原创 数据链路层设备有哪些

数据链路层的设备与组件是指那些同时具有物理层和数据链路层功能的设备或组件。数据链路层的设备与组件主要有网卡、网桥和交换机。

　　网卡是局域网中提供各种网络设备与网络通信介质相连的接口，全名是网络接口卡，也叫网络适配器，其品种和质量的好坏直接影响网络的性能和网上所运行软件的效果。网卡作为一种I/O接口卡插在主机板的拓展槽上，其基本结构包括接口控制电路、数据缓冲器、数据链路控制、编码解码电路、内收发器、介质接口装置等6大部分。

　　网卡用于物理层和数据链路层。在数据链路层，网卡包含设备的物理地址用于执行特定网络系统结构所要求的数据格式化操作和介质接入操作的组件。作为操作系统和网卡之间接口的设备驱动器也是数据链路层的一部分。

　　各种网卡从外形上看都差不多，但不同类型的网卡其性能差别很大，甚至不能相互替代和兼容。必须保证网卡的类型和所使用的网络类型相匹配，这是一条基本的要求。按照网络技术分类网卡可分为以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡等，按照传输速率分类网卡可分为10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s和10Gb/s等多种速率的网卡。

　　驱动程序是连接操作系统和硬件设备的一套软件系统。网卡驱动程序是数据链路层上的组成部分，可以在网络控制面板上找到，并实现对网卡的控制。大部分数据链路层的工作由网卡或交换机内部的芯片来完成。然而，设备驱动程序作为数据链路层的一部分，主要用于充当网卡和网络层之间的接口。因而，网卡驱动程序为网络中的操作而进行的正确配置和优化措施就显得尤为重要。

　　一些网卡能够工作在很多模式下。这种网卡可以被设计成依据所连接的设备自动选择最佳工作模式。网卡通常能够兼容的工作模式有如下几种：10Mb/s半双工、10Mb/s全双工、100Mb/s半双工、100Mb/s全双工。

　　每一网卡在出厂时都被分配了一个全球唯一的地址标识，该标识被称为网卡地址或媒体访问控制地址，由于该地址是固化在网卡上的，所以又被称为物理地址或硬件地址。网卡由48bit长度的二进制数组成。

　　网桥（Bridge）是早期的两端口二层网络设备，用来连接不同网段。网桥的两个端口分别有一条独立的交换信道，不是共享一条背板总线，可隔离冲突域。网桥比集线器（Hub）性能更好，集线器上各端口都是共享同一条背板总线的。后来，网桥被具有更多端口、同时也可隔离冲突域的交换机（Switch）所取代。

　　1．网桥在数据链路层上实现局域网互连；

　　2．网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络

　　3．网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信；

　　4．网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议

　　5．网桥可以分隔两个网络之间的通信量，有利于改善互连网络的性能与安全性。

　　网桥将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层，不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网络1和网络2通过网桥连接后，网桥接收网络1发送的数据包，检查数据包中的地址，如果地址属于网络1，它就将其放弃，相反，如果是网络2的地址，它就继续发送给网络2.这样可利用网桥隔离信息，将同一个网络号划分成多个网段（属于同一个网络号），隔离出安全网段，防止其他网段内的用户非法访问。由于网络的分段，各网段相对独立（属于同一个网络号），一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。

　　网桥可以是专门硬件设备，也可以由计算机加装的网桥软件来实现，这时计算机上会安装多个网络适配器（网卡）。

　　网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器，然而它能提供智能化连接服务，即根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。网桥对站点所处网段的了解是靠“自学习”实现的，有透明网桥、转换网桥、封装网桥、源路由选择网桥。网桥示意如图1所示。

图一

　　交换机也是工作在数据链路层的网络互连设备，是局域网组网中最常用也是最主要的网络设备之一。交换机的种类很多，如以太网交换机、FDDI交换机、帧中继交换机、ATM交换机和令牌交换机等。

　　（1）交换机的功能

　　所有交换机的基本功能都是相同的，即接收帧、寻找通向目的地址的端口、发送帧。

　　（2）交换机的工作方式

　　一些交换机在发送帧前，可以帮助网络检查更多的帧信息，而不仅仅是检查源地址和目的地址。正是基于这些区别，交换机有4种方式。

　　1）直通交换

　　2）无碎片帧交换

　　3）存储转发交换

　　4）自适应交换

　　5）交换机和集线器的比较