數(shù)據(jù)鏈路層的知識點：
1、數(shù)據(jù)鏈路層為網(wǎng)絡層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸；
2、基本數(shù)據(jù)單位為幀；
3、主要的協(xié)議：以太網(wǎng)協(xié)議；
4、兩個重要設備名稱：網(wǎng)橋和交換機。
不同的協(xié)議層對數(shù)據(jù)包有不同的稱謂，在傳輸層叫做段（segment），在網(wǎng)絡層叫做數(shù)據(jù)報（datagram），在鏈路層叫做幀（frame）。數(shù)據(jù)封裝成幀后發(fā)到傳輸介質(zhì)上，到達目的主機后每層協(xié)議再剝掉相應的首部，最后將應用層數(shù)據(jù)交給應用程序處理。
如果兩臺計算機在不同的網(wǎng)段中，那么數(shù)據(jù)從一臺計算機到另一臺計算機傳輸過程中要經(jīng)過一個或多個路由器，如下圖所示：
其實在鏈路層之下還有物理層，指的是電信號的傳遞方式，比如現(xiàn)在以太網(wǎng)通用的網(wǎng)線（雙絞線）、早期以太網(wǎng)采用的的同軸電纜（現(xiàn)在主要用于有線電視）、光纖等都屬于物理層的概念。物理層的能力決定了最大傳輸速率、傳輸距離、抗干擾性等。集線器（Hub）是工作在物理層的網(wǎng)絡設備，用于雙絞線的連接和信號中繼（將已衰減的信號再次放大使之傳得更遠）。
鏈路層有以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等標準，鏈路層負責網(wǎng)卡設備的驅(qū)動、幀同步（就是說從網(wǎng)線上檢測到什么信號算作新幀的開始）、沖突檢測（如果檢測到?jīng)_突就自動重發(fā)）、數(shù)據(jù)差錯校驗等工作。交換機是工作在鏈路層的網(wǎng)絡設備，可以在不同的鏈路層網(wǎng)絡之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀（比如十兆以太網(wǎng)和百兆以太網(wǎng)之間、以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)之間），由于不同鏈路層的幀格式不同，交換機要將進來的數(shù)據(jù)包拆掉鏈路層首部重新封裝之后再轉(zhuǎn)發(fā)。
目的主機收到數(shù)據(jù)包后，如何經(jīng)過各層協(xié)議棧最后到達應用程序呢？整個過程如下圖所示。
以太網(wǎng)驅(qū)動程序首先根據(jù)以太網(wǎng)首部中的“上層協(xié)議”字段確定該數(shù)據(jù)幀的有效載荷（payload，指除去協(xié)議首部之外實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)）是IP、ARP還是RARP協(xié)議的數(shù)據(jù)報，然后交給相應的協(xié)議處理。假如是IP數(shù)據(jù)報，IP協(xié)議再根據(jù)IP首部中的“上層協(xié)議”字段確定該數(shù)據(jù)報的有效載荷是TCP、UDP、ICMP還是IGMP，然后交給相應的協(xié)議處理。假如是TCP段或UDP段，TCP或UDP協(xié)議再根據(jù)TCP首部或UDP首部的“端口號”字段確定應該將應用層數(shù)據(jù)交給哪個用戶進程。IP地址是標識網(wǎng)絡中不同主機的地址，而端口號就是同一臺主機上標識不同進程的地址，IP地址和端口號合起來標識網(wǎng)絡中唯一的進程。
注意，雖然IP、ARP和RARP數(shù)據(jù)報都需要以太網(wǎng)驅(qū)動程序來封裝成幀，但是從功能上劃分，ARP和RARP屬于鏈路層，IP屬于網(wǎng)絡層。雖然ICMP、IGMP、TCP、UDP的數(shù)據(jù)都需要IP協(xié)議來封裝成數(shù)據(jù)報，但是從功能上劃分，ICMP、IGMP與IP同屬于網(wǎng)絡層，TCP和UDP屬于傳輸層。本文對RARP、ICMP、IGMP協(xié)議不做進一步介紹，有興趣的讀者可以看參考資料。
1.基本功能
設計數(shù)據(jù)鏈路層的原因
1、在原始的物理線路上傳輸數(shù)據(jù)信號是有差錯的。
2、設計數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的就是在原始的、有差錯的物理傳輸線路的基礎上，采取差錯檢測、差錯控制與流量控制等方法，將有差錯的物理線路改進成邏輯上無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，向網(wǎng)絡層提供高質(zhì)量的服務。
