40GHz范圍。因為頻率很高,可同時傳送大量信息,如一個帶寬為2陽fz的頻段可容納500條話音線路,用來傳輸數字數據,速率可達數Mbps。微波通信的工作頻率很高,與通常的無線電波不一樣,是沿直線傳播的。由於地球表面是曲面,微波在地面的傳播距離有限。直接傳播的距離與天線的高度有關,天線越高傳播距離越遠,超過一定距離後就要用中繼站來接力。紅外通信和激光通信也像微波通信一樣,有很強的方向性,都是沿直線傳播的。這三種技術都需要在發送方和接收方之間有一條視線(Lineof Sight)通路,故它們統稱為視線媒體。所不同的是,紅外通信和激光通信把要傳輸的信號分別轉換為紅外光信號和激光信號直接在空間傳播。這三種視線媒體由於都不需要鋪設電纜,對於連接不同建築物內的區域網特別有用。這三種技術對環境氣候較為敏感,例如雨、霧和雷電。相對來說,微波對一般雨和霧的敏感度較低。
衛星通信是微波通信中的特殊形式,衛星通信利用地球同步衛星做中繼來轉發微波信號。衛星通信可以克服地面微波通信距離的限制,一個同步衛星可以覆蓋地球的1/3以上表面,三個這樣的衛星就可以覆蓋地球上全部通信區域,這樣,地球上的各個地面站之間都可互相通信。由於衛星信道頻帶寬,也可採用頻分多路復用技術分為若乾子信道,有些用於由地面站向衛星發送(稱為上行信道),有些用於由衛星向地面轉發(稱為下行信道)。衛星通信的優點是容量大,傳輸距離遠;缺點是傳播延遲時間長,對於數萬公里高度的衛星來說,以200m/μs或5μs/Km的信號傳播速度來計算,從發送站通過衛星轉發到接收站的傳播延遲時間約要花數百毫秒(ms),這相對於地面電纜的傳播延遲時間來說,兩者要相差幾個數量級。
5.傳輸媒體的選擇
傳輸媒體的選擇取決於以下諸因素:網路拓撲的結構、實際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價格範圍。
雙絞線的顯著特點是價格便宜,但與同軸電纜相比,其帶寬受到限制。對於單個建築物內的低通信容量區域網來說,雙絞線的性能價格比可能是最好的。
同軸電纜的價格要比雙絞線貴一些,對於大多數的區域網來說,需要連接較多設備而且通信容量相當大時可以選擇同軸電纜。
光纖作為傳輸媒體,與同軸電纜和雙絞線相比具有一系列優點:頻帶寬、速率高、體積小、重量輕、衰減小、能電磁隔離、誤碼率低等,因此,在國際和國內長話傳輸中的地位日益提高,並已廣泛用於高速數據通信網。隨著光纖通信技術的發展和成本的降低,光纖作為區域網的傳輸媒體也得到了普遍採用,光纖分布數據介面FDDI就是一例。
目前,攜帶型計算機已經有了很大的發展和普及,由於可隨身攜帶,對可移動的無線網的需求將日益增加0元線數字網類似於蜂窩電話網,人們隨時隨地可將計算機接入網路,發送和接收數據。移動無線數字網的發展前景將是十分美好的。

F. 什麼是鏈路 鏈路和數據鏈路概念上有什麼區別

兩個都是通信中的概念。鏈路就是通信系統兩個節點之間包括物理線路和線路上特定格式的數據或編碼。鏈路范圍更廣一些，不僅包括數據鏈路，也包括信令鏈路，比如在SS7網路（7號信令網）。數據鏈路只是數據通信系統的鏈路，對應OSI模型的二層，在分組交換網路中，說鏈路就是指數據鏈路。

