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计网期末复习指南（三）：数据链路层（CRC冗余校验码计算、PPP协议、CSMA/CD协议、交换机的自学习能力、VLAN）

时间：2024-06-03 11:57:33浏览次数：20  
标签：AA VLAN CSMA 地址 校验码 MAC 以太网 设备

前言：本系列文章旨在通过TCP/IP协议簇自下而上的梳理大致的知识点，从计算机网络体系结构出发到应用层，每一个协议层通过一篇文章进行总结，本系列正在持续更新中...  

计网期末复习指南（一）：计算机网络体系结构计网期末复习指南（二）：物理层计网期末复习指南（三）：数据链路层

目录

一.数据链路层的基本任务

▐ 封装成帧（Framing）

▐ 透明传输（Transparent Transmission）

▐ 差错检测（Error Detection）

二.CRC冗余校验码

▐ 具体使用步骤

示例

三.PPP协议与CSMA/CD协议

▐ PPP协议

▐ CSMA/CD协议

▐ PPP协议与CSMA/CD协议的联系与区别

四.以太网的信道利用率

五.以太网的MAC层

▐ 以太网MAC层的主要功能

▐ MAC地址

六.以太网交换机的自学习功能

▐ 工作原理

▐ 示例

七.虚拟局域网

▐ VLAN的类型

▐ VLAN的配置示例

一.数据链路层的基本任务

数据链路层（Data Link Layer）是OSI模型中的第二层，其主要职责是通过物理介质确保相邻网络节点之间的可靠数据传输。为实现这一目标，数据链路层需要解决以下三个基本问题：封装成帧、透明传输和差错检测。以下是每个问题的具体功能和意义：

▐ 封装成帧（Framing）

  • 目的：将网络层的数据报封装成帧，以便在物理介质上传输。
  • 具体做法：数据链路层将来自网络层的数据报（通常是IP数据报）加上必要的控制信息（如帧头和帧尾）形成数据帧。帧头通常包含地址信息、类型字段和控制信息，帧尾则包含用于差错检测的冗余信息。
  • 作用：帧的结构使得接收端能够识别数据传输的起始和结束，确保数据能够被正确接收和处理。

▐ 透明传输（Transparent Transmission）

  • 目的：确保数据在传输过程中可以包含任何比特序列而不会被误认为是帧边界标志。
  • 具体做法：使用比特填充或字符填充技术对数据进行处理，使帧中原本的标志序列不会干扰实际的帧定界。例如，如果数据中包含与帧定界符相同的比特模式，就在这些模式中插入特定的填充比特或字符。
  • 作用：保证数据的透明传输，使接收方能够准确识别和还原原始数据，而不会因为数据中的特定比特序列误判帧边界。

就像我们使用c语言、Java等高级语言编程的时候一样，对于一些特殊的字符，我们为了让编译器正确的理解，通常都会在该字符之前使用一个转义字符来明确该字符的身份。而接收端的数据链路层在把数据送往网络层之前则会删除这个插入的转移字符。如果转义字符也出现在数据当中，则任然在转义字符之前插入一个转义字符，以上的方式也被称为字节填充或字符填充。        

▐ 差错检测（Error Detection）

  • 目的：在数据传输过程中检测出可能出现的错误，确保数据完整性。
  • 具体做法：在帧尾添加冗余校验信息，如循环冗余校验（CRC）码。发送方计算帧数据的校验码并附加在帧尾，接收方接收数据后重新计算校验码并与帧尾附带的校验码进行比较。
  • 作用：通过校验码比对，接收方可以检测到传输过程中可能出现的误码。如果检测到错误，接收方可以请求重新发送该帧，确保数据传输的可靠性。

需要注意，这里的差错检测并没有提供可靠传输的服务，它只是提供了零比特差错。因为即使传输的帧本身没有出问题，他们之间的顺序和出现的次数也都是我们不能确定的。也就是我们常说的：帧丢失、帧重复和帧失序。

由此我们可知：差错检测并不负责纠正错误，也不提供可靠传输，可靠传输需要在更高层（如传输层）通过重传机制或纠错码来实现。

图示： 

这三个问题共同作用，确保了数据在数据链路层传输时的准确性和可靠性。封装成帧提供了数据结构，透明传输确保数据的正确传递，差错检测则保证了数据的完整性。

二.CRC冗余校验码

CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）是一种用于检测数据传输过程中错误的技术。它基于多项式除法，通过将数据视为一个二进制数来生成校验码。以下是CRC的基本概念和工作原理：

