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局域網鏈路層
局域網 LAN(Local Area Network)是局限在較小的范圍（如 1 公里左右）的網絡，最主要的特點是網絡為一個單位所擁有，地理范圍和站點數目均有限。局域網具有如下主要優點：
- 具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網，局域網上的主機可共享連接在局域網上的各種硬件和軟件資源。
- 便於系統的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調整和改變。
- 提高了系統的可靠性、可用性和殘存性。
局域網可以用網絡拓撲進行分類，例如星型網、環形網和總線網：
以太網
以太網幾乎占領了現有的有線局域網市場，以太網對於本地區域聯網具有極大的重要性。以太網是一個廣泛部署的高速局域網，網絡管理員都很熟悉以太網技術，而且以太網相比令牌環、FDDI 和 ATM 等技術都顯得更為簡單。以太網在不斷的發展中誕生了運行效率更高的版本，而且產品部署的費用更為便宜。
DIX Ethernet V2 是世界上第一個局域網產品（以太網）的規約，IEEE 802.3 是第一個 IEEE 的以太網標准。DIX Ethernet V2 標准與 IEEE 的 802.3 標准只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網簡稱為“以太網”。嚴格說來，“以太網”應當是指符合 DIX Ethernet V2 標准的局域網。為了使數據鏈路層能更好地適應多種局域網標准，IEEE 802 委員會就將局域網的數據鏈路層拆成兩個子層：邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層、媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。
由於 TCP/IP 體系經常使用的局域網是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標准中的幾種局域網，因此現在邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標准）的作用已經不大了，很多廠商生產的適配器上就僅裝有 MAC 協議而沒有 LLC 協議。
使用集線器的星形拓撲
星形拓撲
傳統以太網最初是使用粗同軸電纜，后來演進到使用比較便宜的細同軸電纜，最后發展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。采用雙絞線的以太網采用星形拓撲，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設備，叫做集線器(hub)。
1990 年，IEEE 制定出星形以太網 10BASE-T 的標准 802.3i。這種 10 Mbit/s 速率的無屏蔽雙絞線星形網的出現，既降低了成本又提高了可靠性，具有很高的性價比。10BASE-T 雙絞線以太網的出現后，從此以太網的拓撲就從總線形變為更加方便的星形網絡，它為以太網在局域網中的統治地位奠定了牢固的基礎。
集線器
集線器具有以下特點：
1 集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統仍然像一個傳統的以太網那樣運行。
2 使用集線器的以太網在邏輯上仍是一個總線網，各工作站使用的還是 CSMA/CD 協議，並共享邏輯上的總線。
3 集線器很像一個多接口的轉發器，工作在物理層，每個接口僅完成轉發比特的任務。
4 集線器采用了專門的芯片，進行自適應串音回波抵消，減少了近端串音。
物理層擴展的以太網
光纖
使用光纖拓展時，通常是一對光纖和一對光纖調制解調器連接到集線器，使主機和幾公里以外的集線器相連接。
集線器
使用多個集線器可連成更大的、多級星形結構的以太網，例如一個學院的三個系各有一個 10BASE-T 以太網，可通過一個主干集線器把各系的以太網連接成為一個更大的以太網。
使用集線器的優點是，使原來屬於不同碰撞域的以太網上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信，擴大了以太網覆蓋的地理范圍。缺點在於碰撞域增大了，但總的吞吐量並未提高，且如果不同的碰撞域使用不同的數據率就不能用集線器互連。
數據鏈路層擴展的以太網
