MAC地址修改和多个MAC地址的问题
我们都知道MAC地址是网卡上的硬件地址，在网卡出厂的时候就烧录进去了，然后把这个网卡插入主板的插槽里面，网卡上的MAC地址就成为了这台计算机的MAC地址。这个MAC地址是全球唯一的，这么说的话，我们为什么还可以说去修改MAC地址呢？因为在计算机的实际工作中，我们完全可以通过修改注册表将计算机的MAC地址进行修改，我们可以不使用网卡上携带的MAC地址。
一般修改MAC地址的情况：
- 有的学校的校园网或者是企业网在进行建设网络的时候可能会将校园内的或者企业内的需要联网的接口都使用MAC地址进行绑定，这样就成了每个接口只能接固定的电脑进行上网。或者一个学院设置成了只允许在学校数据库里注册过的MAC地址进行上网。这个时候，如果你用另外的电脑想要联网，就需要通过修改MAC地址进行联网了，将你自己的MAC地址，修改成接口绑定的MAC地址，或者学院数据库里面注册过的MAC地址，就能进行连网了！！！
路由器和计算机的结构基本相同，路由器里面装的网卡的MAC地址只能作为某一个接口的地址，如果一个路由器有多个接口，那么证明它就有多个网卡，有多个MAC地址。
扩展以太网
- 距离扩展： 用双绞线连的网不能超过100m，利用光线连接可以扩展到几公里
- 数量上的扩展：利用集线器级联（也是在物理层上的扩展）
这样做的缺点：集线器级联 是网络中的计算机数量增加，但是就变成了一个大的冲突域，增大了碰撞的可能
- 在数据链路层：扩展局域网是使用网桥来进行扩展
网桥的原理：网桥通过学习帧的目的MAC地址对收到的帧进行转发和过滤。这样就可以对大的冲突域进行隔离。
如上图，A、B、C、D、E、F为六台计算机，他们分别连接到集线器，通过集线器和网桥连接起来，六台计算机就组成了一个局域网。
首先这个局域网开始进行工作，各台计算机相互通信之后，网桥就可以学习到各台计算机的MAC地址，并且记录在转发表里。之后各台计算机再进行通信，网桥就会依靠转发表。比如，A要与D通信，A发送出去的数据经过集线器到达B，到达C，到达接口1，B和C发现目的MAC地址不是自己，所以就直接把数据扔了。到达接口1的数据经过查表发现，目的MAC地址是D，而发送给D的数据需要从接口2发送出去，这个时候，数据经过网桥到达D；如果是A要与B通信，数据同样会到达B，到达C，到达接口1，这个时候接口1查表发现B就在接口1的这边，不用过桥，所以接口1就直接把数据帧丢弃了。
网桥是通过内部的接口管理软件和网桥协议实体来完成上述操作的。
使用网桥的好处：
- 过滤通信量，增大吞吐量：网桥把多个网段连接成一个以太网，但是每个网段都是隔离开的冲突域。
- 扩大了物理范围，增加了以太网上计算机的数目
- 可以互联不同物理层，不同MAC子层和不同速率的以太网
- 增加了可靠性
使用网桥的缺点：
- 由于网桥对接收到的帧要先处处和查找转发表，然后再转发，而且再转发之前，还必须先执行CSMA/CD算法，增加了时延。
- 在MAC子层并没有流量控制功能
- 网桥只适合用户不太多和同林良不太大的以太网，否则有时还会因为传播过多的广播信息而产生网络拥塞，即广播风暴。
网桥的类型：
- 透明网桥：其标准是IEEE 802.1D，接入局域网就可以使用，具有自学习的功能来自己将学习到的MAC地址填入转发表中
- 源路由网桥：在发送帧时，把详细的路由信息放在帧的首部。
源站发现路由信息的机制：源站为了发现合适的路由，以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧作为探测之用，发现帧会沿路记录所经过的路由，到达目的站后会携带路由信息返回。然后源站收到这些路由信息后，会从中选一条最佳路径。
发现帧的另一个作用就是帮助源站确定整个网络可以通过的帧的最大长度。源路由网桥对主机不是透明的，主机必须知道网桥的标识以及连接到哪一个网段上。
利用源路由网桥可以实现负载均衡。
- 多接口网桥——以太网交换机
1990年问世的交换式集线器，可明显的提高以太网的性能。通常称为以太网交换机或二层交换机，表明这种交换机工作在数据链路层。以太网交换机实际上就是一个多接口的网桥，计算机可以直接与交换机进行连接。能进行全双工通信，无碰撞传输。以太网交换机使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高。用户可以独占交换机接口带宽。
