以 太 網(wǎng) 基 礎
一、概 述
通常我們所說(shuō)的以太網(wǎng)主要是指以下三種不同的局域網(wǎng)技術(shù)：
以太網(wǎng)/IEEE 802.3—采用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò )媒體，傳輸速率達到10Mbps；
100Mbps以太網(wǎng)—又稱(chēng)為快速以太網(wǎng)，采用雙絞線(xiàn)作為網(wǎng)絡(luò )媒體，傳輸速率達到100Mbps；
1000Mbps以太網(wǎng)—又稱(chēng)為千兆以太網(wǎng)，采用光纜或雙絞線(xiàn)作為網(wǎng)絡(luò )媒體，傳輸速率達到1000Mbps（1Gbps）
以太網(wǎng)以其高度靈活，相對簡(jiǎn)單，易于實(shí)現的特點(diǎn)，成為當今最重要的一種局域網(wǎng)建網(wǎng)技術(shù)。雖然其它網(wǎng)絡(luò )技術(shù)也曾經(jīng)被認為可以取代以太網(wǎng)的地位，但是絕大多數的網(wǎng)絡(luò )管理人員仍然把將以太網(wǎng)作為首選的網(wǎng)絡(luò )解決方案。為了使以太網(wǎng)更加完善，解決所面臨的各種問(wèn)題和局限，一些業(yè)界主導廠(chǎng)商和標準制定組織不斷的對以太網(wǎng)規范做出修訂和改進(jìn)。也許，有的人會(huì )認為以太網(wǎng)的擴展性能相對較差，但是以太網(wǎng)所采用的傳輸機制仍然是目前網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的重要基礎。
二、以太網(wǎng)工作原理
以太網(wǎng)是由Xeros公司開(kāi)發(fā)的一種基帶局域網(wǎng)技術(shù)，使用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò )媒體，采用載波多路訪(fǎng)問(wèn)和碰撞檢測（CSMA/CD）機制，數據傳輸速率達到10Mbps。雖然以太網(wǎng)是由Xeros公司早在70年代最先研制成功，但是如今以太網(wǎng)一詞更多的被用來(lái)指各種采用CSMA/CD技術(shù)的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)被設計用來(lái)滿(mǎn)足非持續性網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的需要，而IEEE 802.3規范則是基于最初的以太網(wǎng)技術(shù)于1980年制定。以太網(wǎng)版本2.0由Digital Equipment Corporation、Intel、和Xeros三家公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，與IEEE 802.3規范相互兼容。
太網(wǎng)結構示意圖如下：
以太網(wǎng)/IEEE 802.3通常使用專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)絡(luò )接口卡或通過(guò)系統主電路板上的電路實(shí)現。以太網(wǎng)使用收發(fā)器與網(wǎng)絡(luò )媒體進(jìn)行連接。收發(fā)器可以完成多種物理層功能，其中包括對網(wǎng)絡(luò )碰撞進(jìn)行檢測。收發(fā)器可以作為獨立的設備通過(guò)電纜與終端站連接，也可以直接被集成到終端站的網(wǎng)卡當中。
以太網(wǎng)采用廣播機制，所有與網(wǎng)絡(luò )連接的工作站都可以看到網(wǎng)絡(luò )上傳遞的數據。通過(guò)查看包含在幀中的目標地址，確定是否進(jìn)行接收或放棄。如果證明數據確實(shí)是發(fā)給自己的，工作站將會(huì )接收數據并傳遞給高層協(xié)議進(jìn)行處理。
以太網(wǎng)采用CSMA/CD媒體訪(fǎng)問(wèn)機制，任何工作站都可以在任何時(shí)間訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )。在發(fā)送數據之前，工作站首先需要偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò )是否空閑，如果網(wǎng)絡(luò )上沒(méi)有任何數據傳送，工作站就會(huì )把所要發(fā)送的信息投放到網(wǎng)絡(luò )當中。否則，工作站只能等待網(wǎng)絡(luò )下一次出現空閑的時(shí)候再進(jìn)行數據的發(fā)送。
