6 从物理层到MAC层

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6 从物理层到MAC层

1、实现局域网中玩游戏

在早期的80后的大学宿舍中，组件一个宿舍的局域网，以便于宿舍内部可以玩游戏.

第一层（物理层）

1.首先是实现电脑连接电脑，需要依靠网线，有两个头。
2.一头插在一台电脑的网卡上，另一头插在另一台电脑的网卡上。
3.但是在当时，普通的网线这样是通不了的，所以水晶头要做交叉线，用的就是所谓的1－3、2－6 交叉接法。
4.水晶头的第 1、2 和第 3、6 脚，它们分别起着收、发信号的作用。将一端的 1 号和 3 号线、2 号和 6号线互换一下位置，就能够在物理层实现一端发送的信号，另一端能收到。
5.除了网线要交叉，还需要配置这两台电脑的 IP 地址、子网掩码和默认网关，这三项必须配置成为一个网络，可以一个是192.168.0.1/24，另一个是 192.168.0.2/24，否则是不通的

两台电脑之间的网络包，包含 MAC 层，要完整
到此为止，两台电脑已经构成了一个最小的局域网，也即LAN。可以玩联机局域网游戏

怎么把三台电脑连在一起呢？
Hub(也就是集线器):
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(Hub 采取的是广播的模式)。这是第一层物理层联通的方案.

第二层（数据链路层）

1.如果每一台电脑发出的包，宿舍的每个电脑都能收到，那就麻烦了。这就需要解决几个问题：
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1. 这个包是发给谁的？谁应该接收？
2. 大家都在发，会不会产生混乱？有没有谁先发、谁后发的规则？
3. 如果发送的时候出现了错误，怎么办？
//这几个问题，都是第二层，数据链路层，也即 MAC 层要解决的问题

MAC:
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

1.这解决的是第二个问题。这个问题中的规则，学名叫多路访问
2.有很多算法可以解决这个问题。就像车管所管束马路上跑的车，能想的办法都想过了
//比如接下来这三种方式
1.方式一：分多个车道。每个车一个车道，你走你的，我走我的。这在计算机网络里叫作信道划分
2.方式二：今天单号出行，明天双号出行，轮着来。这在计算机网络里叫作轮流协议；
3.方式三：不管三七二十一，有事儿先出门，发现特堵，就回去。错过高峰再出。我们叫作随机接入协议。著名的以太网，用的就是这个方式

解决了第二个问题，就是解决了媒体接入控制的问题，MAC 的问题也就解决好了。这和 MAC 地址没什么关系

接下来要解决第一个问题：发给谁，谁接收？
这里用到一个物理地址，叫作链路层地址。但是因为第二层主要解决媒体接入控制的问题，所以它常被称为MAC 地址。

1.这种组网的方法，对一个宿舍来说没有问题，但是一旦机器数目增多，问题就出现了.
2.因为 Hub 是广播的，不管某个接口是否需要，所有的 Bit 都会被发送出去，然后让主机来判断是不是需要.
3.把不需要的包转发过去，纯属浪费。看来Hub 这种不管三七二十一都转发的设备是不行了，需要点儿智能的

改进的原理：

1.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。
//谁能知道目标 MAC 地址是否就是连接某个口的电脑的 MAC 地址呢？
2.这就需要一个能把 MAC 头拿下来，检查一下目标 MAC 地址，然后根据策略转发的设备

交换机

1.交换机怎么知道每个口的电脑的 MAC 地址呢？这需要交换机会学习。
2.一台 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，它只能将包转发给出了来的那个口之外的其他所有的口。
3.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。
4.当交换机作为一个关卡一样，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。
5.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。

有了交换机，一般来说，你接个几十台、上百台机器打游戏，应该没啥问题。你可以组个战队了。能上网了，就可以玩网游了。