G. 數據鏈路( 即邏輯鏈路)與鏈路( 即物理鏈路)有何區別

所謂鏈路就是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路，而中間沒有任何其他的交換結蘆清點。在進行數據通信時，兩個計算機之間的通信路徑往往要經過許多段這樣的鏈路。可見鏈路只是一條路徑的組成部分。數據鏈路則是另一個概念。這是因為當需要在一條線路上傳送數據時，除了必須有一條物理線路外，還必須有一些必要的通信協議來控制這些數據的傳輸。若把實現這些協議的陪做前硬體和軟體加到鏈路上，就構成了數據鏈路。現在最常用的方法是使用網路適配器(如撥號上網使用撥號適配器，以及通過乙太網上網使用區域網適配器)來實現這些協議胡消的硬體和軟體。一般的適配器都包括了數據鏈路層和物理層這兩層的功能。也有人採用另外的術語。這就是把鏈路分為物理鏈路和邏輯鏈路。物理鏈路就是上面所說的鏈路，而邏輯鏈路就是上面的數據鏈路，是物理鏈路加上必要的通信協議。

H. 鏈路是什麼

鏈路就是網路的物理基礎了，這么說可能你還不大明白，那就舉幾個例子，例如adsl，是常見的寬頻上網的鏈路，還有運營商提供的其他鏈路，例如sdh、atm、pos等等，這些你需要跟運營商協商好的，不同的鏈路對應不同的網路設備，不同的性能和帶寬，客戶當然關心了

I. 什麼是鏈路

鏈路指無源的點到點的物理連接。

鏈路就是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路，中間沒有任何其他的交換結點。在進行數據通信時，兩個計算機之間的通路往往是由許多的鏈路串接而成的。

鏈路（物理鏈路）與數據鏈路的概念不同，數據鏈路是除了物理線路外，還必須有通信協議來控制這些數據的傳輸。把實現這些協議的硬體和軟體加到鏈路上的，才是數據鏈路。數據鏈路又稱為邏輯鏈路 。

(9)計算機網路數據鏈路概念擴展閱讀：

鏈路聚合是將多個物理乙太網埠聚合在一起形成一個邏輯上的聚合組，使用鏈路聚合服務的上層實體把同一聚合組內的多條物理鏈路視為一條邏輯鏈路。 

鏈路聚合可以實現出/入負荷在聚合組中各個成員埠之間分擔，以增加帶寬。同時，同一聚合組的各個成員埠之間彼此動態備份，提高了連接可靠性。 

Device A與Device B之間通過三條乙太網物理鏈路相連，將這三條鏈路捆綁在一起，就成為了一條邏輯鏈路Link aggregation 1。

這條邏輯鏈路的帶寬等於原先三條乙太網物理鏈路的帶寬總和，從而達到了增加鏈路帶寬的目的；同時，這三條乙太網物理鏈路相互備份，有效地提高了鏈路的可靠性。

J. 計算機網路(3)| 數據鏈路層

數據鏈路層屬於計算機網路的低層。數據鏈路層使用的信道主要是兩種類型：
（1）點對點信道 。即信道使用的是一對一點對點通信方式。
（2）廣播信道 。這種信道使用的是一對多的光播通信方式，相對復雜。在廣播信道上連接的主機很多，因此必須使用專用的共享信道協議來協調這些主機的數據發送。

首先我們應該了解一些有關點對點信道的一點基本概念。
（1）數據鏈路 。值得是當我們需要在一條線路上傳送數據時，除了有一條物理線路外（鏈路），還必須有一些必要的通信協議來控制這些數據的傳輸，若把實現這些協議的硬體和軟體加到鏈路上就構成了數據鏈路。
（2）幀 。幀指的是點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元，即數據鏈路層把網路層交下來的數據構成幀發送到鏈路上以及把接收到的幀中的數據取出並上交給網路層。

點對點信道的數據鏈路層在進行通信時的主要步驟如下：
（1）結點A的數據鏈路層把網路層交下來的IP數據報添加首部和尾部封裝成幀。
（2）結點A把封裝好的幀發送給結點B的數據鏈路層。
（3）若B接收的幀無差錯，則從接收的幀中提取出IP數據報上交給上面的網路層；否則丟棄這個幀。

