今天一開始先談談OSI第7層實體層（標題寫TCP/IP link layer，包含了OSI第6、7層），實體層其實在CCNA課程的介紹不多，估計也不太考，就當作補充常識看看就好。

無遮蔽雙絞線

乙太網路目前主流都是用無遮蔽雙絞線（unshielded twisted-pair, UTP），由兩兩一對相互纏繞的傳輸線，一共四對不同顏色所組成，所以叫雙絞線。雙絞線相較於光纖或同軸電纜的成本要低，不過線路太長會有訊號衰減問題，一般用來短距離佈線，最常不超過100公尺。雙絞線接頭型號為RJ-45，俗稱水晶頭。乙太網路有一個特色是可以供電，稱為PoE（Power over Ethernet）。常用於無線基地臺、監視器等，在傳輸訊號的同時也供應電力給設備，也是使用雙絞線。

如果有上網路佈線類的課程，應該會知道平行線（straight-through）及跳線（crosssover）的差異。在CCNA課程也會稍微講到，簡單來說，兩台交換器如果要對接，理論上應該使用跳線。為什麼需要使用跳線，可見下圖。

https://i.stack.imgur.com/404u5.png

平行線就是指左側這張圖，RJ-45接頭的插槽共有8個腳位（Pin），它會將左邊RJ-45接頭的腳位1，傳到右邊的腳位1，其餘以此類推。交換器的RJ-45接頭從腳位1到腳位8分別是接收正極(Rx+)、接收負極(Rx-)、傳輸正極(Tx+)、未定義、未定義、傳輸負極(Tx-)、未定義、未定義。兩台交換器之間要傳遞資料，必須要正極接上負極，如果使用平行線，則兩邊的網路卡相對應的腳位都是正極對正極、負極對負極，無法互相傳輸，這時就必須使用跳線，如右圖。

平行線與跳線的使用時機

目前網路設備大多數會自動偵測，如果應該插跳線卻插了平行線，機器會自動調整，還是可以通訊。然而上課時，老師還是建議使用相對應的傳輸線，因為實務上有發生網路設備未偵測到的情況。

光纖

資訊在傳輸時，訊號會隨著距離衰減，尤其是在使用金屬線時，因此雙絞線最長距離為100公尺。如果採用光纖傳輸，由於製作光纖的主要材料是矽，也就是玻璃，傳輸時以雷射將光脈衝傳送到光纖，比起在金屬線傳輸的電子，資訊的耗損要小得多，所以能夠提供高速且長距離的傳輸，也能免疫於電磁干擾（Electromagnetic Interference, EMI）。

光纖又可分為單模光纖（single-mode fiber）及多模光纖（multimode fiber），差別在於光纖的尺寸，單模光纖的直徑較小，僅能允許傳輸單一模式的光，多模光纖的直徑較大，能夠同時傳輸多種模式的光。這部分的資訊我上網抄的，我也不太懂，總之，單模光纖使用雷射傳輸光訊號，傳輸距離較長，多模光纖使用LED傳送光訊號，傳輸距離較短。價格方面，單模光纖整體設備較貴，多模光纖則比較便宜。在多年以前，我們就已經在使用單模光纖進行跨國連線了，不過現在區域網路也經常可以見到多模光纖了。

訊框

訊框（frame）是指在OSI第二層資料鏈結層傳遞的訊息，目前規格主要是乙太二（Ethernet II）。組成方式如下表：

前置訊號(Preamble)：一共有8個位元組(Bytes)，前7個位元組用來調整時序，與接收端主機同步，第8個位元組作為前置訊號與框架內容的分界。

目標MAC位址(Destination MAC Address)：在第二層都是使用MAC位址互相傳遞位址，如果不知道目的端實體位址，可以把目的端Mac位址都設定為1，代表廣播位址，對網路內所有主機發送訊息。

來源MAC位址(Source MAC Address)：來源Mac位址不能為廣播位址。

類型(Type)：這裡會放網路層協定的種類，例如0800代表IP協定。在IEEE802.3中，類型欄位改為長度(Length)欄位，用以記載訊框長度。

訊息內容(Payload)：總長度在46~1500位元組，如果不足46位元組，會填入00替代。如果超過1500位元組，就用下一個訊框繼續傳送。

訊框檢查序列(Frame Check Sequence, FCS)：使用循環冗餘校驗(Cyclic Redundancy Check, CRC)計算，如果來源端與接收端分別計算出來的的CRC值皆相同，代表訊框無損。

MAC位址

MAC位址(Media Access Control Address)可直譯為媒體存取控制位址，當然習慣上還是直接稱為MAC位址，可以視為網卡的編號。MAC位址主要是在OSI模型第二層資料鏈結層使用，也就是乙太網路、Wi-Fi、藍芽。

MAC位址有6個位元組(48個位元)，前3個位元組由IEEE分配給製造商，後3個位元組為網卡序號，理論上每一個網卡位置不會重複，不過實務上仍有遇過重複的例子。

MAC位址以16進位表示，常見的MAC位址表現方式：

• 0000.0c43.2e08
• 00:00:0c:43:2e:08
• 00-00-0c-43-2e-08

交換器如何傳送訊框

交換器負責維護MAC位址表，標示著每一個埠口(port)對應的MAC位址。交換器如果收到一個訊框，目標MAC位址與來源MAC位址一模一樣，交換器便會拋棄(drop)訊框，此功能稱為過濾(filtering)。另一個功能叫沖刷(flooding)，亦即交換器會將訊框送往每一個埠口。

1. 交換器收到電腦A送到1號埠口的訊框，打算送到電腦B。
2. 交換器將1號埠口及訊框中代表電腦A網卡的MAC位址資訊，寫入MAC位址表。
3. 交換器讀取訊框，確認了目的MAC位址，但是在MAC位址表裡找不到。所以就將訊框送往每一個埠口。
4. 電腦B收到後回應，訊框也帶著自己的MAC位址。
5. 交換器收到電腦B傳到2號埠口的訊框，交換器將2號埠口及訊框中代表電腦A網卡的MAC位址資訊，寫入MAC位址表。從此之後交換器就不用再一口氣將資料送到全部埠口，而是可針對特定MAC位址傳送訊息。

練習2

• 察看主機PC2的Eth0/0埠口

PC2#show interface e0/0 | include address
  Hardware is AmdP2, address is aabb.cc00.0800 (bia aabb.cc00.0800)
  Internet address is 10.10.1.20/24

• 察看交換器SW2的MAC位址表

SW2#show mac address-table
          Mac Address Table
-------------------------------------------

Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----
   1    aabb.cc00.0600    DYNAMIC     Et0/1
   1    aabb.cc00.0800    DYNAMIC     Et0/2
Total Mac Addresses for this criterion: 2

這裡可以看到交換器SW2的Et0/2埠口，對應到主機PC2，MAC位址是aabb.cc00.0800，與前面在主機PC2查詢到的MAC位址相同。

• 清除交換器SW2的MAC位址

SW2#clear mac address-table dynamic
SW2#show mac address-table         
          Mac Address Table
-------------------------------------------

Vlan    Mac Address       Type        Ports
----    -----------       --------    -----