3、從網(wǎng)絡參考模型的角度看，物理層之上的各層都有改善數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的責任，數(shù)據(jù)鏈路層是最重要的一層。
數(shù)據(jù)鏈路層的最基本的功能是向該層用戶提供透明的和可靠的數(shù)據(jù)傳送基本服務。透明性是指該層上傳輸?shù)?span style="color:#136ec2">數(shù)據(jù)的內(nèi)容、格式及編碼沒有限制，也沒有必要解釋信息結(jié)構(gòu)的意義；可靠的傳輸使用戶免去對丟失信息、干擾信息及順序不正確等的擔心。在物理層中這些情況都可能發(fā)生，在數(shù)據(jù)鏈路層中必須用糾錯碼來檢錯與糾錯。數(shù)據(jù)鏈路層是對物理層傳輸原始比特流的功能的加強，將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成為邏輯上無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，使之對網(wǎng)絡層表現(xiàn)為一無差錯的線路。如果您想用盡量少的詞來記住數(shù)據(jù)鏈路層，那就是：“幀和介質(zhì)訪問控制”。
在TCP/IP協(xié)議族中，數(shù)據(jù)鏈路層主要有三個目的：
1）為IP模塊發(fā)送和接收數(shù)據(jù)
2）為ARP模塊發(fā)送ARP請求和接收ARP應答
3）為RARP模塊發(fā)送RARP請求和接收RARP應答
TCP/IP支持多種不同的鏈路層協(xié)議，這取決于網(wǎng)絡所使用的硬件，如以太網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)，F(xiàn)DDI(光纖分布式數(shù)據(jù)接口）及RS-232串行線路等。
數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元——幀：將IP層（網(wǎng)絡層）的數(shù)據(jù)報添加首部和尾部封裝成幀。
數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議有許多種，都會解決三個基本問題，封裝成幀，透明傳輸，差錯檢測。
幀同步：從接收到的比特流中準確區(qū)分幀的邊界
為了使傳輸中發(fā)生差錯后只將有錯的有限數(shù)據(jù)進行重發(fā)，數(shù)據(jù)鏈路層將比特流組合成以幀為單位傳送。每個幀除了要傳送的數(shù)據(jù)外，還包括校驗碼，以使接收方能發(fā)現(xiàn)傳輸中的差錯。幀的組織結(jié)構(gòu)必須設計成使接收方能夠 明確地從物理層收到的比特流中對其進行識別，也即能從比特流中區(qū)分出幀的起始與終止，這就是幀同步要解決的問題。由于網(wǎng)絡傳輸中很難保證計時的正確和一致，所以不可采用依靠時間間隔關(guān)系來確定一幀的起始與終止的方法。
（1）字節(jié)計數(shù)法：這是一種以一個特殊字符表示一幀的起始并以一個專門字段來標明幀內(nèi)字節(jié)數(shù)的幀同步方法。接收方可以通過對該特殊字符的識別從比特流中區(qū)分出幀的起始并從專門字段中獲知該幀中隨后跟隨的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，從而可確定出幀的終止位置。面向字節(jié)計數(shù)的同步規(guī)程的典型代表是DEC公司的數(shù)字數(shù)據(jù)通信報文協(xié)議DDCMP（Digital Data Communications Message Protocol）。DDCMP采用的幀格式如圖3-1。