接下來是來介紹數據鏈路層的三個基本問題，而這三個問題對於各種數據鏈路層的協議都是通用的。

（1）封裝成幀 。指的是在一段數據的前後分別添加首部和尾部，這樣就構成了一個幀，從而能夠作為數據鏈路層的基本單位進行數據傳輸。在發送幀時，是從幀的首部開始發送的。各種數據鏈路層協議都對幀首部和幀尾部的格式有著明確的規定，且都規定了所能傳送的 幀的數據部分 長度上限—— 最大傳送單元MTU 。首部和尾部的作用是進行幀定界，幀定界可以使用特殊的 幀定界符 ，當數據在傳輸中出現差錯時，通過幀的幀定界符就可以知道收到的數據是一個不完整的幀(即只有首部開始符而沒有結束符)。

（2）透明傳輸 。從上面的介紹中知道幀的開始和結束標記使用了專門的控制字元，因此所傳輸的數據中任何與幀定界符相同的比特編碼是不允許出現的，否則就會出現幀定界錯誤。當傳送的幀是用文本文件組成的幀時，它的數據部分一定不會出現和幀定界符相同的字元，這樣的傳輸就叫做 透明傳輸 。為了解決其他類型文件傳輸時產生的透明傳輸問題，就將幀定界符的前面插入一個 轉義字元ESC ，這種方法稱為 位元組填充 。如果轉義字元也出現在數據中，就在轉義字元前面加上一個轉義字元，當接收端收到兩個轉義字元時，就刪除前面的那一個。

（3）差錯檢測 。在現實中，通信鏈路都不會是完美的，在傳輸比特的過程當中都是會產生差錯的，1變成0或者0變成1都是可能發生的，我們把這樣的錯誤叫做差錯檢測。在數據鏈路層中，為了保證數據傳輸的可靠性，減少差錯出現的數量，就會採用各種差錯檢測措施，目前最常使用的檢錯技術是 循環冗餘校驗 。它的原理簡單來說就是在被傳輸的數據M後面添加供錯檢測用的n為冗餘碼，構成一個幀數據發送出去。關於n位冗餘碼的得出方式與檢驗方式，可以 點擊這里進一步了解 。

對於點對點鏈路，點對點協議PPP是目前使用得最廣泛的數據鏈路層協議。由於網際網路的用戶通常都要連接到某個ISP才能接入到網際網路，PPP協議就是用戶計算機和ISP進行通信所使用的數據鏈路層協議。

在設計PPP協議時必須要考慮以下多方面的需求：
（1）簡單 。簡單的設計可使協議在實現時不容易出錯，這樣使得不同廠商對協議的不同實現的互操作性提高了。
（2）封裝成幀 。PPP協議必須規定特殊的字元作為幀定界符（即標志一個幀的開始和結束的字元），以便使接收端從收到的比特流中能准確的找出幀的開始和結束的位置。
（3）透明性 。PPP協議必須保證數據傳輸的透明性。如果說是數據中碰巧出現和幀定界符一樣的比特組合時，就要採用必要的措施來解決。
（4）多種網路層協議 。PPP協議必須能夠在同一條物理鏈路上同時支持多種網路層協議（IP和IPX等）的運行。
（5）多種類型鏈路 。除了要支持多種網路層的協議外，PPP還必須能夠在多種鏈路上運行（串列與並行鏈路）。
（6）差錯檢測 。PPP協議必須能夠對接收端收到的幀進行檢測，並舍棄有差錯的幀。
（7）檢測連接狀態 。必須具有一種機制能夠及時（不超過幾分鍾）自動檢測出鏈路是否處於正常工作狀態。
（8）最大傳送單元 。協議對每一種類型的點對點鏈路設置最大傳送單元MTU。
（9）網路層地址協商 。協議必須提供一種機制使通信的兩個網路層（如兩個IP層）的實體能夠通過協商知道或能夠配置彼此的網路層地址。
（10）數據壓縮協商 。協議必須能夠提供方法來協商使用數據壓縮演算法。但PPP協議不要求將數據壓縮演算法進行標准化。

