以太网:IEEE 802.3 局域网协议[网络技术]

以太网协议是由一组 IEEE 802.3 尺度定义的局域网协议集.在以太网尺度中,有两种操作情势:半双工和全双工.半双工情势中,数据是通过在同享介质上采取载波监听多路拜候/冲突检测（CSMA/CD）协议实现传输的.它的主要缺陷在于有效性和距离限制,链路距离受最小 MAC 帧大小的限制.该限制极大的降低了其高速传输的有效性.因此,引入了载波扩大技术来确保千兆位以太网中 MAC 帧的最小长度为 512 字节,从而到达了公道的链路距离要求.

　　当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种:

　　1．10 Mbps － 10Base-T 以太网

　　2．100 Mbps － 快速以太网

　　3．1000 Mbps － 千兆位以太网（802.3z）

　　4．10 千兆位以太网 － IEEE 802.3ae

　　本文我们主要谈论以太网的总体大要.有关快速以太网、千兆位以太网以及 10 千兆位以太网的具体内容将在别的文档中另作介绍.

　　以太网系统由三个基本单元构成:

　　1.　　　　　 物理介质,用于传输计算机之间的以太网信号;

　　2.　　　　　 介质拜候掌握法则,嵌入在每个以太网接口处,从而使得计算机可以公道的利用同享以太网信道;

　　3.　　　　　 以太帧,由一组尺度比特位构成,用于传输数据.

　　在全部 IEEE 802 协议中,ISO 数据链路层被划分为两个 IEEE 802 子层,介质拜候掌握（MAC）子层和 MAC － 客户端子层.IEEE 802.3 物理层对应于 ISO 物理层.

　　MAC 子层有两个基本职能:

　　1．数据封装,包含传输之前的帧组合和接纳中、接纳后的帧解析 / 不对检测.

　　2．介质拜候掌握,包含帧传输初始化和传输失利恢复.

　　介质拜候掌握（MAC）－ 客户端子层大概是以下一种:

　　1．逻辑链路掌握（LLC）,供应终端协议栈的以太网 MAC 和上层之间的接口,此中 LLC 由 IEEE 802.2 尺度定义.

　　2．网桥实体,供应 LANs 之间的 LAN-to-LAN 接口,可以利用同种协议（如以太网到以太网）和差别的协议（如以太网到令牌环）之间.网桥实体由 IEEE 802.1 尺度定义.

　　以太网上的每台计算机都能独立运行,不存在中央掌握器.衔接到以太网的全部工作站都接入同享信令系统,又称为介质.要发送数据时,工作站首先监听信道,假如信道闲暇,便可以以太帧或数据包格局传输数据.

　　每帧传输完毕之后,各工作站必须公道争取下一帧的传输机会.关于同享信道的拜候取决于嵌入到每个工作站的以太网接口的介质拜候掌握机制.该机制成立在载波监听多路拜候/冲突检测（CSMA/CD）底子上.

　　当以太帧发送到同享信道后,全部以太网接口查看它的目标地址.假如帧目标地址与接口地址相匹配,那么该帧就可以被全部读取并且被发送到那台计算机的网络软件上.假如发现帧目标地址与它们本身的地址不匹配时,则终止帧读取操作.

　　信号若何通过构成以太网系统的各个介质段有助于我们掌握系统拓朴构造.以太网的信号拓朴是一种逻辑拓朴,用来辨别介质电缆的实际物理筹划.以太网的逻辑拓朴构造供应了一条单一信道（或总线）用于传送以太网信号到全部工作站.

　　多个以太网段可以链接在一同构成一个较大的以太网,这通过一种可以放大信号和重新计时的叫做中继器的设备实现.通过中继器,多段以太网系统可以像“无根分支树”（non-rooted branching tree）一样扩大.“无根”意味着系统在肆意方向上都可以生成链接段,且没有特定的根段.最重要的是,各段的衔接不能形成环路.系统的每个段必须具有两个终端,这是由于以太网系统在环路途径上不能精确运行.

　　即便介质段以星形情势物理衔接,且很多段都接在中继器上,但是它的逻辑拓朴构造仍就是通过以太网单信道传送信号至全部工作站.

　　协议构造

　　10/100 Mbps 以太网中的基本 IEEE 802.3 MAC 数据格局以下:

　　 7 1 6 6 2 46-1500 bytes 4 bytes

　　 Pre SFD DA SA Length Type Data unit + pad FCS

　　1．Preamble（Pre） ― 7字节.Pre 字段中1和0交互利用,接纳站通过该字段知道导入帧,并且该字段供应了同步化接纳物理层帧接纳部份和导入比特流的办法.

　　2．Start-of-Frame Delimiter（SFD） ― 1字节.字段中1和0交互利用,末尾是两个持续的1,表示下一位是操纵目的地址的反复利用字节的反复利用位.

　　3．Destination Address（DA） ― 6字节.DA 字段用于辨认需求接纳帧的站.

　　4．Source Addresses（SA） ― 6字节.SA 字段用于辨认发送帧的站.

　　5．Length/Type ― 2字节.假如是采取可选格局构成帧构造时,该字段既表示包含在帧数据字段中的 MAC 客户机数据大小,也表示帧范例 ID.

　　6．Data ― 是一组 n（46=< n =<1500）字节的肆意值序列.帧总值最小为64字节.

　　7．Frame Check Sequence（FCS） ― 4字节.该序列包含32位的循环冗余校验（CRC）值,由发送 MAC 方生成,通过接纳 MAC 方举行计算得出以校验被破坏的帧.