控制字符SOH標志數(shù)據(jù)幀的起始。實際傳輸中，SOH前還要以兩個或更多個同步字符來確定一幀的起始，有時也允許本幀的頭緊接著上幀的尾，此時兩幀間就不必再加同步字符。 count字段共有14位，用以指示幀中數(shù)據(jù)段中數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，14位二進制數(shù)的最大值為2-1=16383，所以數(shù)據(jù)最大長度為8×16383=131064。DDCMP協(xié)議就是靠這個字節(jié)計數(shù)來確定幀的終止位置的。DDCMP幀格式中的ACK、SEG、ADDR及FLAG中的第2位，CRC1、CRC2分別對標題部分和數(shù)據(jù)部分進行雙重校驗，強調(diào)標題部分單獨校驗的原因是，一旦標題部分中的CONUT字段出錯，即失卻了幀邊界劃分的依據(jù)，將造成災難性的后果。由于采用字符計數(shù)方法來確定幀的終止邊界不會引起數(shù)據(jù)及其它信息的混淆，因而不必采用任何措施便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明性（即任何數(shù)據(jù)均可不受限制地傳輸）。
（2）使用字符填充的首尾定界符法：該法用一些特定的字符來定界一幀的起始與終止，為了不使數(shù)據(jù)信息位中出現(xiàn)的與特定字符相同的字符被誤判為幀的首尾定界符，可以在這種數(shù)據(jù)字符前填充一個轉(zhuǎn)義控制字符（DLE）以示區(qū)別，從而達到數(shù)據(jù)的透明性。但這種方法使用起來比較麻煩，而且所用的特定字符過份依賴于所采用的字符編碼集，兼容性比較差。
（3）使用比特填充的首尾標志法：該法以一組特定的比特模式（如01111110）來標志一幀的起始與終止。本章稍后要詳細介紹的HDLC規(guī)程即采用該法。為了不使信息位中出現(xiàn)的與特定比特模式相似的比特串被誤判為幀的首尾標志，可以采用比特填充的方法。比如，采用特定模式01111110，則對信息位中的任何連續(xù)出現(xiàn)的五個“1”，發(fā)送方自動在其后插入一個“0”，而接收則做該過程的逆操作，即每接收到連續(xù)五個“1”，則自動刪去其后所跟的“0”，以此恢復原始信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸的透明性。比特填充很容易由硬件來實現(xiàn)，性能優(yōu)于字符填充方法。
（4）違法編碼法：該法在物理層采用特定的比特編碼方法時采用。例如，一種被稱作曼徹斯特編碼的方法，是將數(shù)據(jù)比特“1”編碼成“高－低”電平對，而將數(shù)據(jù)比特“0”編碼成“低－高”電平對。而“高－高”電平對和“低－低”電平對在數(shù)據(jù)比特中是違法的。可以借用這些違法編碼序列來定界幀的起始與終止。局域網(wǎng)IEEE 802標準中就采用了這種方法。違法編碼法不需要任何填充技術(shù)，便能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明性，但它只適用于采用冗余編碼的特殊編碼環(huán)境。由于字節(jié)計數(shù)法中COUNT字段的脆弱性以及字符填充法實現(xiàn)上的復雜性和不兼容性，較普遍使用的幀同步法是比特填充和違法編碼法。
一個實用的通信系統(tǒng)必須具備發(fā)現(xiàn)（即檢測）這種差錯的能力，并采取某種措施糾正之，使差錯被控制在所能允許的盡可能小的范圍內(nèi)，這就是差錯控制過程，也是數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能之一。對差錯編碼（如奇偶校驗碼，檢查和或CRC）的檢查，可以判定一幀在傳輸過程中是否發(fā)生了錯誤。一旦發(fā)現(xiàn)錯誤，一般可以采用反饋重發(fā)的方法來糾正。這就要求接收方收完一幀后，向發(fā)送方反饋一個接收是否正確的信息，使發(fā)送方所在此作出是不需要重新發(fā)送的決定，也即發(fā)送方僅當收到接收方已正確接收的反饋信號后才能認為該幀已經(jīng)正確發(fā)送完畢，否則需要重新發(fā)送直至正確為止。物理信道的突發(fā)噪聲可能完全“淹沒”一幀，即使得整個數(shù)據(jù)幀或反饋信息幀丟失，這將導致發(fā)送方永遠收不到接收方發(fā)來的反饋信息，從而使傳輸過程停滯.為了避免出現(xiàn)這種情況，通常引入計時器(Timer)來限定接收方發(fā)回反饋信息的時間間隔，當發(fā)送方發(fā)送一幀的同時也啟動計時器，若在限定時間間隔內(nèi)未能收到接收方的反饋信息，即計時器超時(Timeout)，則可認為傳的幀已出錯或丟失，繼而要重新發(fā)送。由于同一幀數(shù)據(jù)可能被重復發(fā)送多次，就可能引起接收方多次收到同一幀并將其遞交給網(wǎng)絡層的危險。為了防止發(fā)生這種危險，可以采用對發(fā)送的幀編號的方法，即賦予每幀一個序號，從而使接收方能從該序號來區(qū)分是新發(fā)送來的幀還是已經(jīng)接收但又重新發(fā)送來的幀,以此來確定要不要將接收到的幀遞交給網(wǎng)絡層。數(shù)據(jù)鏈路層通過使用計數(shù)器和序號來保證每幀最終都被正確地遞交給目標網(wǎng)絡層一次。
