数据链路层

该层也是MAC层。MAC 的全称是Medium Access Control，即媒体访问控制。控制什么呢？其实就是控制在往媒体上发数据的时候，谁先发、谁后发的问题。防止发生混乱。

需要解决几个问题：

谁先发？谁后发？

这个问题中的规则，学名叫多路访问。有很多算法可以解决这个问题。

主要有这三种方式：

MAC层规定了一个网络包的格式。

用到了一个物理地址，叫做链路层地址，通常我们称为MAC地址。

类型大部分都是IP数据包，包含了TCP、UDP、HTTP等内容。

有了这个目标 MAC 地址，数据包在链路上广播，MAC 的网卡就能发现，哪个包属于自己。

这里还有一个没有解决的问题，源机器如果不知道目标MAC地址，它如何获得目标IP地址的MAC地址呢？

这就需要ARP 协议，也就是已知 IP 地址，求 MAC 地址的协议。

当包发到一个局域网里，知道IP地址，此时就会发一个广播包，问所有机器，谁的IP地址是目的地址，我需要你的MAC地址。具体的报文格式如下：

当目标主机接收到广播报文时，就会回应一个ARP应答报文。

为了避免每次都用 ARP 请求，机器本地也会进行 ARP 缓存。当然机器会不断地上线下线，IP 也可能会变，所以 ARP 的 MAC 地址缓存过一段时间就会过期。

这里又涉及到传输中介设备：

这种设备有多个口，可以将宿舍里的多台电脑连接起来。但是，和交换机不同，集线器没有大脑，它完全在物理层工作。它会将自己收到的每一个字节，都复制到其他端口上去。 这是第一层物理层联通的方案。

当主机数一多，就容易发生冲突了，而且把不需要的包转出去纯属浪费。

此时就需要一个“更智能”的中介，来管理报文的转发。因为每个口都只连接一台电脑，这台电脑又不怎么换 IP 和 MAC 地址，只要记住这台电脑的 MAC 地址，如果目标 MAC 地址不是这台电脑的，这个口就不用转发了。

一台 MAC1 电脑将一个包发送给另一台 MAC2 电脑，当这个包到达交换机的时候，一开始交换机也不知道 MAC2 的电脑在哪个口，所以没办法，它只能将包转发给除了来的那个口之外的其他所有的口。

但是，这个时候，交换机会干一件非常聪明的事情，就是交换机会记住，MAC1 是来自一个明确的口。以后有包的目的地址是 MAC1 的，直接发送到这个口就可以了。

过了一段时间之后，就有了整个网络的一个结构了，这个时候，基本上不用广播了，全部可以准确转发。当然，每个机器的 IP 地址会变，所在的口也会变，因而交换机上的学习的结果，我们称为转发表，是有一个过期时间的。

在二层中我们讲了 ARP 协议，即已知 IP 地址求 MAC；还有一种 RARP 协议，即已知 MAC 求 IP 的，你知道它可以用来干什么吗？
如果一个局域网里面有多个交换机，ARP 广播的模式会出现什么问题呢？

网络包中有一个CRC的部分，是循环冗余检测，通过 XOR 异或的算法，来计算整个包是否在发送的过程中出现了错误，主要解决第三个问题。