基本概念

  • 多项式表示：CRC使用多项式来表示二进制数据。发送方和接收方事先约定一个生成多项式（generator polynomial），通常用G(x)表示。
  • 数据多项式：待传输的数据也被视为一个多项式，记作D(x)。

工作原理

  1. 附加冗余位：在待传输的数据D(x)后面附加一定数量的冗余位（通常是生成多项式G(x)的最高次幂的位数），形成新的多项式D'(x)。
  2. 多项式除法：将D'(x)对生成多项式G(x)进行二进制除法，得到余数R(x)。余数的位数等于生成多项式的位数减1。
  3. 生成校验码：余数R(x)即为CRC校验码，它被附加在原数据的后面，形成最终的传输数据T(x)。
  4. 数据传输：将包含CRC校验码的数据T(x)发送给接收方。
  5. 校验过程：接收方接收到数据后，用相同的生成多项式G(x)对接收到的数据进行二进制除法，如果余数为0，说明数据传输没有发生错误，否则说明存在传输错误。

▐ 具体使用步骤

  1. 确定生成多项式：假设生成多项式G(x)为n位。
  2. 附加冗余位：在原数据D(x)后面附加n-1个零位，形成新的数据D'(x)。
  3. 多项式除法：将D'(x)除以生成多项式G(x)，得到余数R(x)。余数的位数等于生成多项式的位数减一（即n-1位）。
  4. 生成校验码：将余数R(x)附加到原数据D(x)后面，形成最终传输数据T(x)。

示例

假设生成多项式G(x)为1101（对应多项式是x^3 + x^2 + 1），待传输的数据D(x)为1011：

  1. 确定原数据D(x)：1011
  2. 附加冗余位：生成多项式G(x)是4位，所以附加3个零位，形成D'(x) = 1011000。
  3. 多项式除法：
    • 对1011000进行二进制除法（模2运算），除以1101。
    • 计算得到的余数R(x) = 011。
  4. 生成校验码：R(x) = 011，所以最终传输的数据为1011011（原数据加上校验码）。

接收方接收到1011011后，再次用1101进行二进制除法，如果余数为0，则表示数据传输没有错误。

该方法适用于任何生成多项式。无论生成多项式的位数是多少，附加的冗余位数始终是生成多项式位数减一。这个原则保证了数据在进行多项式除法时可以正确计算出CRC校验码，并使接收方能够有效检测传输中的错误。

CRC的优点

  • 高效：计算简单，适合硬件实现，能够快速进行校验。
  • 检测能力强：能够有效检测出单比特错误、多比特错误、奇数位错误和突发错误（burst error）。

应用场景方面，CRC广泛应用于数字网络和存储设备中，例如：

  • 网络通信协议（如以太网、PPP）
  • 存储设备（如硬盘、CD、DVD）
  • 数据传输协议（如USB、SATA）

CRC通过高效的错误检测机制，确保数据传输的可靠性。

三.PPP协议与CSMA/CD协议

PPP（Point-to-Point Protocol）和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）是两种用于不同场景和层次的网络协议，它们在设计目标和应用环境上存在显著差异。

▐ PPP协议

PPP（Point-to-Point Protocol，点对点协议）是一种数据链路层通信协议，主要用于在两个节点之间通过串行连接传输数据。PPP广泛用于互联网服务提供商（ISP）通过电话线、光纤或其他串行线路连接家庭和企业用户到互联网。PPP协议提供了一种标准的方法来封装和传输多种网络层协议，如IP、IPv6、IPX等。

PPP协议的主要特点和功能：

  1. 封装方法：PPP提供了一种通用的封装方法，可以封装不同的网络层协议，使其可以通过点对点连接进行传输。
  2. 链路控制协议（LCP）：用于建立、配置、测试和管理点对点连接。LCP负责协商和配置连接参数，如数据压缩、错误检测和链路质量监控。
  3. 认证协议：PPP支持多种认证协议，如PAP（Password Authentication Protocol，密码认证协议）和CHAP（Challenge Handshake Authentication Protocol，挑战握手认证协议），以确保连接的安全性。
  4. 网络控制协议（NCP）：用于配置和管理网络层协议参数。每个网络层协议（如IP、IPX）都有对应的NCP，用于协商和配置网络层协议的选项。