流量控制：收發(fā)雙方速度保持協(xié)調(diào)
流量控制并不是數(shù)據(jù)鏈路層所特有的功能，許多高層協(xié)議中也提供流時控功能，只不過流量控制的對象不同而已。比如，對于數(shù)據(jù)鏈路層來說，控制的是相鄰兩節(jié)點之間數(shù)據(jù)鏈路上的流量，而對于運輸層來說，控制的則是從源到最終目的之間端的流量。由于收發(fā)雙方各自使用的設備工作速率和緩沖存儲的空間的差異，可能出現(xiàn)發(fā)送方發(fā)送能力大于接收方接收能力的現(xiàn)象，如若此時不對發(fā)送方的發(fā)送速率（也即鏈路上的信息流量）作適當?shù)南拗疲懊鎭聿患敖邮盏膸瑢⒈缓竺娌粩喟l(fā)送來的幀“淹沒”，從而造成幀的丟失而出錯。由此可見，流量控制實際上是對發(fā)送方數(shù)據(jù)流量的控制，使其發(fā)送率不致超過接收方所能承受的能力。這個過程需要通過某種反饋機制使發(fā)送方知道接收方是否能跟上發(fā)送方，也即需要有一些規(guī)則使得發(fā)送方知道在什么情況下可以接著發(fā)送下一幀，而在什么情況下必須暫停發(fā)送，以等待收到某種反饋信息后繼續(xù)發(fā)送。
鏈路管理：數(shù)據(jù)鏈路的建立，維持，釋放
鏈路管理功能主要用于面向連接的服務。當鏈路兩端的節(jié)點要進行通信前，必須首先確認對方已處于就緒狀態(tài)，并交換一些必要的信息以對幀序號初始化，然后才能建立連接，在傳輸過程中則要能維持該連接。如果出現(xiàn)差錯，需要重新初始化，重新自動建立連接。傳輸完畢后則要釋放連接。數(shù)據(jù)連路層連接的建立維持和釋放就稱作鏈路管理。在多個站點共享同一物理信道的情況下（例如在LAN中）如何在要求通信的站點間分配和管理信道也屬于數(shù)據(jù)鏈路層管理的范疇。
2.主要協(xié)議
數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議有：
(1)點對點ppp協(xié)議（Point-to-Point Protocol)，是從SLIP的替代品。他們都提供了一種低速接入的解決方案。
(2)以太網(wǎng)（Ethernet);
(3)高級數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(High-Level Data Link Protocol);
(4) 幀中繼（Frame Relay);
(5) 異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode);
以太網(wǎng)協(xié)議并不是第二層的唯一協(xié)議，但卻是最常用的。就好比英語不是大家說的唯一語言，但卻是最常用的。
3.常用的數(shù)據(jù)鏈路層
TCP/IP支持多種不同的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，這取決于網(wǎng)絡使用的硬件，如以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI等局域網(wǎng)，串行線路、X.25、幀中繼FR、ATM等廣域網(wǎng)。
早期，由于各網(wǎng)絡公司的競爭，局域網(wǎng)沒有形成統(tǒng)一標準，為了將各種局域網(wǎng)融合，將鏈路層拆分成兩層，邏輯鏈路層（LLC）和媒體接入控制（MAC）（802.3封裝：SAP），
90年代，以太網(wǎng)取得壟斷地位，以太網(wǎng)成為局域網(wǎng)代名詞。數(shù)據(jù)鏈路層僅需要MAC層，采用以太網(wǎng)幀格式(Ethernet V2封裝：ARPA)。
4.以太網(wǎng)和IEEE802的封裝
以太網(wǎng)Ethernet: 1980年，數(shù)字設備公司（DEC）、Intel公司、施樂（Xerox)公司推出了DIX V1.0標準。1982年又推出了DIX V2.0標準，也就是現(xiàn)在通常所說的Ethernet II, 它采用了CSMA/CD（Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection）含沖突檢測的載波偵聽多路接入。
