物理层和数据链路层

OSI 模型从最底部开始，底部是最接近硬件的部分。第 1 层是物理层数据链路层。这两层共同负责将原始比特传送到介质上，并可靠地交付给同一本地网络中的下一台设备。这两层是一切其他功能的基础，负责将电信号或光信号转换为可用的帧。

物理层负责将比特实际传输为信号。它涵盖电缆、连接器、电压级别、光脉冲和无线电波。它唯一关心的是在介质上传输原始的 1 和 0；它并不理解地址或含义。凡是可以实际触摸到的东西，例如电缆或端口，都属于物理层。

在第 1 层，数据只是一串编码为物理信号的比特。在铜缆中，比特表现为电压变化；在光纤中，比特表现为光脉冲；在 Wi-Fi 中，比特表现为无线电波。物理层规定 1 和 0 的表示方式，以便两端达成一致。如果这里出错，更高层就无法运行，因为比特根本无法正确到达。

数据链路层将原始比特组织成称为帧的结构化单元，并添加本地寻址和错误检查。它负责在同一本地网络段中的两台设备之间可靠地传送数据。第 1 层只是发送信号，而第 2 层为这些信号赋予结构和目的地，使本地通信更加可靠。

帧是数据链路层使用的数据单元。它用包含源硬件地址、目标硬件地址和错误检查值的首部与尾部封装数据。首部告诉下一台设备谁应该接收该帧；尾部让接收方验证帧是否完整到达。帧封装就是第 2 层为本地交付打包比特的方式。

第 2 层使用MAC 地址（介质访问控制）来标识本地网络中的设备。MAC 地址是烧录在网络适配器中的唯一硬件地址，写作六组十六进制数字。与 IP 地址不同，MAC 地址只在本地有效，并且与物理设备绑定。交换机利用它们将帧交付到 LAN 上正确的端口。

数据链路层使用尾部中称为帧校验序列的值检查每个帧是否存在错误。接收方会重新计算该值并进行比较；如果两者不同，就说明帧已损坏，接收方会将其丢弃。这可以检测由电气噪声或干扰造成的损坏。第 2 层的错误检测可以防止损坏的数据悄无声息地影响更高层。

数据链路层分为两部分：MAC子层负责控制对介质的访问并处理硬件寻址；LLC（逻辑链路控制）子层负责管理与上一层之间的通信。这种划分使同一个上层接口可以运行在许多不同的物理技术之上。硬件寻址和介质访问都属于 MAC 子层。

某些设备主要在这些层中运行。集线器和基本电缆工作在第 1 层，只负责传送信号。交换机工作在第 2 层，通过读取 MAC 地址将帧转发到正确的端口。了解设备工作在哪一层，可以帮助您判断它能做什么、不能做什么；在设计或修复网络时，这一点至关重要。

第 1 层和第 2 层只处理单一本地网络内部的通信。它们无法在不同网络之间传送数据，因为 MAC 地址并不是为全局路由而设计的。要从一个网络跨越到另一个网络，需要第 3 层和 IP 地址。这一边界正是更高层存在的原因，也解释了为什么连接不同网络的是路由器，而不是交换机。

物理层通过介质将原始比特作为信号发送出去，而数据链路层则将这些比特封装成带有MAC 地址并经过错误检查的帧，从而实现可靠的本地交付。集线器位于第 1 层，交换机位于第 2 层。这两层共同将电信号或光信号转换为同一网络中相邻设备之间值得信赖的通信。

数据链路层会为来自物理层的原始比特添加什么内容？

物理层（第 1 层）通过电缆、光纤或无线电将原始比特作为信号传输。数据链路层（第 2 层）将比特封装成带有MAC 地址和帧校验序列的帧，通过错误检测实现可靠的本地交付。第 2 层包含 MAC 和 LLC 子层。集线器工作在第 1 层，交换机工作在第 2 层。这些层只处理本地通信；跨越网络则需要第 3 层。