PPP协议的工作过程：

  1. 链路建立阶段：在这一阶段，使用LCP来建立和配置连接。LCP会协商链路选项，并进行身份验证（如果需要）。
  2. 认证阶段：如果配置了身份验证，在此阶段使用PAP或CHAP进行身份验证。
  3. 网络层协议配置阶段：使用NCP来配置网络层协议参数。例如，IP控制协议（IPCP）用于配置IP地址和其他IP参数。
  4. 数据传输阶段：连接建立并配置完成后，进行数据传输。
  5. 链路终止阶段：当通信结束时，使用LCP终止连接。

零比特填充：

PPP协议在SONET/SDH链路时，使用同步传输，在这种情况下PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输。

具体做法：在发送端扫描整个信息字段，只要发现5个连续的1，就会立即填入一个0，这样就可以保证信息字段中不好出现6个连续的1。接收端在扫描的时候则会发现5个连续的1后立即删除五个连续1后的0。这样就不会影响正常的数据传输，同时不会引起对于帧边界的错误判断。

PPP协议的优点包括支持同步和异步通信、多协议封装、错误检测和纠正、链路质量监控和灵活的身份验证机制等。

▐ CSMA/CD协议

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，载波监听多路访问/碰撞检测）是一种网络协议，主要用于以太网（Ethernet）局域网（LAN）中，帮助设备在共享通信介质上有效地发送和接收数据。该协议解决了在多设备共享同一传输介质时的冲突问题。

就好比是开讨论会，如果没有主持人来主持秩序，想发言的人就发言的话，场面就会非常的混乱，谁也听不清谁。 CSMA/CD协议的工作方式就好比是如果有人在发言，那么你就必须要等待别人说完了才能发言，如果碰巧俩个人同时发言，那么就发现了冲突，大家都必须立刻停止发言，等待没人发言了，你才能发言。

CSMA/CD协议的工作原理：

  1. 载波监听（Carrier Sense）：在发送数据前，设备会监听网络以检测是否有其他设备正在发送数据。如果检测到其他设备正在发送数据，设备会等待一段时间再尝试发送。

  2. 多路访问（Multiple Access）：多台设备可以共享同一传输介质，并且可以随时尝试发送数据，而不需要事先分配传输时隙。

  3. 碰撞检测（Collision Detection）：当两个或多个设备同时发送数据时，会发生碰撞。设备在发送数据时会同时监听网络信号，以检测是否有冲突。如果检测到冲突，设备会立即停止发送数据，并发送一个“冲突检测信号”以通知其他设备发生了碰撞。

  4. 退避算法（Backoff Algorithm）：在检测到冲突后，设备会等待随机的一段时间再尝试重新发送数据。这段等待时间通常是通过一种称为“指数退避算法”的方法来确定的。每次发生冲突后，等待时间会呈指数增长，以减少再次发生冲突的概率。

在上述过程中，我们也可以发现CSMA/CD协议中的信道属于共享信道，因此实现的通信只能是半双工通信。 

CSMA/CD协议的过程：

  1. 准备发送数据：设备准备好要发送的数据。
  2. 监听网络：设备监听网络信道，检查是否空闲。
  3. 发送数据：如果信道空闲，设备开始发送数据。
  4. 检测碰撞：在发送数据的过程中，设备继续监听信道。如果检测到碰撞，设备停止发送数据，并发送冲突检测信号。
  5. 退避等待：设备等待一段时间后，再次尝试发送数据。等待时间通过退避算法计算得出。
  6. 重试发送：设备重复上述步骤，直到数据成功发送。

▐ PPP协议与CSMA/CD协议的联系与区别

应用层次和环境

  1. PPP协议：

    • 层次：数据链路层协议
    • 应用环境：主要用于点对点（P2P）连接，例如通过电话线、光纤、DSL等串行连接，通常用于广域网（WAN）。
    • 功能：封装数据包、链路建立和管理、身份验证（如PAP和CHAP）、支持多种网络层协议（如IP、IPv6）、错误检测和纠正。