802.3：1985年，IEEE推出了"802.3 含沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）訪問方式和物理層規(guī)范"，即802.3CSMA/CD標準
如圖所示，顯示了兩種不同形式的封裝格式。最常使用的封裝格式是RFC894定義的格式。兩種幀格式均采用48bit(6 byte)的目的地址和源地址。
以太網(wǎng)的幀格式才有6字節(jié)的目的地址和源頭地址。幀長度字段是指它后續(xù)數(shù)據(jù)的字節(jié)長度，但不包括CRC校驗碼。這個長度是提供給上層協(xié)議的數(shù)據(jù)負載，也就是上層協(xié)議封裝的數(shù)據(jù)最長度不要超過以太網(wǎng)幀的數(shù)據(jù)長度。最小數(shù)據(jù)幀尾46，最大數(shù)據(jù)幀長為1500.
這兩個標準稍有不同，TCP/IP協(xié)議對這種情況的處理方式如下:
- 以太網(wǎng)的IP數(shù)據(jù)報封裝在RFC894中定義，而IEEE802網(wǎng)絡的IP數(shù)據(jù)報封裝在RFC1042中定義。
- 一臺主機一定要能發(fā)送和接收RFC894定義的數(shù)據(jù)報。
- 一臺主機可以接收RFC894和RFC1042的封裝格式的混合數(shù)據(jù)報。
- 一臺主機也許能夠發(fā)送RFC1042數(shù)據(jù)報。。如果主機能同時發(fā)送兩種類型的分組數(shù) 據(jù)，那么發(fā)送的分組必須是可以設置的，而且默認條件下必須是RFC 894分組。
可見，RFC1042在TCP/IP里面處于一個配角的地位。
以太網(wǎng)協(xié)議實現(xiàn)RFC894規(guī)定的功能，能發(fā)送和接收采用RFC894封裝格式的幀，同時也能夠兼容與RFC894混合的RFC1042(IEEE802)封裝格式的幀。
數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議還是很多的，有我們最常用的以太網(wǎng)（就是平時我們用的網(wǎng)卡）協(xié)議，也有不太常見的令牌環(huán)，還有FDDI，當然，還有國內(nèi)現(xiàn)在相當普及的PPP協(xié)議（就是adsl寬帶），以及一個loopback協(xié)議。
聯(lián)系linux里面的ifconfig -a命令，這個命令通常會得到如下的結(jié)果
em1 Link encap:Ethernet HWaddr 34:17:EB:BB:ED:93
inet addr:192.168.1.48 Bcast:192.168.1.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::3617:ebff:febb:ed93/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:847304 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:540883 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:1000
RX bytes:277120836 (264.2 MiB) TX bytes:195312995 (186.2 MiB)
Interrupt:20 Memory:f7c00000-f7c20000
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:3620024 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:3620024 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
RX bytes:1035581503 (987.6 MiB) TX bytes:1035581503 (987.6 MiB)
其中，em1就是以太網(wǎng)接口，而lo則是loopback接口。這也說明這個主機在網(wǎng)絡鏈路層上至少支持loopback協(xié)議和以太網(wǎng)協(xié)議。
注意有的網(wǎng)卡標識是eth0等
em=embedded device，表示系統(tǒng)識別出這塊網(wǎng)卡是集成在主板上的；而eth是傳統(tǒng)的以太網(wǎng)卡設備的命名機制。
