19、网卡与网桥

我们这一节的知识作为扩展，简单了解一下数据链路层除了有交换机之外，还有其他什么设备也工作在这一层，一个是网卡，一个是网桥。

在这其中，请注意，网卡又是一个比较特殊的存在，因为它不只是工作在数据链路层，它是工作在数据链路层和物理层这两层的。

我们先讲网卡，因为网卡在实际应用中起着至关重要的作用，没有网卡是上不了网的。

网卡的正式名称不叫网卡，而是叫“网络适配器”，那网卡的称呼是从何而来呢？这是在一开始的时候，尤其是台式计算机，它的主机箱里面装有一块很大的电路板，我们称作计算机的主板，主板上面不仅插着CPU、内存条各种芯片，还有一些扩展槽，扩展槽就是用来插声卡、显卡、网卡的地方。就是为了和声卡、显卡这些并列，所以就把网络适配器俗称为“网卡”。

现在的网卡一般都集成在了设备的内部，最多的就是笔记本电脑里面集成的网卡，有线网卡和无线网卡都有，有线网卡作用是电脑的RJ-45接口插上网线能上网，无线网卡更多的是用来接受WiFi信号进行上网。

网卡的功能，或者说网卡负责的工作，大概有以下这么两种：

第一，负责串/并行传输的转换。

因为计算机的网卡和局域网之间的通信是通过双绞线、电缆等这些线缆以串行方式传输的，而计算机内部的各个部件的通信是通过计算机主板上的I/O总线以并行方式传输的。所以网卡要担负起串/并行传输的转换。

第二，对数据帧进行发送缓存。

当计算机要发送数据出去的时候，经过TCP/IP协议栈一层层向下传递，由网卡进行数据的封装成帧，然后发送到网络中；

而当网卡收到一个数据帧的时候，首先检测这个数据帧是不是发给自己的，比如在一些广播环境的局域网中，收到一个不是目的地址不是自己的帧，由网卡自动把这个帧丢弃掉，如果此帧是发送给自己的，要检查这个帧有没有差错，如果有差错也丢弃掉。丢弃帧这个动作由网卡自行完成，不通知主机CPU。 如果这个帧是发给自己的，而且没有差错，就使用计算机的中断机制通知主机CPU，并向上交付到TCP/IP协议栈的网络层。

网桥这个设备，是应用于早期的局域网扩展的环境中，一般有两个端口，分别连着两个局域网，如下示意图。

网桥也是工作在数据链路层的，和集线器不一样，当网桥收到一个数据帧的时候，并不是向所有的接口转发这个帧，而是根据这个帧的目的MAC地址，查找网桥中的地址表，然后再决定把这个帧从哪一个接口转发出去。

如果收到的这个帧的目的地址仍然是本局域网，那么网桥将不转发，看着上面的图，如果主机1要给主机3发送信息，那么对于这个帧，网桥是不转发的，因为主机1和主机3都在LAN1中，如果要是主机1和主机5通信，它们不在同一个LAN里，那就要用到网桥转发这个帧了。

看完了上面网桥转发数据帧的过程，是不是感觉到网桥和交换机有点像了？这种感觉非常之正确，交换机就是在此基础上发展来的，交换机比网桥有了更多的接口，所以交换机又被称为“多端口的网桥”。

最后，简单介绍一下网桥的分类，一类是透明网桥，第二类是源路由网桥。

透明网桥，并不是说网桥这个设备是透明的，而是说它的路径选择功能是透明的。怎么理解这个透明呢，其实此处的“透明”的意思，和我们上节讲过的交换机的MAC地址学习的意思是同一个意思，也就是说透明网桥无须人工为它指定去往LAN1该往哪个端口发，去往LAN2该往哪个端口发，而是网桥插上电缆之后，通过一套自学习的过程，就可以自己学习到路径。

与之相对的是，源路由网桥，这种策略的核心思想不是靠网桥它自身的学习，而是靠人工给它指定路径，帧的发送者会在帧头的信息中指明这个帧要经过哪个网桥的那个端口发出去，最终发到哪。

另外，有两种特殊的情况：如果帧头中放的是空路由指示，那么所有的网桥都不转发这个帧，如果在帧头中放的是全路广播指示，那么所有的LAN上的所有主机都将收到这个广播帧。

关于网卡、网桥的知识就介绍这么多，整体来说并不是太重要的知识点。那么，截止到现在，我们局域网的数据链路层就全部学完了。下一节，我们讲广域网的数据链路层。

参考教材：雷震甲《网络工程师教程》第五版