PPP協議主要是由三個方面組成的：
（1） 一個將IP數據報封裝到串列鏈路的方法。
（2） 一個用來建立、配置和測試數據鏈路連接的鏈路控制協議LCP（Link Control Protocol）。
（3） 一套網路控制協議NCP（Network Control Protocol），其中的每一個協議支持不同的網路層協議，如IP、OSI的網路層、DECnet，以及AppleTalk等。

最後來介紹PPP協議幀的格式：

首先是各個欄位的意義。首部中的地址欄位A規定為0xFF，控制欄位C規定為0x03，這兩個欄位並沒有攜帶PPP幀的信息。首部的第一個欄位和尾部的第二個欄位都是標識欄位F(Flag)。首部的第四個欄位是2位元組的協議欄位。當協議欄位為0x0021時，PPP幀的信息部分欄位就是IP數據報。若為0xC021，則信息欄位是PPP鏈路控制協議LCP的數據，而 0x8021表示這是網路層的控制數據。尾部中的第一個欄位（2位元組）是使用CRC的幀檢驗序列FCS。

接著是關於PPP協議的差錯檢測的方法，主要分為位元組填充和零比特填充。當是PPP非同步傳輸時，採用的是位元組填充的方法。位元組填充是指當信息欄位中出現和標志欄位一樣的比特(0x7E)組合時，就必須採取一些措施使這種形式上和標志欄位一樣的比特組合不出現在信息欄位中。而當PPP協議使用的是同步傳輸時，就會採用零比特填充方法來實現透明傳輸，即只要發現有5個連續1，則立即填入一個0的方法。

廣播信道可以進行一對多的通信。由於區域網採用的就是廣播通信，因此下面有關廣播通信的討論就是基於區域網來進行的。

首先我們要知道區域網的主要 特點 ，即網路為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數目均有限。在區域網才出現時，區域網比廣域網有著較高的數據率、較低的時延和較小的誤碼率。

區域網的 優點 主要有一下幾個方面：
（1） 具有廣播功能，從一個站點可方便地訪問全網。
（2） 便於系統的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活地調整和改變。
（3） 提高了系統的可靠性(reliability)、可用性(availibility)、生存性(survivability)。

關於區域網的分類，我們一般是對區域網按照網路拓撲進行分類：
1.星狀網： 由於集線器的出現和雙絞線大量用於區域網中，星形乙太網和多級星形結構的乙太網獲得了非常廣泛的應用。
2.環形網： 顧名思義，就是將各個主機像環一樣串起來的拓撲結構，最典型的就是令牌環形網。
3.匯流排網： 各站直接連在匯流排上。匯流排兩端的匹配電阻吸收在匯流排上傳播的電磁波信號的能量，避免在匯流排上產生有害的電磁波反射。

乙太網主要有兩個標准，即DIX Ethernet V2和IEEE 802.3標准，這兩種標準的差別很小，可以不是很嚴格的區分它們。

但是由於有關廠商的商業上的激烈競爭，導致IEEE 802委員會未能形成一個最佳的區域網標准而制定了幾個不同的區域網標准，所以為了數據鏈路層能夠更好的適應各種不同的標准，委員會就把區域網的數據鏈路層拆成兩個子層： 邏輯鏈路控制LLC子層 和 媒體接入控制MAC子層 。

計算機與外界區域網的連接是通過通信適配器(adapter)來進行的。適配器本來是在電腦主機箱內插入的一塊網路介面板(或者是在筆記本電腦中插入一塊PCMCIA卡)，這種介面板又稱為網路介面卡NIC(Network Interface Card)或簡稱為網卡。適配器和區域網之間的通信是通過電纜或雙絞線以串列傳輸方式進行的，而適配器和計算機之間的通信則是通過計算機主板上的I/O匯流排以並行傳輸方式進行的，因此適配器的一個重要功能就是要進行數據串列傳輸和並行傳輸的轉換。由於網路上的數據率和計算機匯流排上的數據率並不相同，所以在適配器中必須裝有對數據進行緩存的存儲晶元。若在主板上插入適配器時，還必須把管理該適配器的設備驅動程序安裝在計算機的操作系統中。這個驅動程序以後就會告訴適配器，應當從存儲器的什麼位置上把多長的數據塊發送到區域網，或應當在存儲器的什麼位置上把區域網傳送過來的數據塊存儲下來。適配器還要能夠實現乙太網協議。