環(huán)回接口（loopback）。平時我們用127.0.0.1來嘗試自己的機器服務器好使不好使。走的就是這個loopback接口。對于環(huán)回接口，有如下三點值得注意:
- 傳給環(huán)回地址（一般是127.0.0.1）的任何數(shù)據(jù)均作為I P輸入。
- 傳給廣播地址或多播地址的數(shù)據(jù)報復制一份傳給環(huán)回接口，然后送到以太網(wǎng)上。這是 因為廣播傳送和多播傳送的定義包含主機本身。
- 任何傳給該主機IP地址的數(shù)據(jù)均送到環(huán)回接口。
5.MTU最大傳輸單元
最大傳輸單元（Maximum Transmission Unit，MTU）是指一種通信協(xié)議的某一層上面所能通過的最大數(shù)據(jù)包大?。ㄒ宰止?jié)為單位）。
如果在IP層要傳輸一個數(shù)據(jù)報比鏈路層的MTU還大，那么IP層就會對這個數(shù)據(jù)報進行分片（fragmentation）。一個數(shù)據(jù)報會被分為若干片，每個分片的大小都小于或者等于鏈路層的MTU值。當同一網(wǎng)絡上的主機互相進行通信時，該網(wǎng)絡的MTU對通信雙方非常重要。但當主機間要通過很多網(wǎng)絡才能通信時，對通信雙方最重要的是通信 路徑中最小的MTU，因為在通信路徑上不同網(wǎng)絡的鏈路層MTU不同。通信路徑中最小的MTU被稱為路徑MTU。
網(wǎng)絡中一些常見鏈路層協(xié)議MTU的缺省數(shù)值如下：
- FDDI協(xié)議：4352字節(jié)
- 以太網(wǎng)（Ethernet）協(xié)議：1500字節(jié)
- PPPoE（ADSL）協(xié)議：1492字節(jié)
- X.25協(xié)議（Dial Up/Modem）：576字節(jié)
- Point-to-Point：4470字節(jié)
以太網(wǎng)和802.3對數(shù)據(jù)幀的長度有一個限制，其最大值分別是1500和1492字節(jié)。鏈路層的這個特性稱作MTU，最大傳輸單元，不同類型的網(wǎng)絡大多都有一個上限，這個值是根據(jù)硬件來確定的。
我們上面使用ifconfig就可以看到MTU.
也可以用netstat來打印出MTU的結(jié)果，比如鍵入netstat -in
Kernel Interface table
Iface MTU Met RX-OK RX-ERR RX-DRP RX-OVR TX-OK TX-ERR TX-DRP TX-OVR Flg
em1 1500 0 911211 0 0 0 582494 0 0 0 BMRU
lo 16436 0 3745238 0 0 0 3745238 0 0 0 LRU
就可以觀察到em1的MTU是1500。而lo（環(huán)回接口）的MTU則是16436。
6.二層設備-交換機/網(wǎng)橋
交換機：
二層交換機工作于OSI模型的第2層（數(shù)據(jù)鏈路層），故而稱為二層交換機。二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟，二層交換機屬數(shù)據(jù)鏈路層設備，可以識別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些MAC地址與對應的端口記錄在自己內(nèi)部的一個地址表中。
二層交換機一般只認幀中的源和目的MAC地址進行數(shù)據(jù)傳輸。根據(jù)MAC地址尋址，通過站表選擇路由，站表的建立和維護由交換機自動進行。而路由器屬于OSI第三層即網(wǎng)絡層設備，它根據(jù)IP地址進行尋址，通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。
（2） 再去讀取包頭中的目的
MAC地址，并在地址表中查找相應的端口；
（3） 如表中有與這目的MAC地址對應的端口，把數(shù)據(jù)包直接復制到這端口上；
（4） 如表中找不到相應的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當目的機器對源機器回應時，交換機又可以學習一目的MAC地址與哪個端口對應，在下次傳送數(shù)據(jù)時就不再需要對所有端口進行廣播了。
不斷的循環(huán)這個過程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學習到，二層
交換機就是這樣建立和維護它自己的地址表。