  2. CSMA/CD协议：

    • 层次：数据链路层协议
    • 应用环境：主要用于局域网（LAN），特别是早期的共享以太网（如10Base5、10Base2和早期的10Base-T）。
    • 功能：管理多台设备在共享传输介质上的访问，检测和处理冲突（碰撞），通过退避算法减少冲突重发。

工作原理

  1. PPP：

    • 在两个节点之间建立直接连接，通信链路是专有的、独占的。
    • 使用链路控制协议（LCP）进行链路配置、管理和测试。
    • 支持多种网络层协议，通过网络控制协议（NCP）进行配置。
    • 适用于长距离的点对点连接，不涉及多设备竞争同一传输介质的问题。

  2. CSMA/CD：

    • 允许多台设备在共享传输介质（如同轴电缆或共享以太网）上进行通信。
    • 在发送数据前监听网络，检测是否有其他设备正在发送数据。
    • 如果发生冲突，停止发送数据，发送冲突信号，并使用退避算法重新尝试发送。
    • 主要解决多台设备共享传输介质时的冲突问题。

适用场景

  • PPP：适用于需要可靠、专用链路的点对点通信场景，如家庭到ISP的连接、企业远程办公连接等。
  • CSMA/CD：适用于早期以太网局域网中多设备共享传输介质的场景，但随着全双工交换式以太网的发展，CSMA/CD的应用逐渐减少。

最短帧长的概念

以太网中，最短帧长为64字节，即512比特，因此凡是长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧。

四.以太网的信道利用率

以太网的信道利用率（Channel Utilization）是指实际用于有效数据传输的时间占总可用时间的比例。在以太网中，信道利用率可以受到多种因素的影响，包括网络拓扑、流量模式、协议效率等。了解和优化信道利用率对于提高网络性能和效率至关重要。

影响以太网信道利用率的主要因素

  1. 冲突和冲突检测

    • 在半双工以太网中，多个设备可能会同时尝试发送数据，从而导致冲突。使用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议检测和处理冲突，但每次冲突都会导致信道资源的浪费。
    • 冲突发生后，设备必须等待随机时间（退避算法）后重试发送，这进一步降低了信道利用率。

  2. 帧间间隔和碰撞域

    • 每次发送数据帧后，以太网设备需要等待一定的帧间间隔（Interframe Gap）才能发送下一个帧。这段时间也会影响信道利用率。
    • 在大型网络中，多个设备共享同一碰撞域，冲突概率增大，进一步降低信道利用率。

  3. 协议开销

    • 以太网帧除了有效载荷数据外，还包含头部和尾部的协议开销。相比较小的帧，较大的帧的协议开销比例较小，因此信道利用率较高。
    • 最小以太网帧的大小为64字节，其中包含18字节的头部和尾部开销（14字节以太网头部+4字节CRC校验），实际数据载荷比例较低。

  4. 全双工和交换式以太网

    • 在全双工模式下，发送和接收数据使用不同的信道，不会发生冲突，从而显著提高信道利用率。
    • 交换式以太网通过交换机进行数据转发，每个端口形成独立的冲突域，也显著提高了信道利用率。

五.以太网的MAC层

以太网的MAC层（Media Access Control Layer，媒体访问控制层）是数据链路层的一个子层，负责控制数据如何在物理介质上传输和接收。MAC层在网络通信中起着至关重要的作用，主要功能包括帧封装和解封装、地址编址、协议控制和访问控制。以下是对以太网MAC层的详细介绍：

▐ 以太网MAC层的主要功能

  1. 帧封装和解封装

    • 帧封装：MAC层将上层（网络层）传递的数据包封装成以太网帧。一个典型的以太网帧包括帧前导、帧头（目的MAC地址和源MAC地址）、数据载荷和帧校验序列（FCS）。
    • 帧解封装：接收端的MAC层将接收到的以太网帧解封装，提取出网络层数据包，并进行FCS校验以检测错误。

  2. 地址编址

    • MAC地址：每个以太网设备都有一个唯一的MAC地址（48位，6字节），通常由制造商分配。这些地址用于标识网络中的设备，确保数据帧能够正确传递到目标设备。

  3. 访问控制

    • CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）：在半双工以太网中，设备通过监听信道是否空闲来决定是否发送数据。如果检测到冲突，设备会停止发送，等待一段随机时间后重试。
    • CSMA/CA（载波监听多路访问/冲突避免）：主要用于无线以太网，通过在发送前预约信道来避免冲突。