要注意的是，適配器在接收和發送各種幀時是不使用計算機的CPU的，所以這時計算機中的CPU可以處理其他的任務。當適配器收到有差錯的幀時，就把這個幀丟棄而不必通知計算機，而當適配器收到正確的幀時，它就使用中斷來通知該計算機並交付給協議棧中的網路層。當計算機要發送IP數據報時，就由協議棧把IP數據報向下交給適配器，組裝成幀後發送到區域網。特別注意： 計算機的硬體地址—MAC地址，就在適配器的ROM中。計算機的軟體地址—IP地址，就在計算機的存儲器中。

CSMA/CD協議主要有以下3個要點：
1.多點接入 ：指的是這是匯流排型網路，許多計算機以多點接入的方式連接在一根匯流排上。
2.載波監聽 ：就是用電子技術檢測匯流排上有沒有其他的計算機也在發送。載波監聽也稱為檢測信道，也就是說，為了獲得發送權，不管在發送前，還是在發送中，每一個站都必須不停的檢測信道。如果檢測出已經有其他站在發送，則自己就暫時不發送數據，等到信道空閑時才發送數據。而在發送中檢測信道是為了及時發現有沒有其他站的發送和本站發送的碰撞。
3.碰撞檢測 ：也就是邊發送邊監聽。適配器一邊發送數據一邊檢測信道上的信號電壓的變化情況，以便判斷自己在發送數據時其他站是否也在發送數據。所謂碰撞就是信號之間產生了沖突，這時匯流排上傳輸的信號嚴重失真，無法從中恢復出有用的信息來。

集線器的一些特點如下：
（1）使用集線器的乙太網在邏輯上仍然是一個匯流排網，各個站點共享邏輯上的匯流排，使用的還是CSMA/CD協議。
（2）一個集線器是有多個介面。一個集線器就像一個多介面的轉發器。
（3）集線器工作在物理層，所以它的每一個介面僅僅是簡單的轉發比特。它不會進行碰撞檢測，所以當兩個介面同時有信號的輸入，那麼所有的介面都將收不到正確的幀。
（4）集線器自身採用了專門的晶元來進行自適應串音回波抵消。這樣可使介面轉發出去的較強的信號不致對該介面收到的較弱信號產生干擾。
（5）集線器一般都有少量的容錯能力和網路管理能力，也就是說如果在乙太網中有一個適配器出現了故障，不停地發送乙太網幀，這是集線器可以檢測到這個問題從而斷開與故障適配器的連線。

在區域網中，硬體地址又稱為物理地址或者MAC地址，這種地址是用在MAC幀中的。由於6位元組的地址欄位可以使全世界所有的區域網適配器具有不同的地址，所以現在的區域網適配器都是使用6位元組MAC地址。

主要負責分配地址欄位的6個位元組中的前3個位元組。世界上凡事要生產局域適配器的廠家都必須向IEEE購買這3個位元組構成的地址號，這個地址號我們通常叫做 公司標識符 ，而地址欄位的後3個位元組則由廠家自行指派，稱為 擴展標識符 。

IEEE規定地址欄位的第一位元組的最低位為I/G位。當I/G位為0時，地址欄位表示一個單個站地址，而當I/G位為1時表示組地址，用來進行多播。所以IEEE只分配地址欄位前三個位元組中的23位，當I/G位分別為0和1時，一個地址塊可分別生 2^24 個單個站地址和2^24個組地址。IEEE還把地址欄位第1個位元組的最低第二位規定為G/L位。當G/L位為0時是全球管理，來保證在全球沒有相同的地址，廠商向IEEE購買的都屬於全球管理。當地址段G/L位為1時是本地管理，這時用戶可以任意分配網路上的地址，但是乙太網幾乎不會理會這個G/L位的。