作為一種基于競爭機制的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，以太網(wǎng)允許任何一臺網(wǎng)絡(luò )設備在網(wǎng)絡(luò )空閑時(shí)發(fā)送信息。因為沒(méi)有任何集中式的管理措施，所以非常有可能出現多臺工作站同時(shí)檢測到網(wǎng)絡(luò )處于空閑狀態(tài)，進(jìn)而同時(shí)向網(wǎng)絡(luò )發(fā)送數據的情況。這時(shí)，發(fā)出的信息會(huì )相互碰撞而導致?lián)p壞。工作站必須等待一段時(shí)間之后，重新發(fā)送數據。補償算法用來(lái)決定發(fā)生碰撞后，工作站應當在何時(shí)重新發(fā)送數據幀。
三、以太網(wǎng)與IEEE 802.3的區別
雖然以太網(wǎng)和IEEE 802.3在很多方面都非常相似，但是兩種規范之間仍然存在著(zhù)一定的區別。以太網(wǎng)所提供的服務(wù)主要對應于OSI參考模型的第一和第二層，即物理層和邏輯鏈路層；而IEEE 802.3則主要是對物理層和邏輯鏈路層的通道訪(fǎng)問(wèn)部分進(jìn)行了規定。此外，IEEE 802.3沒(méi)有定義任何邏輯鏈路控制協(xié)議，但是指定了多種不同的物理層，而以太網(wǎng)只提供了一種物理層協(xié)議。
以太網(wǎng)和IEEE 802.3與OSI參照模型的對應關(guān)系如下：
每一種IEEE 802.3物理層規范的名稱(chēng)都是由三部分組成，概括了協(xié)議的主要特性，分別代表局域網(wǎng)的速度，信號方法，和物理媒體類(lèi)型。具體協(xié)議命名機制如下圖所示：
我們在下表中對以太網(wǎng)和IEEE 802.3之間的區別以及不同IEEE 802.3物理層協(xié)議之間的區別進(jìn)行了總結和對比，提供給大家參考。
四、以太網(wǎng)/IEEE 802.3幀的結構
下圖所示為以太網(wǎng)/IEEE 802.3幀的基本組成。
如圖所示，以太網(wǎng)和IEEE 802.3幀的基本結構如下：
前導碼：由0、1間隔代碼組成，可以通知目標站作好接收準備。IEEE 802.3幀的前導碼占用7個(gè)字節，緊隨其后的是長(cháng)度為1個(gè)字節的幀首定界符（SOF）。以太網(wǎng)幀把SOF包含在了前導碼當中，因此，前導碼的長(cháng)度擴大為8個(gè)字節。
幀首定界符（SOF）：IEEE 802.3幀中的定界字節，以?xún)蓚€(gè)連續的代碼1結尾，表示一幀實(shí)際開(kāi)始。
目標和源地址：表示發(fā)送和接收幀的工作站的地址，各占據6個(gè)字節。其中，目標地址可以是單址，也可以是多點(diǎn)傳送或廣播地址。
類(lèi)型（以太網(wǎng)）：占用2個(gè)字節，指定接收數據的高層協(xié)議。
長(cháng)度（IEEE 802.3）：表示緊隨其后的以字節為單位的數據段的長(cháng)度。
數據（以太網(wǎng)）：在經(jīng)過(guò)物理層和邏輯鏈路層的處理之后，包含在幀中的數據將被傳遞給在類(lèi)型段中指定的高層協(xié)議。雖然以太網(wǎng)版本2中并沒(méi)有明確作出補齊規定，但是以太網(wǎng)幀中數據段的長(cháng)度最小應當不低于46個(gè)字節。
數據（IEEE 802.3）：IEEE 802.3幀在數據段中對接收數據的上層協(xié)議進(jìn)行規定。如果數據段長(cháng)度過(guò)小，使幀的總長(cháng)度無(wú)法達到64個(gè)字節的最小值，那么相應軟件將會(huì )自動(dòng)填充數據段，以確保整個(gè)幀的長(cháng)度不低于64個(gè)字節。
幀校驗序列（FSC）：該序列包含長(cháng)度為4個(gè)字節的循環(huán)冗余校驗值（CRC），由發(fā)送設備計算產(chǎn)生，在接收方被重新計算以確定幀在傳送過(guò)程中是否被損壞。
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