“小喇叭开始广播啦”，如果你知道这个，你一定是老一辈的人。“小喇叭”是五十年代到八十年代的儿童广播节目。在节目一开始，都会有一段这样的播音：“小朋友，小喇叭二进制开始广播了！” 听到这里，收音机前的小朋友就兴奋起来，准备好听节目了：这一期的内容是以太网(Ether二进制换成十进制算法net二进制亡者列车)协议与WiFi。

我们在网络协议概观中说二进制的运算规则到，以太网和WiFi是连接层的两种协议。在连接层，信息以帧(frame)为单位传输。帧像信封一样将数据(payload)包裹起来，并注明收信地址和送信地址。连接层实现了“本地社区”的通信。我们先来看接口类型看以太网的帧。

以太网的帧格式

帧本身是一段有限的0/1序列。它可以分为电脑头部、数据(Payload)和尾部三部分:

帧按照上面的顺序从头到尾依次被发送二进制的运算规则/接收。我们下面进一步解释各个区域。

头部

帧的最初7个byte被称为序言(preamble)。它的每个b接口自动化yte都是0xAA(这里是十六进制，也就是二进制的10101通信人家园010)。通常，我们都会预定好以一定的频率发送0/1序列(比如每秒10bit)。如果接收设算法导论备以其他频率接收(比如每秒5bit)，那么就会错漏掉电脑怎么录屏应该接收的0/1信息。但是，由于网卡的不同，发送方和接收通信方即算法工程师使预订的频率相同，两者也可能由于物理原因发生偏差。这就好像两个人约好的10点见，结果一个人表快，一个人表慢一样。序言是为了让接收设备调整接收频率，以算法的五个特性便与发送设备的频率一致，这个过程就叫做时钟复原(recover the clock)。

(就像在收听广播之前，调整转钮，直到声音清晰。网卡会在接收序言的过程中不断微调自己的接收频率，直到自己“听到”是…1010…)

时钟调整好之后，我们等待帧的起始信号(SFD, start frame delimiter)。SFD是固定的值0xAB。这个0xAB就好像“小喇叭开始广播啦”一样，提醒我们好节目就要上演了。

Preamble和SFD

紧随SFD之后的是6 byte的目的地(DST, destination)和6 byte的发出地(SRC, source)。这就是我们在邮差和邮局中的介绍一样，为信封写上目的地和发出地。要注意，这里写在信封上的是对地址的“本地描述”，也就是MAC地址。MAC地址是物理设备自带的序号，只能在同一个以算法的特征太网中被识别 (正如邮差只熟悉自己的社区一样)。

头部的最后一个区域是Type，用二进制转八进制以说明数据部分的类型。(比如00800为IPv4，00806为ARP)

数据

数据一般算法设计与分析包电脑截图快捷键含有符合更高层通信地址协议的数据，比如IP包。连接层协议本身并不在乎数据是什么，它只负责传输。注意，数据尾部可能填充有一串0(PAD区域)。原因是数据需要超过一定的最小长度算法。

尾部

跟随在数据之后的是校验序列(FCS, Frame Check电脑黑屏却开着机 Sequence)。校验序列二进制的运算规则是为了检验数据的传输是否发生错误。在物理层，我们通过一些物理信号来表示0/1序列(比如高压/低压，高频率/低频率等)，但这些物理信号可能在传输过程中受到影响，以致于发生错误。如何来发现我们的数据是正确的呢？

一个方法是将数据发送两遍，然后对比一下是否一样。但这样就大大降低了网络的效率。FCS采用了CRC(接口文档Cyclic Redundancy Ch电脑开不了机eck)算法。这就好像是一家饭店的老板雇佣了通信达一个收银员，但他又担心收银员黑钱。可是每天营业额很大，老板即使坐在旁边看，也不能用记住收到的总数。所以他采取了一个聪明的办法：只记住收到钱的最后通信技术一位(比如收到19元，老板记住9)。当有新的进账(比如13，尾数为3)，他就将新的尾数和旧的尾数相加，再记住和的尾数(也就是2)。当收银员交给老板钱的时候，老板只用看总额的最后一位是否和自己记的最后一位相同，就可以知道收银员是否诚实了。如果说我们的数据二进制转换器是收银的总额的话，我们的FCS就是老板记录的二进制尾数。如果两者不相符，我们就知道数据在传输的过程中出现错误，不能使用。

有FCS在盯着算法的特征

上面的比喻实际上是用营业总额不断的除以10，获得最终的尾数。CRC算法也相类似。n位CRC算法取一个n bit的因子，比如下面的1011。数据序列算法导论结尾增加n-1个0。因子与数据序列的不断进行XOR运算，直到得算法分析的目的是到n-1位的余数，也就是100。该余数各位取反(011)，然后存储在F接口和抽象类的区别CS的位置。

11010011101100 000 <--- 数据序列末尾增加3位0
1011 <--- 因子
01100011101100 000 <--- XOR结果
1011<--- 因子
00111011101100 000
1011
00010111101100 000
 1011
00000001101100 000
 1011
00000000110100 000
1011
00000000011000 000
 1011
00000000001110 000
1011
00000000000101 000
 101 1
-----------------
00000000000000 100 <--- 3位余数

上面例子用的是4位CRC。在Ethernet中使用的因子为32位的，以达到更好的算法的时间复杂度取决于检测效果。

集线器(Hub) vs. 交换器(Switch)

以太网使二进制转化为十进制用集线器或者交换器将帧从发出地传送到目的地。一台集线器或交换器上有多个端口，每个端口都接口英文可以连接算法分析的目的是一台计算机(或其他设备)。

集线器像一个广播电台。一台电脑将帧发送到集线器，集线器会将帧转发到所有其他的端口。每台计算机检查自己的MA通信技术C地址是不是符合DST。如果不二进制转换器是，则保持沉电脑默。集线器是比较早期的以太网设备。它有明显的缺陷：

1. 任意两台电脑的通信在同一个以太网上是公开的。所有连接在同一个集线器上的设备都能收听到别人在传输什么，这样很不安全。可以通过对信息加密提高安全性。

2)不允许多路同时通信。如果两台电脑同时向集线器发信，集线器会向所有设备发出“冲突”信息，提醒发生冲突。可算法分析的目的是以在设备通信行程卡下载app上增加冲突检测算法(collision detection)：一旦设备发现有冲突，则随机等待一段时间再重新发送。

交换器克服集线器算法的特征的缺陷。交换器记录有各个设备的MAC地址。当帧发送到交换器时，交换器会检查DST，然后将帧只发送到对应端口。交换器允许多路同时通信。由于交换器的优越性，交换器基本上取代了集线器。但比较老的以太网还有可能在使用集线器。

WiFi

WiFi的工作方式与集线器连接下的以太网类似。一个WiFi设算法设计与分析备会向所有的WiFi设备发送电脑黑屏却开着机帧，其它的WiFi设备检查自己是否符合DST。由于WiFi采取无线电信号，所以很难像交换器一样定向发送，所以WiFi的安全性很值得关注。WiFi采用加密的方法来实现信息的安全性。

(早期的WEP加密方法非常脆弱，建议使用WPA或者WPA2加密方法。隐藏WiFi设备ID的方法不是很有用。)

总结

我们深入了连接层协议的一些细节。连接层是物理与逻辑的接口，它的设计兼顾了物理需求(比如时钟复原，CRC)和逻辑需求(比如地址、数据)。由于连接层处于网络逻辑的底层，有许多基于连接层的攻击手法，这需要我们对连接层的工作方式有一定接口是什么的了解，以设计出更好的网络安全策略。