一 物理层
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽网络中的硬件设备、传输媒体的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可以使数据链路层只需考虑如何完成本层的协议和服务。
带宽：本来指某个信号具有的频带宽度。在计算机网络中，则指通信线路所能传送数据的能力，表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，单位是比特每秒。
吞吐量：单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。
二 数据链路层
数据链路层使用的信道有两种类型：点对点信道和广播信道（需要共享信道协议来协调）。
（1）点对点信道
点对点信道中，PPP点对点协议是使用最广泛的数据链路层协议，其特点如下：
- 简单
- 封装帧：通过规定帧定界符封装帧
- 透明性：能够处理和帧定界符一样的特殊字符
- 多种网络层协议：能够在同一条物理链路上同时支持多种网络层协议
- 多种类型链路：能够适应不同类型的链路
- 差错检测：能够对收到的帧进行检测，并立即丢弃有差错的帧
- 检测连接状态：能够及时自动检测链路是否处于正常工作状态
- 最大传送单元：能对每一种类型的点对点链路设置最大传送单元MTU的标准默认值
- 网络层地址协商：必须提供机制使通信的两个网络层的实体能够通过协商知道或能够配置彼此的网络层地址
- 数据压缩协商：提供使用数据压缩算法的协商机制
PPP协议不需要的功能：纠错（只检错，PPP协议是不可靠的传输协议）、流量控制（TCP负责）、序号、多点线路、半双工或单工链路（只支持全双工链路）。
（2）广播信道
相比于广域网，局域网有如下优点：
- 具有广播功能：从一个站点可以很方便地访问全网
- 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变
- 提供了系统的可靠性、可用性和生存性
局域网的拓扑结构：星型网（基于工作在物理层的集线器）、环形网、总线网、树形网
共享信道的方式：
- 静态划分信道：采用频分复用、时分复用、波分复用的方式。用户只要分配了信道就不会和其他用户发生冲突，代价高，不适合局域网。
- 多点接入：1.随机接入，用户可以随机发送信息，如果与其他用户产生碰撞，就全部失败；2.受控接入，用户不能随机发送信息，需服从一定的控制。
这里以局域网中的广播通信为例进行介绍。
适配器：计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器，适配器和局域网之间的通信是通过电缆或双绞线以串行方式进行，适配器和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行方式进行。适配器上装有处理器和存储器，可以转换数据的串行传输和并行传输，且具有对数据缓存的存储芯片。计算机的硬件地址（MAC地址）就在适配器的ROM中，计算机的软件地址（IP地址）则在计算机的存储器上。
CSMA/CD协议：这个协议主要是为了协调总线上在同一时间只能允许一台计算机发送信息的要求，否则计算机之间会相互干扰，都无法正常发送数据。
载波监听多点接入/碰撞检测(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection):多点接入说明这是总线型网络；载波监听是指发送前先监听，检测总线上是否有其他站在发送数据，如果有，那么暂时不发送数据，它是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据；碰撞检测是指边发送边监听，即适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况，如果电压变大，说明还有其他站在发送数据，这时，总线上传输的信号产生 了严重的失真，无法从中恢复出有用的信号，因此，适配器应立即停止发送、免得继续浪费网络资源，等一段时间后再次发送。
MAC地址：又称硬件地址，是IEEE 802标准为局域网规定的一种48位的全球地址，是固化在适配器ROM中的地址。
MAC帧格式：目的地址（6字节）、源地址（6字节）、类型（2字节）、IP数据、FCS(4字节)。总长度范围为64-1518，IP数据长度为46-1500字节。
以太网（局域网）扩展：
a. 在物理层通过光纤和光纤调制解调器扩展，光纤的优点是时延小、带宽很高、可以很容易地使主机和几公里以外的集线器相连。
b.在数据链路层通过网桥扩展，通过网桥相连的每一个以太网称为网段，网桥依靠转发表来转发帧，采用存储转发方式，会丢弃有差错的帧。
网桥的优点：过滤通信量、增大吞吐量；扩大了无力范围；提高了可靠性（故障只影响个别网段）；可互连不通物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网。
网桥的缺点：由于要存储帧、查找转发表和执行CSMA/CD算法，因而增加了时延；没有流量控制功能，当网络负荷很重时，会因为没有足够的缓存空间而丢失帧；只适用于用户数不太多和通信量不太大的以太网，否则会因传播过多的广播信息而发生网络拥塞，即广播风暴。
透明网桥：即插即用设备，初始时转发表是空的，需要通过自学习来建立转发表，使用了生成树算法来避免转发的帧在网络中不断地兜圈子，不能保证路由是最佳的，也不能在链路中进行负载均衡。
源路由网桥：以广播方式向目的站发送发现帧，从而记录所有可能的路由并从中选一个最佳路由，对主机是不透明的，主机必须知道网桥的标识以及连接到哪一个网段。
多接口网桥：以太网交换机，工作在数据链路层，也称第二层交换机。网桥的接口数一般只有2-4个，以太网交换机则有十几个接口，实质上是一个多接口的网桥。以太网交换机的每个接口都直接与一个主机或集线器相连，不同于普通网桥的接口往往是连接到一个以太网的一个网段，一般是全双工工作方式，当主机需要通信时，交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，无碰撞地传输数据。是一种即插即用设备，帧转发表是通过自学习算法自动建立起来的。使用了专用的交换结构芯片，交换速率较高。如果有N对接口，每个接口到注解的带宽是10Mb/s，那么交换机的总容量为N*10Mb/s。以太网交换机一般都具有多种速率的接口，如10Mb/s，100Mb/s，1Gb/s。可以通过存储转发的方式发送帧，也可以通过不缓存帧的直通方式发送帧。
虚拟局域网VLAN：虚拟局域网VLAN是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，这些网段具有某些共同的需求，每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送的帧的工作站属于哪一个VLAN。以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网。