  4. 流量控制

    • 流量控制协议：在全双工以太网中，使用IEEE 802.3x流量控制机制，通过发送暂停帧来暂时停止对方发送数据，从而避免缓冲区溢出。

  5. 错误检测

    • 帧校验序列（FCS）：每个以太网帧的末尾都有一个FCS字段，用于校验帧在传输过程中是否发生错误。接收端通过FCS验证帧的完整性。

▐ MAC地址

MAC地址（Media Access Control Address，媒体访问控制地址）是网络接口卡（NIC）在网络中唯一标识的物理地址。每个网络设备（如计算机、路由器、交换机等）都有一个唯一的MAC地址，用于在数据链路层进行通信。以下是关于MAC地址的详细介绍：

MAC地址的结构

MAC地址由48位（二进制）组成，通常表示为12位的十六进制数字。MAC地址的格式如下：

XX:XX:XX:XX:XX:XX

其中，每个“XX”表示一个八位（8位，1字节）的十六进制数。举例来说，一个典型的MAC地址可能是：

00:1A:2B:3C:4D:5E

MAC地址的分配

MAC地址由IEEE（电气电子工程师学会）分配和管理。MAC地址分为两部分：

  1. 前24位（前3个字节）：组织唯一标识符（OUI，Organizationally Unique Identifier），由IEEE分配给设备制造商，标识制造商的身份。
  2. 后24位（后3个字节）：由制造商分配，用于标识设备。这部分确保了每个设备的MAC地址都是唯一的。

MAC地址的类型

  1. 单播地址：用于标识网络中的单个设备。数据帧的目标地址是单个接收设备的MAC地址。
  2. 多播地址：用于标识一组设备。数据帧发送到一组设备，而不是单个设备。
  3. 广播地址：用于标识网络中的所有设备。广播地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF，数据帧发送到网络中的所有设备。

MAC地址的用途

  1. 帧转发：交换机使用MAC地址表（MAC Address Table）根据目标MAC地址决定将数据帧转发到哪个端口。
  2. 地址解析协议（ARP）：ARP协议用于将IP地址解析为MAC地址，以便在以太网中传输数据帧。
  3. 网络管理：MAC地址用于网络管理和安全，例如访问控制列表（ACL）、网络监控和设备跟踪。

检查MAC地址

在不同操作系统上，可以通过以下命令查看设备的MAC地址：

  • Windows： 打开命令提示符，输入ipconfig /all，找到“Physical Address”字段。
  • Linux： 打开终端，输入ifconfig或ip a，找到“ether”字段。
  • macOS： 打开终端，输入ifconfig，找到“ether”字段。

六.以太网交换机的自学习功能

以太网交换机的自学习能力（Self-Learning）是指交换机能够自动学习和记录网络中设备的MAC地址及其所在的端口，从而在后续的数据帧转发过程中高效地将数据发送到正确的端口。这种能力使得交换机能够动态适应网络拓扑的变化，减少广播和冲突，提高网络性能。以下是详细介绍：

▐ 工作原理

  1. 初始状态

    • 刚启动或重启后的交换机，其MAC地址表（MAC Address Table）是空的，尚未记录任何设备的MAC地址和端口映射关系。

  2. 学习过程

    • 当交换机接收到一个数据帧时，它会检查帧的源MAC地址和接收该帧的端口。
    • 交换机会将源MAC地址和端口号记录到其MAC地址表中。如果源MAC地址已经存在，但对应的端口不同，交换机会更新该条目。

  3. 帧转发

    • 当交换机需要转发一个数据帧时，它会检查帧的目标MAC地址。
    • 如果目标MAC地址已经在MAC地址表中，交换机会将数据帧转发到对应的端口。
    • 如果目标MAC地址不在MAC地址表中，交换机会将数据帧广播到除源端口外的所有端口。

  4. 老化机制

    • 为了适应网络拓扑的变化，MAC地址表中的条目会在一定时间后过期并被删除，这个过程称为“老化”（Aging）。
    • 老化时间通常可以配置，常见的默认值是300秒（5分钟）。