以太网的交换机的两种交换方式：
- 存储转发方式
- 直通方式
交换机的数据转发原理：
- 1、泛洪：交换机收到未知的单播帧或者广播帧就洪泛。（已知和未知指的是知不知道MAC地址）
- 2、转发：收到已知单播帧就转发。
- 3、丢弃：如果收到的帧坏了就丢弃掉。
刚开机，交换机接收到数据包后会先学习源MAC地址和端口号
如果MAC地址表中有目的MAC地址，则进行转发，如果没有则进行洪泛。
交换机的智能原因：交换机中有MAC地址表，通过这张表转发数据。
老化时间：300s 如果没有数据流量通过将老化。
交换机只学源MAC。全F的MAC地址永远不会在MAC地址表中出现。
利用交换机可以很方便地实现虚拟局域网（VLAN），IEEE 802.1Q 标准定义了VLAN，VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有某些共同的需求。每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站处于哪一个VLAN当中。
高速以太网
100BASE-T以太网
- 100BASE-T是利用集线器进行连接，在双绞线上传送基带信号的星型拓扑行以太网，与10BASE-T以太网原理完全相同。1995年IEEE 定义为快速以太网定义了新的标准，IEEE 802.1u。
由于发送速率提高，但在通信过程中仍然要保证参数a保持不变，所以根据公式：
可以看出，当数据率提高时，为保证a不变，快速以太网采用了缩短线缆最大长度的办法，这时，争用期就变为了5.12us，帧间最小间隔就是0.96us。
- 100BASE-T利用交换机进行连接，可以提供更好的服务质量，这个时候就不使用CSMA/CD协议，因为交换机能够进行全双工通信。
100Mb/s以太网物理层标准
| 名称 | 媒体 | 网段最大长度 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 100BASE-TX | 铜缆 | 100m | 两对UTP5类线或屏蔽双绞线STP |
| 100BASE-T4 | 铜缆 | 100m | 4对UTP3类线或5类线 |
| 100BASE-FX | 光纤 | 2000m | 两根光纤，发送和接收各用一根 |
吉比特以太网
1996年夏季吉比特以太网的产品已经问世，IEEE在1997年通过了吉比特以太网的标准802.3z，它在1998年成为了正式标准。
吉比特以太网的标准IEEE 802.3z有一下几个特点：
- 允许在1Gb/s下全双工和半双工两种工作方式工作
- 使用IEEE 802.3协议规定的帧格式
- 在半双工方式下，使用CSMA/CD协议
- 与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容
吉比特以太网物理层标准
| 名称 | 媒体 | 网段最大长度 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 1000BASE-SX | 光缆 | 550m | 多模光纤（50和62.5um） |
| 1000BASE-LX | 光缆 | 5000m | 单模光纤（10um）、多模光纤 |
| 1000BASE-CX | 铜缆 | 25m | 使用2对屏蔽双绞线电缆STP |
| 1000BASE-T | 铜缆 | 100m | 使用4对UTP5类线 |
吉比特以太网工作在半双工时，依然要进行碰撞检测，由于发送速率提高，采用了两种办法来解决：
- 载波延伸：为了保持最短帧长依旧是64个字节，利用载波延伸进行填充，达到争用期的512个字节
- 分组突发：当很多短帧需要发送时，第一个短帧要采用载波延伸来填充，随后的短帧则一个接一个的发送，他们之间只留有最小间隔，这样就形成一串分组的突发
10G以太网和100G以太网
帧格式与一开始的10M以太网完全相同，这是为了和之前的以太网能后兼容通信，10G以太网只工作在全双工方式，不存在争用问题。40G/100G以太网也只工作在全双工方式，100G以太网在使用单模光纤传输时，仍然可以达到40km的传输距离，但这时需要波分复用。
以太网从10M到10G甚至到100G的演进，证明了以太网是：
- 可扩展的（速率的提高）
- 灵活的（多种媒体、全/半双工、共享/交换）
- 易于安装
- 稳健性好