第三章 局域网--以太网，MAC地址，CSMA/CD，集线器，交换机，虚拟以太网VLAN，以太网的发展

参考：📕王道+深入浅出计算机网络以太网以太网目前已经从传统的共享式以太网发展到交换式以太网，传输速率已经从10Mb/s提高到100Mb/s、1Gb/s甚至10Gb/s。首先介绍最早流行的传输速率为10Mb/s的共享式以太网的相关知识。共享式以太网网络适配器和MAC地址要将计算机连接到以太网，需要使用相应的网络适配器（Adapter），网络适配器一般简称为“网卡”。在计算机内部，网卡与CPU之间的通信，一般是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行。网卡与外部以太网（局域网）之间的通信，一般是通过传输媒体（同轴电缆、双绞线电缆、光纤）以串行方式进行的。MAC地址MAC地址概念点对点信道，数据链路层不需要使用地址。广播信道，数据链路层必须使用地址来区分各主机。插入一个易错题：MAC地址格式一共48个bit，将每四个比特写成一个十六进制的字符，共12个字符，将每两个分为一组，共六组，各组之间用短线连接，就可得到MAC地址的标准表示方法。可将48bit的MAC地址划分为 全球单播 全球多播 本地单播 以及本地多播 四个类型。全球多播地址是交换机和路由器等标准网络设备所支持的多播地址，用于特定功能。例如，交换机的生成树协议STP使用的多播地址为01-80-C2-00-00-00。本地多播地址由可由用户对网卡编程实现，以表明其属于哪些多播组。若将本地多播地址除第1字节的b0和b1两位外的剩余46bit置为全1时，就是广播地址，其标准形式是FF-FF-FF-FF-FF-FF。对于台式计算机至少会有一个以太网接口。对于笔记本电脑、平板电脑、智能手机等，至少会有一个WIFI接口和蓝牙接口。对于交换机和路由器都会包含多个以太网接口。对于上述接口，每个都需要分配一个全球单播地址来唯一标识。MAC地址发送顺序单播MAC地址的作用假设B要发送一个C发送一个单播帧，首先主机B要构建该单播帧，帧的目的地址是C的MAC地址，帧的源地址是B的MAC地址。主机B将该单播帧发送出去，A发现目的地址与自己的MAC地址不匹配，A丢弃该帧。C发现匹配，C接受该帧。接收：是指网卡从网络上收到某个帧。接受是指网卡接收某个帧后，还要判断这个帧是否符合要求，比如目的MAC地址是否与网卡的MAC地址匹配，帧中是否有误码等，决定接收还是丢弃这个帧。广播MAC地址的作用假设主机B要发送一个广播帧，主机B首先要构建该广播帧，在帧首部的目的地址字段填入广播MAC地址，也就是48bit为全1，十六进制形式为全F的MAX地址。源地址字段填入自己的MAC地址.。主机B将该广播帧发送出去，主机A和C都会收到该广播帧，主机A和C各自的网卡发现该帧的目的MAC地址是广播 MAC地址，于是接受该广播帧，并将该帧的数据载荷交付上层处理。多播MAC地址举例四个交换机连接形成了一个环路，这样做的目的是为了提高网络的可靠性，然而环路会造成广播帧在环路中永久兜圈的问题。为了解决该问题，交换机之间会交互一种特殊的帧，即BPDU,网桥协议数据单元。各交换机根据BPDU中的一些参数，按照生成协议所使用的生成树算法，最终某些交换机会阻塞自己的某些接口，这样就破除了环路。BPDU的目的地址就是生成树协议专用的多播MAC地址。MAC地址总结共享式以太网的碰撞避免 CSMA/CD共享总线以太网的一个重要问题：如何协调总线上的各站点争用总线。为了解决各站点争用总线的问题，共享总线以太网使用了一种专用协议CSMA/CD，它是载波监听多址接入/碰撞检测（Carrier