▐ 示例

假设网络中有以下设备：

  • 设备A的MAC地址是AA:AA:AA:AA:AA:AA
  • 设备B的MAC地址是BB:BB:BB:BB:BB:BB
  • 设备C的MAC地址是CC:CC:CC:CC:CC:CC

设备A连接到交换机的端口1，设备B连接到端口2，设备C连接到端口3。

  1. 设备A发送数据帧给设备B

    • 设备A发送数据帧，其源MAC地址为AA:AA:AA:AA:AA:AA，目标MAC地址为BB:BB:BB:BB:BB:BB。
    • 交换机接收到帧并记录：AA:AA:AA:AA:AA:AA -> 端口1。
    • 由于目标MAC地址BB:BB:BB:BB:BB:BB不在MAC地址表中，交换机会将帧广播到除端口1外的所有端口。

  2. 设备B回应设备A

    • 设备B收到数据帧并回应设备A，其源MAC地址为BB:BB:BB:BB:BB:BB，目标MAC地址为AA:AA:AA:AA:AA:AA。
    • 交换机接收到帧并记录：BB:BB:BB:BB:BB:BB -> 端口2。
    • 交换机发现目标MAC地址AA:AA:AA:AA:AA:AA在MAC地址表中，直接将帧转发到端口1。

  3. 设备A发送数据帧给设备C

    • 设备A发送数据帧，其源MAC地址为AA:AA:AA:AA:AA:AA，目标MAC地址为CC:CC:CC:CC:CC:CC。
    • 交换机已经知道AA:AA:AA:AA:AA:AA在端口1，无需更新。
    • 由于目标MAC地址CC:CC:CC:CC:CC:CC不在MAC地址表中，交换机将帧广播到除端口1外的所有端口。

  4. 设备C回应设备A

    • 设备C收到数据帧并回应设备A，其源MAC地址为CC:CC:CC:CC:CC:CC，目标MAC地址为AA:AA:AA:AA:AA:AA。
    • 交换机接收到帧并记录：CC:CC:CC:CC:CC:CC -> 端口3。
    • 交换机发现目标MAC地址AA:AA:AA:AA:AA:AA在MAC地址表中，直接将帧转发到端口1。

交换机自学习能力的优势

  1. 高效数据转发：通过记录MAC地址和端口映射，交换机能够精准地转发数据帧，减少不必要的广播，提高网络效率。
  2. 适应网络变化：交换机能够动态更新MAC地址表，适应网络拓扑的变化，保持网络连通性。
  3. 减少冲突域：每个端口形成一个独立的冲突域，减少冲突，提高网络性能。

总结

交换机的自学习能力使其能够动态适应网络环境，自动构建和维护MAC地址表，从而高效、准确地转发数据帧。这一机制提高了网络性能和可靠性，是现代以太网交换机的核心功能之一。

总线以太网使用CSMD/CD协议，以半双工方式工作。但以太网交换机不适用共享信道，没有碰撞问题，因此不使用CSMA/CD协议，而是以全双工方式工作。 

七.虚拟局域网

虚拟局域网（VLAN，Virtual Local Area Network）是一种网络配置技术，它允许在同一个物理网络基础设施上创建多个逻辑网络。每个VLAN像一个独立的局域网，可以跨越多个物理设备（如交换机）。通过将网络划分为多个VLAN，可以提高网络管理的灵活性、安全性和效率。