適配器對MAC幀是具有的過濾功能的，當適配器從網路上每收到一個MAC幀就先用硬體檢查MAC幀中的目的地址。如果是發往本站的幀則收下，然後再進行其他的處理，否則就將此幀丟棄。這樣做就可以不浪費主機的處理機和內存資源這里發往本站的幀包括以下三種幀：
（1）單播幀：即收到的幀的MAC地址與本站的硬體地址相同。
（2）廣播幀：即發送給本區域網上所有站點的幀。
（3）多播幀：即發送給本區域網上一部分站點的幀。

常用的乙太網MAC幀格式是乙太網V2的MAC幀格式。如下圖：

可以看到乙太網V2的MAC幀比較的簡單，有五個欄位組成。前兩個欄位分別為6位元組長的目的地址和源地址欄位。第三個欄位是2位元組的類型欄位，用來標志上一層使用的是什麼協議，以便把收到的MAC幀的數據上交給上一層的這個協議。下一個欄位是數據欄位，其長度在46到1500位元組之間。最後一個欄位是4位元組的幀檢驗序列FCS（使用CRC檢驗）。

從圖中可以看出，採用乙太網V2的MAC幀並沒有一個結構來存儲一個數據的幀長度。這是由於在曼徹斯特編碼中每一個碼元的正中間一定有一次電壓的轉換，如果當發送方在發送完一個MAC幀後就不再發送了，則發送方適配器的電壓一定是不會在變化的。這樣接收方就可以知道乙太網幀結束的位置，在這個位置減去FCS序列的4個位元組，就可以知道幀的長度了。

當數據欄位的長度小於42位元組時，MAC子層就會在MAC幀後面加入一個整數位元組來填充欄位，來保證乙太網的MAC幀的長度不小於64位元組。當MAC幀傳送給上層協議後，上層協議必須具有能夠識別填充欄位的功能。當上層使用的是IP協議時，其首部就有一個總長度欄位，因此總長度加上填充欄位的長度，就是MAC幀的數據欄位的長度。

從圖中還可以看出，在傳輸MAC幀時傳輸媒體上實際是多發送了8個位元組，這是因為當MAC幀開始接收時，由於適配器的時鍾尚未與比特流達成同步，因此MAC幀的最開始的部分是無法接收的，結果就是會使整個MAC成為無用幀。所以為了接收端能夠迅速的與比特流形成同步，就需要在前面插入這8個位元組。這8個位元組是由兩個部分組成的，第一個部分是由前7個位元組構成的前同步碼，它的主要作用就是就是實現同步。第二個部分是幀開始界定符，它的作用就是告訴接收方MAC幀馬上就要來了。需要注意的是，幀與幀之間的傳輸是需要一定的間隔的，否則接收端在收到了幀開始界定符後就會認為後面的都是MAC幀而會造成錯誤。

乙太網上的主機之間的距離不能太遠，否則主機發送的信號經過銅線的傳輸就會衰減到使CSMA/CD協議無法正常工作，所以在過去常常使用工作在物理層的轉發器來拓展乙太網的地理覆蓋范圍。但是現在隨著雙絞線乙太網成為乙太網的主流類型，拓展乙太網的覆蓋范圍已經很少使用轉發器，而是使用光纖和一對光纖數據機來拓展主機和集線器之間的距離。

光纖解調器的作用是進行電信號與光信號的轉換。由於光纖帶來的時延很小，並且帶寬很寬，所以才用這種方法可以很容易地使主機和幾公里外的集線器相連接。

如果是使用多個集線器，就可以連接成覆蓋更大范圍的多級星形結構的乙太網：

使用多級星形結構的乙太網不僅能夠讓連接在不同的乙太網的計算機能夠進行通信，還可以擴大乙太網的地理覆蓋范圍。但是這樣的多級結構也帶來了一些缺點，首先這樣的結構會增大它們的碰撞域，這樣做會導致圖中的某個系的兩個站在通信時所傳送的數據會通過所有的集線器進行轉發，使得其他系的內部在這時都不能進行通信。其次如果不同的乙太網採用的是不同的技術，那麼就不可能用集線器將它們互相連接起來。