擴展以太網更常用的方法是在數據鏈路層進行，早期使用網橋，它根據 MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉發和過濾。當網橋收到一個幀時，並不是向所有的接口轉發此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉發到哪一個接口，或把它丟棄。現在使用以太網交換機，以太網交換機實質上就是一個多接口的網橋。
交換機
交換機通常都有十幾個或更多的接口，每個接口都直接與一個單台主機或另一個以太網交換機相連，並且一般都工作在全雙工方式。以太網交換機具有並行性，能同時連通多對接口，使多對主機能同時通信，相互通信的主機都是獨占傳輸媒體，無碰撞地傳輸數據。交換機具有以下特點：
- 以太網交換機的接口有存儲器，能在輸出端口繁忙時把到來的幀進行緩存。
- 以太網交換機是一種即插即用設備，其內部的幀交換表（又稱為地址表）是通過自學習算法自動地逐漸建立起來的。
- 以太網交換機使用了專用的交換結構芯片，用硬件轉發，其轉發速率要比使用軟件轉發的網橋快很多。
以太網交換機的優勢在於，用戶獨享帶寬，增加了總容量。從共享總線以太網轉到交換式以太網時，所有接入設備的軟件和硬件、適配器等都不需要做任何改動。以太網交換機一般都具有多種速率的接口，方便了各種不同情況的用戶。
交換方式
交換機的交換方式有 2 種，首先是存儲轉發方式，把整個數據幀先緩存后再進行處理。第二是直通(cut-through)方式，接收數據幀的同時就立即按數據幀的目的 MAC 地址決定該幀的轉發接口，因而提高了幀的轉發速度。缺點是它不檢查差錯就直接將幀轉發出去，因此有可能也將一些無效幀轉發給其他的站。在某些情況下，仍需要采用基於軟件的存儲轉發方式進行交換。
交換表和自學習
以太網交換機運行自學習算法自動維護交換表，開始時以太網交換機里面的交換表是空的。
自學習算法為交換機收到一幀后，查找交換表中與收到幀的源地址有無相匹配的項目：
- 沒有，就在交換表中增加一個項目（源地址、進入的接口和有效時間）；
- 有，則把原有的項目進行更新（進入的接口或有效時間）。
考慮到可能有時要在交換機的接口更換主機，或者主機要更換其網絡適配器，這就需要更改交換表中的項目。為此在交換表中每個項目都設有一定的有效時間，過期的項目就自動被刪除。
獲得交換表之后，就可以根據交換表轉發幀。交換幀時，查找交換表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項目：
- 沒有，則向所有其他接口（進入的接口除外）轉發；
- 有，則按交換表中給出的接口進行轉發。
- 若交換表中給出的接口就是該幀進入交換機的接口，則應丟棄這個幀。
生成樹協議
需要注意的是，為了增加網絡的可靠性，組網是會增加冗余鏈路，自學習的過程就可能導致以太網幀在網絡的某個環路中無限制地兜圈子。IEEE 802.1D 標准制定了一個生成樹協議 STP，其要點是：不改變網絡的實際拓撲，但在邏輯上則切斷某些鏈路，使得從一台主機到所有其他主機的路徑是無環路的樹狀結構，從而消除了兜圈子現象。
從總線到星型
早期以太網采用無源的總線結構，現在采用以太網交換機的星形結構成為以太網的首選拓撲。總線以太網使用 CSMA/CD 協議，以半雙工方式工作。而以太網交換機不使用共享總線，沒有碰撞問題，因此不使用 CSMA/CD 協議，而是以全雙工方式工作。但仍然采用以太網的幀結構，因此以太網並沒有改名。
虛擬局域網
利用以太網交換機可以很方便地實現虛擬局域網 VLAN (Virtual LAN)，虛擬局域網 VLAN 是由一些局域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組，而這些網段具有某些共同的需求。每一個 VLAN 的幀都有一個明確的標識符，指明發送這個幀的計算機是屬於哪一個 VLAN。虛擬局域網其實只是局域網給用戶提供的一種服務，而並不是一種新型局域網。由於虛擬局域網是用戶和網絡資源的邏輯組合，因此可按照需要將有關設備和資源非常方便地重新組合，使用戶從不同的服務器或數據庫中存取所需的資源。
IEEE 批准了 802.3ac 標准，該標准定義了以太網的幀格式的擴展，以支持虛擬局域網。虛擬局域網協議允許在以太網的幀格式中插入一個 4 字節的標識符，稱為 VLAN 標記 (tag)，用來指明發送該幀的計算機屬於哪一個虛擬局域網，插入 VLAN 標記得出的幀稱為 802.1Q 幀 或 帶標記的以太網幀。
參考資料
《計算機網絡(第七版)》 謝希仁 著，電子工業出版社