VLAN的主要特点和优势

  1. 网络隔离：

    • VLAN允许将网络中的设备划分为不同的广播域，即使它们连接到同一个物理交换机。这样可以减少广播风暴，提高网络性能。

  2. 增强的安全性：

    • 通过将敏感数据和设备隔离在特定的VLAN中，可以限制访问，提高网络安全性。例如，可以将公司财务部门的设备隔离在一个单独的VLAN中，防止其他部门的员工访问。

  3. 灵活的网络管理：

    • VLAN使网络管理员可以根据组织的需求灵活地划分网络。例如，可以根据部门、工作组、项目团队等来划分VLAN，而不需要物理上重新布线。

  4. 优化的网络性能：

    • 通过减少广播流量和划分更小的广播域，VLAN可以减少网络拥塞，提高整体网络性能。

▐ VLAN的类型

  1. 基于端口的VLAN：

    • 这是最常见的VLAN类型。交换机端口被分配到特定的VLAN，每个端口只能属于一个VLAN。例如，端口1-4属于VLAN 10，端口5-8属于VLAN 20。

  2. 基于MAC地址的VLAN：

    • VLAN根据设备的MAC地址来划分，设备连接到任何端口都会被分配到相应的VLAN。这种方法较少使用，因为管理MAC地址映射表比较复杂。

  3. 基于协议的VLAN：

    • VLAN根据设备使用的协议类型来划分。例如，所有使用IP协议的设备在一个VLAN中，而所有使用IPX协议的设备在另一个VLAN中。

  4. 基于子网的VLAN：

    • VLAN根据IP子网划分。例如，192.168.1.0/24网段的设备属于VLAN 10，而192.168.2.0/24网段的设备属于VLAN 20。

▐ VLAN的配置示例

以Cisco交换机为例，配置VLAN的基本步骤如下：

  1. 创建VLAN：

    Switch(config)# vlan 10
Switch(config-vlan)# name Sales

  2. 将端口分配到VLAN：

    Switch(config)# interface fastethernet 0/1
Switch(config-if)# switchport mode access
Switch(config-if)# switchport access vlan 10

  3. 验证配置：

    Switch# show vlan brief

数据链路层中知识点很多，笔者这里不能面面俱到，只能总结个大概，但也基本涵盖了常用的知识。

 本次的分享就到此为止了，希望我的分享能给您带来帮助，创作不易也欢迎大家三连支持，你们的点赞就是博主更新最大的动力！如有不同意见，欢迎评论区积极讨论交流，让我们一起学习进步！有相关问题也可以私信博主，评论区和私信都会认真查看的，我们下次再见

标签：AA,VLAN,CSMA,地址,校验码,MAC,以太网,设备
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    一、VLAN介绍VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虚拟局域网，是将一个物理的局域网在逻辑上划分成多个广播域的技术。通过VLAN的划分，可以实现网络的灵活管理和资源的有效分配。VLAN的来源VLAN其出现的原因主要是为了解决传统以太网中存在的广播风暴和安全隐患等问题。在传统......
  • 网络模型-VLAN划分技术
    一、基于接口的Vlan划分在Switch创建VLAN2和VLAN3，并将连接用户的接口分别加入对应VLAN。<HUAWEI>system-view[HUAWEl]sysnameSwitchA[SwitchA]vlanbatch23//批量创建VLAN2和VLAN3[SwitchA]interfacegigabitethernet0/0/1[SwitchA-GigabitEthernet0/0/1]portli......
  • 网络模型-VLAN聚合
    VLAN聚合        VLAN聚合(VLANAggregation,也称SuperVLAN)指在一个物理网络内，用多个VLAN(称为Sub-VLAN)隔离广播域并将这些Sub-VLAN聚合成一个逻辑的VLAN(称为SuperVLAN)，这些Sub-VLAN使用同一个IP子网和缺省网关，，进而达到节约IP地址资源的目的。        交......
  • Packet Tracer-HSRP+DHCPv4+VLAN间路由+以太通道综合实验
    实验拓扑：实验内容：VLAN及VLAN间路由的配置，以太通道的配置，STP的根调整，DHCPv4的配置，首跳冗余HSRP的配置。实验最终结果：PC可以自动获取到DHCP-Server分配的IP地址，实现首跳冗余，并能够访问到模拟互联网3.3.3.3。实验要求：    PC1属于VLAN10IP段：192.168.10.0/24PC2......
  • vlan路由
    前言部署了VLAN的传统交换机不能实现不同VLAN间的二层报文转发，因此必须引入路由技术来实现不同VLAN间的通信。VLAN路由可以通过二层交换机配合路由器来实现，也可以通过三层交换机来实现。VLAN的局限性  VLAN隔离了二层广播域，也严格地隔离了各个VLAN之间的任......
  • Wireshark配置（抓vlan包）
    Wireshark配置（抓vlan包）【概要】配置PC使wireshark能抓到有vlan标签的报文【步骤】更改适配器选项，查看需要修改的网卡类型进入配置，高级选项，选择优先级和Vlan开启查看类GUID的值，一会修改注册表会用到进入注册表页面在上述路径中查看，是否有MonitorMode、MonitorModeEnabled、SkDisabl......

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