链路层与局域网：MAC地址分配与协议解析

"本文主要介绍了MAC地址的分配和计算机网络中的链路层概念，特别是从《计算机网络：自顶向下方法》第5章的角度。MAC地址由IEEE管理，分为高24位的地址块和厂家自行分配的部分。而IP地址具有层次结构，随节点在网络中的移动而变化。链路层在通信路径中起到关键作用，负责数据帧在各段链路间的传输，包括错误检测、多址访问协议、链路层寻址、可靠传输以及各种链路层技术的实现。链路层信道分为广播链路和点对点通信链路，分别对应不同的访问控制和问题解决策略。" MAC地址分配是计算机网络中的基础部分，由电气和电子工程师协会（IEEE）负责管理。这个组织分配了MAC地址的前三个字节，也就是高24位，这部分被称为地址块。剩下的三个字节则由硬件制造商自行分配，以确保全球唯一性。MAC地址是一个平面结构，意味着无论节点位于哪个网络，其MAC地址保持不变，这与IP地址的层次结构形成对比，IP地址会在节点移动到不同网络时发生变化。 链路层是TCP/IP模型中的第二层，它关注的是如何在相邻节点间通过链路传输数据帧。这一层提供了多种服务，包括错误检测和纠正、媒体访问控制、链路层寻址以及可靠传输机制。数据链路层处理的数据单位称为帧，每个帧包含网络层的数据报。链路层协议，如以太网、802.11无线局域网、令牌环和PPP，规定了帧的格式和节点在发送和接收帧时的行为。 链路层面临的信道类型主要有两种：广播链路和点对点通信链路。广播链路，如局域网、无线局域网和混合光纤同轴电缆（HFC）接入网，涉及多个主机共享同一通信信道，因此需要媒体访问协议来防止碰撞。点对点通信链路，例如路由器之间的连接，相对简单，主要关注成帧、可靠传输和差错检测等问题。 本章还涵盖了链路层的其他重要主题，如差错检测和纠错技术，用于确保数据在传输过程中的完整性；多路访问协议，如CSMA/CD和CSMA/CA，解决了多个设备同时试图使用共享介质的问题；链路层编址，即MAC地址的使用，是识别网络设备的关键；以及以太网、集线器、交换机和PPP协议的详细讨论，这些都是实际网络中广泛使用的链路层技术。 最后，链路层与网络层紧密协作，网络层负责端到端的数据传输，而链路层则专注于单段链路上的数据传输。这种层次化的分工使得不同类型的链路能在网络层的统一调度下协同工作，实现了不同网络间的异构互连。