【网络】TCP/IP协议族-数据链路的相关技术
一、数据连链路的作用
数据链路是计算机网络最基本的内容，其也是与OSI七层参考模型中的数据链路层相对应，有时候也是指以太网、无线局域网等通信手段。TCP/IP协议中对OSI七层参考模型的数据链路层及以下并没有做出定义，所以再TCP/IP协议中这两层的功能能是透明的。
数据链路层的协议定义了通过通信媒介互联的设备之间传输的规范，通信媒介一般包括各类电缆、光纤、电波等介质，各个设备之间也会通过交换机、网桥、中继器、等中转数据。数据链路可以被视为是网络传输过章程中最小的单位，
OSI参考模型中数据链路层的相关技术，包括MAC寻址（物理寻址）、介质共享、非共有网络、分组交换、环路检测、VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）等，还有作为传输方式的数据链路，比如以太网、WLAN（无线局域网）、PPP（点对点协议）。
二、数据链路的相关技术
1、MAC地址
MAC地址用于识别数据链路中互联的节点。网络中每台设备都有一个唯一的网络标识，这个地址叫MAC地址或网卡地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。
MAC地址是48位的（6个字节），通常表示为12个16进制的数，每两个16进制的数之间用冒号隔开，如08:00:20:0A:8C:6D，就是一个MAC地址。其中前6位16进制数08：00：20代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE分配，而后6位16进制数0A：8C：6D代表该制造商所制造的某个网络产品（如网卡）的系列号。只要不去更改自己的MAC地址，那么MAC地址在世界上就是唯一的。
【注意】MAC地址不一定是唯一的
MAC地址并不是也总是唯一的，实际上，即使MAC地址相同，只要不会存在于同一个数据链路中就不会相互影响。比如，使用者可以在微机板上自由设置自己的MAC地址，还有如果同一台机器上同时启动多台虚拟机，因为没有硬件网卡所以虚拟机只能靠自己设定MAC地址，这样很难保证MAC地址不会相互冲突。
2、共享介质型网络
从通信介质（通信、介质）的使用方法上看，网络可分为共享介质型和非共享介质型。
共享介质型网络是指多个设备共享一个通信介质的一种网络。在这种方式下，设备之间使用同一个载波信道进行发送和接收，基本上采用半双工通信的方式，并且有必要对介质进行访问控制。
共享介质型网络中有两种介质访问控制方式：
1、争用方式
争用方式是指争夺获取数据传输的权利，也叫CSMA（载波监听多路访问）。这种方式通常令网络中的各个节点（站）采用先到先得的方式占用信道发送数据，如果多个站同时发送帧，则会产生冲突现象，也因此会导致网络拥堵与性能下降。
在一部分以太网中，采用了改良版CSMA——CSMA/CD。CSMA/CD要求在每站提前检查冲突，一旦发生冲突，则尽早释放信道。主要的工作原理是：
- 如果载波通道上没有信号传输，则任何站点都有可以发送数据；
- 检查是否会发生冲突，如果会发生冲突，则放弃发送数据，同时立即释放载波信道。
- 放弃发送后，随机延长一段时间，再重新争用介质，重新发送帧。
2、令牌传递方式
令牌传递方式是沿着令牌环发送一种叫做“令牌”的特殊报文，是控制传输的一种方式。只有获得令牌的站才能发送数据，这种方式有两个特点：1、不会有冲突；2、每个站都有通过平等循环获得令牌的机会。缺点：因为再这种传递方式下，如果没有获得令牌则不能发送数据帧，所以即使再网络不太拥堵的情况下数据链路的利用率也不会达到100%。
3、非共享介质型：
非共享介质型网络就是指不共享介质，是对介质采取专用的一种传输控制方式。在这种方式下，网络中的每个站点直连交换机，由交换机负责转发数据帧。此方式下发送端与接收端并不共享通信介质，因此很多情况下采用全双工通信方式。这种方式是目前主流的方式，但是也有一个致命的缺点就是如果交换机发生故障，则与之相连接的所有计算机之间都无法进行通信。
4、环路检测技术
如果通过网桥连接网络时，出现了环路，最坏情况下，数据帧会在环路中被一而再再而三的转发，而这种数据帧越多就会导致网络瘫痪。为了解决这种环路问题，出现了生成树和源路由两种方式。这样就不用担心构建了带环路的网络所造成的严重问题。同时只要搭建合适的环路，就能分散网络流量，在某一处发生路由故障的时候选择绕行，可以提高容灾能力。
1、生成树
每个网桥必须子啊每1~10秒内相互交换BPDU包，从而判断哪些端口使用哪些不使用，以便消除环路。一旦发生故障，则自动切换通信线路，利用那些没有被使用的端口继续进行传输。
【注】生成树法其实与计算机的路由器的功能没有关系，但是只要由生成树的功能就足以消除环路。
2、源路由法
源路由法最早是用来消除令牌环的问题。这种方式可以判断发送数据的源地址使通过哪个网桥实现传输的，并写入RIF。网桥则会根据这个RIF信息发送帧给目标地址。因此，即使网桥中出现了环路，数据帧也不会被重复转发，可以成功的发送到目标地址，在这种机制种发送端本身必须具备源路由的功能。
5、VLAN
进行网络管理的时候，时常会遇到分散网络负载、变换部署网络设置的位置等情况。而再进行这些操作的时候，不得不修改网络的拓扑结构，也就意味着必须进行硬件线路的改造。然而如果采用VLAN技术的网桥，就不用实际修改网络布线，只需要修改网络的结构即可。
简单的VLAN技术的网桥结构。
【注】：文中图片均剪切自《图解TCP/IP(第五版)》