计算机网络-介质访问控制子层-以太网

Posted 2020-11-23 mengxiaoleng

【计算机网络】-介质访问控制子层-以太网

以太网的简介

以太网中的以太是指电缆，以太网技术指的是由Xerox公司创建并由Xerox,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测技术）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。

以太网的历史

1.70年代，Xerox公司的Bob Metcalfe和David Boggs设计和实现了一个2.94Mbps的采用CSMA/CD协议的Ethernet

2.1978年，DEC，Intel， Xerox拟定了10Mbps的以太网标准，称为DIX标准
3.1983年，经过小的修改，DIX标准变成IEEE 802.3标准

经典以太网

经典的以太网物理层

1.所有主机都连接到的一根共享同轴电缆，其运行速度达到10 Mbps，并采用曼特斯特编码
2.主机运行经典以太网协议来进行访问
3.以太网中所有的电缆都有最大的长度限制，在这个范围内信号可以正常传播超过则无法传播，为了建造更大的网络可以采用中继器来把多条电缆连接起来，中继器是一个物理层的设备它可以接收、放大并在两个方向上重发信号

经典以太网mac子层协议

帧格式:

1.先导域
先导域包含了位模式10101010，这个位模式经过曼彻斯特编码后会产生一个10MHz的方波(持续6.4μs)，从而使接收方与发送方的时钟同步

2.帧起始(IEEE802.3)
为了与802.4与802.5兼容

3.目的地址和源地址
6字节的地址

4.目标地址
第1个字节的最低位为“0”：普通地址。如： 00:13:E8:A3:D2:A9
第1个字节的最低位为“1”：多播地址。允许多个站点使用同一地址。如：01:00:5E:00:00:01
全部位为“1”：广播地址。如：FF:FF:FF:FF:FF:FF

5.类型域或长度域

5.1类型域(DIX以太网)
说明高层使用的协议，如IP，IPX等

5.2长度域(IEEE802.3)
指它后续数据的字节长度，但不包括校验和部分，范围46~1500字节
当数据部分的长度小于46字节时，需要在帧填充字段中填“0”
IEEE802.3定义在数据部分增加一个小的头信息，由它来提供帧类型的信息

6.为保证以上两种帧可以兼容，类型域的类型码需大于0x600(1536)
如0800H表示IP，8137H表示IPX等
若此字段的值≤0x600，则该帧为IEEE802.3类型的帧

7.数据域
长度为1~1500字节，当长度小于46字节时，需要在帧填充字段中填“0”
有最大帧长和最小帧长的限制

8.校验和
采用32位的循环冗余校验码(CRC)

最小帧长

除了有最大帧长度的限制外，还有最小的帧长度，为什么要限制最小的帧长度呢?
当一个短帧还没有到达电缆的最远端的时候，发送站已经完成了该帧的传送，而在电缆的远端处，该帧可能会与另外一个帧发生冲突。

1.在0时刻，站A朝着站B发送出了一帧，我们假设帧到达另外一端的时间是t
2.正好帧到达站B之前，t-a这个时刻，位于最远处的站B也开始发送数据，当站B发现它所接受的信号比它自己发送的信号强的多的时候，它会放弃自己的发送任务，并产生一个48位的突发噪声警告所有站，它阻塞了以太来保证发送方不会漏掉这次冲突
3.大约2t的时候，发送方A看到突发噪声，并且放弃了传送任务，并等待一段随机的时间，来继续重试

为了解决这个问题，有效帧太小满足不了时间要求，所以要给有效帧加上填充（pading），让它长度增加一些，避免冲突

经典以太网性能

1.相同帧长下，信道效率随着试图发送站点的增加而减少
2.相同发送站数目情况下，信道效率随着帧长增加而增加