为什么我们需要以太网中的数据链路层？

Question

考虑一个典型的基本以太网，而不是使用VLAN.

我们有一堆电线和收发器连接着一些设备--物理层。在这一层，我们只能在直接连接的设备之间发送字节组--这不是很有用。

然后，我们有一个以太网网络由这些电线和收发器-数据链路层。在这一层，我们可以使用它的MAC地址向网络上的任何设备发送数据包。该层还为每个数据包添加了校验和，并添加了标识下一层协议的标记。“以太网路由器”(即交换机)在这个级别上路由数据包，并且有一些限制(例如没有循环)。

然后我们有一个由一个或多个以太网网络组成的IP网络。在这一层，我们可以使用其IP地址向网络上的任何设备发送数据包。该层还为每个数据包添加了校验和，并添加了标识下一层协议的标记。等等，听起来很耳熟。它还支持碎片化和更高级的路由。

在此基础上，我们运行TCP，UDP等.

等等，IP层可以做所有以太网数据链路层可以做的事情！那么为什么我们需要以太网数据链路层呢？为什么不直接通过以太网物理层在IP上运行TCP呢？

或者，为什么不扩展以太网数据链路层来做IP可以做的事情，然后在以太网数据链路层上运行TCP，而不使用IP呢？

Answer 1

首先，我想到的是当我们有很多用户并且他们在待命或交流时的情况。L2仍然更新他们的MAC并广播他们在那里。交通拥堵。以及类似NAT的服务:使用NAT，我们在网络中为多个用户提供了一个公共入口。

你是建议只使用L2吗?:)

Answer 2

以太网定义了在所有不同类型的物理信道上使用的通用格式。因此，它负责媒体接入，因此接入线路或卫星链路。L1为您提供了发送单个比特的方法。可能是无线电卫星有线什么的。这并不增加可靠性，例如用于无线通信的L2协议。它有时还定义了某些规则，以确保适当的无冲突通信。IP不做那样的事..。没有可靠性，没有碰撞检测和避免。这也是为什么TCP再次增加了一层可靠性。

如今，以星形拓扑为主，一条线只连接两个节点，如果您知道如何区分您发送的数据和您的对等发送的数据，那么以太网地址实际上就不那么重要了。但是，由于以太网来自一个存在总线拓扑的时代，所以有地址是非常重要的。否则，在公共汽车上收听的参与者无法判断包是给他们的还是给其他人的。与交换机不同的是，集线器不进行“存储和转发”，而是将传入端口上接收的单个比特转发到所有其他端口，也是如此。

校验和点是很重要的，因为即使使用传输位的L1服务，也没有人确保正确地接收到比特。以太网可以通过校验和检测错误。您正确地说，校验和是在L3中使用IP完成的，但是如果您仔细观察一下IPv6，您会发现它们放弃了校验和。这背后的动机是以太网做校验和(L2)和TCP也确保可靠的数据传输通过ACK和序列号(L3)。