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数据链路层MAC

学习

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多路访问协议

ALOHA

pure ALOHA

slotted-ALOHA

CSMA(Carrier Sense Multiple Access)/CD

经侦听，如介质空闲，那么以 p的概率发送，以(1–p)的概率延迟一个时间单元发送
冲突窗口:发送站发出帧后能检测到冲突（碰撞）的最长时间(RTT)
如果发生冲突，等待一个随机分布的时间再继续监听

位图协议（预留协议）

竞争期：在自己的时槽内发送竞争比特
输期：按序发送,避免了冲突
在高负荷条件下：d/(d+N)，接近100%
位图协议无法考虑优先级

轮询协议

令牌环协议

发送的帧需要目的站或发送站将其从共享信道上去除；防止无限循环

二进制倒计数协议

有数据发送的站点从高序号到低序号排队，高者得到发送权
特点：高序号站点优先
信道的利用率为：d/(d+log 2 N)

自适应树搜索协议

MAC协议

MAC地址

例：

单播（unicast）： 5C-26-0A-7E-4E-4C
广播（broadcast）：FF-FF-FF-FF-FF-FF
组播（multicast）： 01-00-5E-00-00-0

协议

DIX Ethernet V2 标准：类型段
IEEE ’ 802.3 标准：长度段

协议类型（Ether Types）：
- IPv4: 0x0800
- ARP: 0x0806
- PPPoE: 0x8864
数据字段：46B-1500B(MTU)
- 数据字段不足46字节，需要填充整数字节（Padding）至46字节，以保证以太网MAC帧不小于64字节
- 最小帧长 = 46+18 = 64B
- 凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧,简单丢弃
  - 10Mbps以太网，最大长度为2500米，RTT内能发送500bit
校验和(FCS, Frame Check Sequence)
- 使用CRC32计算除了校验和以外的其他字段
- 检查出的无效 MAC 帧就简单地丢弃

hub/switch

switch分隔冲突域，router分隔广播域

switch的MAC表

逆向学习
- 根据帧的源地址在MAC地址表查找匹配表项，
- 如果没有，则增加一个新表项（源地址、入境端口、帧到达时间），
- 如果有，则更新原表项的帧到达时间，重置老化时间。
对入境帧的转发过程（三选一），查帧的目的地址是否在MAC地址表中
- 如果有，且入境端口≠出境端口，则从对应的出境端口转发帧；
- 如果有，且入境端口=出境端口，则丢弃帧；
- 如果没有或者是广播帧，则向除入境端口以外的其它所有端口泛洪帧。
MAC表泛洪攻击

交换模式

存储转发模式（Store and Forward）
- 转发前必须接收整个帧、执行CRC校验
- 延迟大
- 不转发出错帧、支持非对称交换
直通模式（Cut-through）
- 一旦接收到帧的目的地址，就开始转发
- 可能转发错误帧、不支持非对称交换
- 延迟非常小，可以边入边出
无碎片模式（Fragment-free）
- 接收到帧的前64字节，即开始转发
- 仍可能转发错误帧，不支持非对称交换
- 过滤了冲突碎片，延迟和转发错帧介于存储转发和直通交换之间

生成树STP/快速生成树协议RSTP

https://info.support.huawei.com/info-finder/encyclopedia/zh/STP.html

避免物理环路

选举根桥(Root Bridge)
- 同一广播域只有一个根桥
- 桥ID最小的交换机成为生成树的根
- 根桥的所有端口都处在转发状态
为每个非根桥选出一个根端口（Root Port）
- 具有最小根路径开销的端口被选作根端口
- 非根桥只能有一个根端口，根端口处于转发状态
为每个网段确定一个指定端口（Designated Port）
- 一个具有最小根路径开销的端口，作为该网段的指定端口
- 指定端口处于转发状态，负责该网段的数据转发
- 连接该网段的其他端口，若既不是指定端口，也不是根端口，则阻塞

VLAN

一个VLAN（Virtual LAN）是一个独立的广播域，三层交换机/路由器通过划分VLAN，来分隔广播域

分类
- 基于端口的VLAN（最常见）
- 基于MAC地址的VLAN
- 基于协议的VLAN
- 基于子网的VLAN
优点
- 广播流量被限制在一个VLAN内
- VLAN间相互隔离,无法进行二层通信,不同VLAN需通过三层设备通信