数据链路层-第六节2：以太网

Posted 2022-06-08 快乐江湖

文章目录

• 一：以太网概述
• 二：以太网传输介质与拓扑结构的发展
• 三：10BASE-T以太网
• 四：适配器和MAC地址
• 五：以太网MAC帧
• 六：高速以太网

一：以太网概述

以太网（Ethernet）或802.3局域网：是指由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带总线局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网使用CSMA/CD技术。以太网在局域网技术中占有绝对的统治性地位，这是因为

• 造价低廉
• 应用最为广泛
• 比令牌环网、ATM网更便宜、简单
• 满足网络速率要求：10Mb/s~10Gb/s

以太网有两个标准

• DIX Ethernet V2：第一个局域网产品规约
• IEEE 802.3：IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE以太网标准

以太网只实现无差错接收，不实现可靠传输

二：以太网传输介质与拓扑结构的发展

传输介质的发展经历了以下过程

拓扑结构的发展：由总线型到星型

三：10BASE-T以太网

10BASE-T是传送基带信号的双绞线以太网，T表示采用双绞线，现10BASE-T采用的是无屏蔽双绞线

• 物理上采用星型拓扑、逻辑上为总线型，每段双绞线最长为100m
• 采用曼彻斯特编码
• 采用CSMA/CD介质访问控制

四：适配器和MAC地址

计算机与外界有局域网的连接是通过通信适配器完成的

每块网络适配器（网卡）都有一个地址，称之为MAC地址，也即物理地址

• MAC地址长6字节，一般用由连字符（或冒号） 分隔的6个十六进制表示，例如02-60-8c-e4-b1-21（高24位为厂商代码，低24位为厂商自信分配的网卡序列号）

五：以太网MAC帧

• 以太网MAC帧格式有两种标准：DIEX Ethernet V2标准（最常用）和IEEE 802.3 标准

以DIEX Ethernet V2标准为例，格式如下

对于MAC帧，它并不需要帧结束符，因为以太网在传送帧时，各帧之间必须有一定的间隙。因此，接收端只要找到帧开始定界符，其后面连续到达的比特流就都属于同一个MAC帧。

为了使接收端与发送端时钟同步，需要在其前面插入8字节的前导码，它又分为两个字段

• 前同步码（共7个字节）：用来快速实现MAC帧的比特同步
• 帧开始定界符：表示后面的信息就是MAC帧

MAC帧从左至右有

• 地址：通常使用6字节地址
• 类型：2个字节，用于指出数据域中携带的数据应该交给哪个协议实体处理
• 数据：46_{1500字节，包含**高层的协议消息**。由于CSMA/CD算法限制，**以太网帧必须满足最小长度要求64字节，数据较少时必须加以填充（0}46字节）**
• 填充：0~46字节，当帧长太短时填充帧，使之达到64字节的最小长度
• 校验码（FCS）：4个字节，校验范围从墓地地址段到数据段的末尾，算法采用32位CRC，不但需要检验MAC帧的数据部分，还要检验目的地址、源地址和类型字段但校验前导码

六：高速以太网

速率$\ge$ 100Mb/s的以太网称为高速以太网

• 100BASE-T以太网 ：在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍然使用IEEE 802.3的CSMA/CD协议。支持全双工和半双工，可以在全双工方式下工作而没有冲突
• 吉比特以太网 ：在光纤或双绞线上传送1Gb/s信号。支持全双工和半双工，可以在全双工方式下工作而没有冲突
• 10吉比特：10吉比特以太网在光纤上传送10Gb/s信号