3.1以太网卡
网络接口卡（Network Interface Card，NIC）：通常称为网卡，是计算机、交换机、路由器等网络设备与外部网络世界相连的关键部件。
网卡分为很多种：例如 令牌环接口卡、FDDI接口卡、以太网接口卡等等。
以太网接口卡，简称：以太网卡、以太卡
网卡的主要工作原理是整理计算机上发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。
逻辑上，网卡包含7个功能模块：CU（control Unit，控制单元）、OB（output buffer，输出缓存）、IB（input buffer，输入缓存）、LC（line coder，线性编码器），LD（line decoder，线性解码器）、TX（transmitter，发射器）、RX（receiver，接收器）
计算机通过网卡发送信息流程：
应用软件产生原始数据----原始数据经过TCP/IP协议中的应、传、网层处理后，得到一个一个的数据包（Package）------网络层将这些数据包传给网卡CU------CU将每个数据包封装成帧（Frame，以太网中就是以太帧，Ethernet Frame，见3.2）-----之后CU将这些帧传给OB------OB将帧排成队列，将帧传给LC------LC会对接受到的帧进行编码，逻辑上，一个帧就是长度有限的“0”和“1”，LC编码就是讲这些帧对应的物理状态实现转换，并将这些信号传给TX------TX接受到物理信号，对物理型号的功率进行调整，然后再发送出去，例如双绞线。
计算机通过网卡接受信息流程：
RX从传输介质（例如双绞线）接受到信号，物理信号，对信号功率进行调整以后传给LD------LD对接受到的信号进行解码，就是将物理信号转换成“0”和“1”的组合，以帧为单位传给IB------IB对接受到的帧进行排列，之后传给CU-------CU对帧进行分析处理，一个帧的处理结果有且只有两种结果：①直接将帧丢弃 ②将帧的帧头和帧尾去掉，得到数据包，然后将数据包上传给TCP/IP模型的网络层------经过网络层、传输层、应用层的处理，被应用软件使用。
3.1.2 交换机上的网卡
一台交换机上有多个用来转发数据的网络接口（网口），每个网口总有一个网卡跟他对应。
需要说明的是：如果一台计算机上有多个端口（网口），一般这些网口都是以独立器件的形式出现。而在交换机上，网卡一般都是以集成芯片的形式出现的。
3.2以太网帧
IEEE802项目 ：美国电气电子工程师协会（IEEE），在1980年2月（802）指定的标准化项目。
IEEE802旨在指定一系列局域网LAN标准：以太网标准（802.3）、令牌环网络标准（802.5）、令牌总线网络标准（802.4）
凡是符合IEEE802标准的网卡，都必须有一个MAC地址（Mdeium Access Control）。不遵从IEEE802标准的网卡不需要有MAC地址。
MAC地址长度为48bit（6个字节），具有全球唯一性。
MAC地址的组成：
制造商跟IEEE申请，获得一个长度为24bit的厂商代码，也称为：OUI。之后厂商生产好网卡后，会将每一个网卡中烧录一个48bit的BIA地址，BIA地址的前三位就是该制造商的OUI，后三个字节由厂商自己决定。无法更改，只能读取。
OUI：organizationally-Unique Identifier
BIA：Burned-In Address，固化地址
BIA只是MAC地址的一种，更准确说，MAC地址是一种单播MAC地址。MAC地址一共分三类：单播MAC地址、组播MAC地址、广播MAC地址。
1.单播MAC地址是指第一个字节的最低位是0的MAC地址。代表了一块特定的网卡。
2.组播MAC地址是指第一个字节的最低位是1的MAC地址。代表了一组网卡。
3.广播MAC地址是指每一个比特都是1的MAC地址。广播MAC地址是组播MAC地址的一个特例。代表了所有网卡。
MAC地址是有48bit。为了方便，通常采用十六进制数的方式标识一个MAC地址。每两个十六进制数1组（即一个字节）。一共六组，中间使用“-”或者“：”来连接。也可以使用每四位十六进制一组。
3.2.1 以太帧的格式
以太网技术所用的帧，称为以太网帧，或者以太帧（Ethernet Frame）
以太帧有两个标准：一个是由IEEE802.3定义，称为IEEE802.3格式；一个是由DEC、Intel、Xerox三家公司联合定义，称为Ethernet II格式，也称为：DIX格式。
两种格式存在一定的差别，但是都可以用在以太网。DIX格式用的更广泛一些。承载了某些特殊协议信息的以太帧采用IEEE802.3格式。
帧格式
- Ethernet II
是DIX以太网联盟推出的，它由6个字节的目的MAC地址，6个字节的源MAC地址，2个字节的类型域（用于表示装在这个Frame、里面数据的类型)，以上为Frame Header,接下来是46--1500 字节的数据，和4字节的帧校验CRC）
- IEEE 802.3/802.2