二層交換機最大的好處是快速：由于交換機只須識別幀中MAC地址，直接根據(jù)MAC地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡單，便于ASIC實現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。
但交換機的工作機制也帶來一些問題：
1.回路：根據(jù)交換機地址學習和站表建立算法，交換機之間不允許存在回路。一旦存在回路，必須啟動生成樹算法，阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而路由器的路由協(xié)議沒有這個問題，路由器之間可以有多條通路來平衡負載，提高可靠性。
2.負載集中：交換機之間只能有一條通路，使得信息集中在一條通信鏈路上，不能進行動態(tài)分配，以平衡負載。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點，OSPF路由協(xié)議算法不但能產(chǎn)生多條路由，而且能為不同的網(wǎng)絡應用選擇各自不同的最佳路由。
3.廣播控制：交換機只能縮小沖突域，而不能縮小廣播域。整個交換式網(wǎng)絡就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網(wǎng)絡。而路由器可以隔離廣播域，廣播報文不能通過路由器繼續(xù)進行廣播。
4.子網(wǎng)劃分：交換機只能識別MAC地址。MAC地址是物理地址，而且采用平坦的地址結(jié)構(gòu)，因此不能根據(jù)MAC地址來劃分子網(wǎng)。而路由器識別IP地址，IP地址由網(wǎng)絡管理員分配，是邏輯地址且IP地址具有層次結(jié)構(gòu)，被劃分成網(wǎng)絡號和主機號，可以非常方便地用于劃分子網(wǎng)，路由器的主要功能就是用于連接不同的網(wǎng)絡。
5.保密問題：雖說交換機也可以根據(jù)幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內(nèi)容對幀實施過濾，但路由器根據(jù)報文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等內(nèi)容對報文實施過濾，更加直觀方便。
6.介質(zhì)相關(guān)：交換機作為橋接設備也能完成不同鏈路層和物理層之間的轉(zhuǎn)換，但這種轉(zhuǎn)換過程比較復雜，不適合ASIC實現(xiàn)，勢必降低交換機的轉(zhuǎn)發(fā)速度。因此目前交換機主要完成相同或相似物理介質(zhì)和鏈路協(xié)議的網(wǎng)絡互連，而不會用來在物理介質(zhì)和鏈路層協(xié)議相差甚元的網(wǎng)絡之間進行互連。而路由器則不同，它主要用于不同網(wǎng)絡之間互連，因此能連接不同物理介質(zhì)、鏈路層協(xié)議和網(wǎng)絡層協(xié)議的網(wǎng)絡。路由器在功能上雖然占據(jù)了優(yōu)勢，但價格昂貴，報文轉(zhuǎn)發(fā)速度低。近幾年，交換機為提高性能做了許多改進，其中最突出的改進是虛擬網(wǎng)絡和三層交換。
網(wǎng)橋（Bridge）：
是一個局域網(wǎng)與另一個局域網(wǎng)之間建立連接的橋梁。屬于數(shù)據(jù)鏈路層的一種設備。網(wǎng)橋的作用是擴展網(wǎng)絡和通信手段，在各種傳輸介質(zhì)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信號，擴展網(wǎng)絡的距離，同時又有選擇地將現(xiàn)有地址的信號從一個傳輸介質(zhì)發(fā)送到另一個傳輸介質(zhì)，并能有效地限制兩個介質(zhì)系統(tǒng)中無關(guān)緊要的通信。
網(wǎng)橋可分為本地網(wǎng)橋和遠程網(wǎng)橋。本地網(wǎng)橋是指在傳輸介質(zhì)允許長度范圍內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)絡的網(wǎng)橋；遠程網(wǎng)橋是指連接的距離超過網(wǎng)絡的常規(guī)范圍時使用的遠程橋，通過遠程橋互聯(lián)的局域網(wǎng)將成為城域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。如果使用遠程網(wǎng)橋，則遠程橋必須成對出現(xiàn)。