拓展乙太網的更常用的方法是在數據鏈路層中進行的，在開始時人們使用的是網橋。但是現在人們更常用的是 乙太網交換機 。

乙太網交換機實質上是一個多介面的網橋，通常是有十幾個或者更多的介面，而每一個介面都是直接與一個單台主機或者另一個乙太網交換機相連。同時乙太網交換機還具有並行性，即能同時連通多對介面，使多對主機能同時通信，對於相互通信的主機來說都是獨占傳輸媒體且無碰撞的傳輸數據。

乙太網交換機的介面還有存儲器，能夠在輸出埠繁忙時把到來的幀進行緩存，等到介面不再繁忙時再將緩存的幀發送出去。

乙太網交換機還是一種即插即用的設備，它的內部的地址表是通過自學習演算法自動的建立起來的。乙太網交換機由於使用了專用的交換結構晶元，用硬體轉發，它的轉發速率是要比使用軟體轉發的網橋快很多。

如下圖中帶有4個介面的乙太網交換機，它的4個介面各連接一台計算機，其MAC地址分別為A、B、C、D。在開始時，乙太網交換機裡面的交換表是空的。

首先，A先向B發送一幀，從介面1進入到交換機。交換機收到幀後，先查找交換表，但是沒有查到應從哪個介面轉發這個幀，接著交換機把這個幀的源地址A和介面1寫入交換表中，並向除介面1以外的所有介面廣播這個幀。C和D因為目的地址不對會將這個幀丟棄，只有B才收下這個目的地址正確的幀。從新寫入的交換表（A,1）可以得出，以後不管從哪一個介面收到幀，只要其目的地址是A，就應當把收到的幀從介面1轉發出去。以此類推，只要主機A、B、C也向其他主機發送幀，乙太網交換機中的交換表就會把轉發到A或B或C應當經過的借口號寫入到交換表中，這樣交換表中的項目就齊全了，以後要轉發給任何一台主機的幀，就都能夠很快的在交換表中找到相應的轉發介面。

考慮到有時可能要在交換機的介面更換主機或者主機要更換其網路適配器，這就需要更改交換表中的項目，所以交換表中每個項目都設有一定的有效時間。

但是這樣的自學習有時也會在某個環路中無限制的兜圈子，如下圖：

假設一開始主機A通過介面交換機#1向主機B發送一幀。交換機#1收到這個幀後就向所有其他介面進行廣播發送。其中一個幀的走向：離開#1的3->交換機#2的介面1->介面2->交換機#1的介面4->介面3->交換機#2的介面1......一直循環下去，白白消耗網路資源。所以為了解決這樣的問題，IEEE制定了一個生成樹協議STP，其要點就是不改變網路的實際拓撲，但在邏輯上切斷某些鏈路，從而防止出現環路。

虛擬區域網VLAN是由一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組，而這些網段具有某些共同的需求。每一個VLAN的幀都有一個明確的標識符，指明發送這個幀的計算機屬於VLAN。要注意虛擬區域網其實只是區域網給用戶提供的一種服務，而不是一種新型區域網。

現在已經有標準定義了乙太網的幀格式的擴展，以便支持虛擬區域網。虛擬區域網協議允許在乙太網的幀格式中插入一個4位元組的標識符，稱為VLAN標記，它是用來指明發送該幀的計算機屬於哪一個虛擬區域網。VLAN標記欄位的長度是4位元組，插入在乙太網MAC幀的源地址欄位和類型欄位之間。VLAN標記的前兩個位元組總是設置為0x8100，稱為IEEE802.1Q標記類型。當數據鏈路層檢測到MAC幀的源地址欄位後面的兩個位元組的值是0x8100時，就知道現在插入了4位元組的VLAN標記。於是就接著檢查後面兩個位元組的內容，在後面的兩個位元組中，前3位是用戶優先順序欄位，接著的一位是規范格式指示符CFI，最後的12位是該虛擬區域網VLAN標識符VID，它唯一的標志了這個以台網屬於哪一個VLAN。

高速乙太網主要是分為三種，即100BASE-T乙太網、吉比特乙太網和10吉比特乙太網：