802.3的Frame Header和Ethernet II的帧头有所不同，它把EthernetII类型域变成了长度域(与Novell Ethernet相同)。其中又引入802.2协议(LLC)在802.3帧头后面添加了一个LLC首部,由DSAP(Destination Service Access Point) 1 byte,SSAP(Source SAP) 1 byte,一个控制域 1 byte! SAP用于表示帧的上层协议。
根据目的MAC地址的种类不同，以太帧可以分为三类：单播以太帧、组播以太帧、广播以太帧
3.3 以太网交换机
3.3.1 三种转发操作
交换机（Switch）会对通过传输介质进入其端口的每一个帧都进行转发操作，交换机的基本作用就是用来转发帧的。
转发操作有三种：泛洪（Flooding）、转发（Forwarding）、丢弃（Discarding）。
泛洪（Flooding）：一对多的转发行为，从某一端口进来的帧，通过其他端口转发出去。
转发（Forwarding）：一对一的转发行为，从某一端口进来的帧，通过另外一个端口转发出去。
丢弃（Discarding）：交换机直接吧某一端口进来的帧直接丢弃，不进行转发。
3.3.2 交换机的工作原理（转发原理）
后面有详细的讲解整个工作流程，可以参考《HCNA网络技术学习指南》P66-P70
其他重要的知识点：
⒈如果计算机的网卡接受到一个单播帧，会将该单播帧的目的MAC和自己的MAC地址做一个比较，如果相同，会将该单播帧中的载荷数据送至网络层进行处理；否则直接丢弃。
2.当计算机的网卡接受到一个广播帧，会直接根据该广播帧的类型字段直接上送到响应的模块进行处理。
3.交换机的网卡接受到单播帧时，不会将该单播帧的目的MAC和自己的MAC地址做一个比较，而是直接去查MAC表，然后做出处理动作。
4.交换机的网卡接受到一个广播帧，直接对该广播帧进行一个泛洪操作。
3.3.3 多交换机的数据转发实例：
后面有详细的讲解整个工作流程，可以参考《HCNA网络技术学习指南》P70-P75
《HCNA网络技术学习指南》 具体下载地址： http://h5ip.cn/rcee
3.4 MAC地址表
MAC地址表也被称为MAC地址映射表，每一个条目被称为一个地址表项。
MAC地址表要设计老化机制的原因：
1.现实中，交换机或计算机在网络中的位置可能会发生变化。当发生变化以后，原本MAC交换机中的地址表项可能就会错误地反应当前MAC地址和端口的映射关系。
2.MAC地址表项中的项目太多，交换机查一次所需要的时间就会太长（交换机为了决定对单播帧实施某种操作，需要时间去查找），交换机的转发速度会受到一定的影响。
MAC地址表的老化机制：
设置一个倒数机制。当表中不存在这样一个地址表时，新建这个地址表，并将开始倒数计时，默认值为300s；
当表中已经存在这样一个地址表，则将其内容进行更新，同时将倒计时重置为300s
当倒计时中的时间降为0时，删除该表项（老化掉了）
由此可见，倒计时的初始值越小，该MAC地址表的动态性越强，但是太小或者太大都是不理想的。
现实中，一台低档的交换机的MAC地址表通常最多可以存放数千条地址表项。中档：数万条。高档：几十万条。
计算机中的MAC地址表没有老化机制。
3.5 ARP
ARP：Address Resolution Protocol 地址解析协议，属于网络层协议
其基本作用是：根据已知的IP地址获得其对应的MAC地址
每一台主机在本地的ARP 报文缓冲区里都会维护一张ARP 列表，里面存放的是IP 地址与MAC 地址的映射关系。
工作过程：
1.当源主机向目标主机发送数据包时，在数据链路层传输时需要知道目标主机的MAC 地址。因此，源主机 会首先在本地的ARP 列表中查询该目标主机IP 地址所对应的MAC 地址。
如果存在，则说明查询成功，于是源主机便向这个MAC 地址发送数据包即可。
如果不存在，源主机会在本地网段内发起一个ARP 请求的广播包，用来查询目标主机IP 地址对应的MAC 地址。
2.于是，在本地网段内的所有主机都会收到这个ARP 请求包。当主机收到这个ARP 请求包后，会首先提取出ARP 请求包里面的目标主机IP地址，查看这个IP 是否与自己的IP 一致，如果不一致，则丢弃这个请求包，ARP缓存中保存下源主机的MAC地址和IP地址对。如果一致，则该主机便会将这个请求包里的源主机IP 地址和源主机MAC 地址一添加到本地的ARP 列表中（如果已经存在了，便会覆盖它）。然后，这台主机便会返回一个单播帧包含了本机MAC 地址的ARP 响应数据包给源主机，告诉它自己的MAC 地址。
3.源主机收到这个ARP 响应数据包后，将目标主机的IP 地址和MAC 地址一添加到自己的ARP 列表中。然后，便根据此信息进行数据的传输。如果源主机一直得不到ARP 响应数据包，则说明ARP 查询失败。
同时，ARP缓存表也具有动态机制，生存期默认时间是180s，可以修改。
3.5.1 ARP的报文类型
硬件类型：表示硬件地址的类型，值为1表示以太网地址
协议类型：表示要映射的协议地址类型。它的值为0x0800表示IP地址类型
硬件地址长度和协议地址长度以字节为单位，对于以太网上的IP地址的ARP请求或应答来说，他们的值分别为6和4；
操作类型（op）:1表示ARP请求，2表示ARP应答
发送端MAC地址：发送方设备的硬件地址；
发送端IP地址：发送方设备的IP地址；
目标MAC地址：接收方设备的硬件地址。
目标IP地址：接收方设备的IP地址。