第2章 以太網(wǎng)
以太網(wǎng)是最早使用的局域網(wǎng),也是目前使用最廣泛的網(wǎng)絡產(chǎn)品。
以太網(wǎng)有10Mbps、100Mbps和1000Mbps的網(wǎng)絡。以星型為主。交換型以太網(wǎng)
逐漸代替了共享型以太網(wǎng)，并使用了全雙工以太網(wǎng)技術。
2.1 概述
1. 20世紀70年代中期，Xerox公司制定了以太網(wǎng)協(xié)議并進行實驗，速率為2.94Mbps；
2.1980年，Xerox、Intel和DEC三公司聯(lián)合發(fā)表DIX80，即以太網(wǎng)的標準；
3.1981年6月，IEEE802 LAN標準委員會成立；
4.1985年，IEEE802 LAN標準委員會正式通過了局域網(wǎng)標準。
5.傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的核心思想是在共享的公共傳輸媒體上以半雙工傳輸模式工作,網(wǎng)絡的站點在同一
時刻要么發(fā)送數(shù)據(jù),要么接收數(shù)據(jù),而不能同發(fā)送和接收。
6.交換型和全雙工以太網(wǎng)的出現(xiàn)，實現(xiàn)了站點獨占傳輸媒體并同時收發(fā)數(shù)據(jù)。
2.2 以太網(wǎng)標準系列
年份代號標準類型
198210BASE5802．3粗同軸電纜
198510BASE2802．3a細同軸電纜
199010BASET802．3I雙絞線
199310BASEF802．3j光纖
1995100BASET802．3u雙絞線
1997全雙工以太網(wǎng)802．3x雙絞線、光纖
19981000BASEX802．3z短屏蔽雙絞線、光纖
20001000BASET802．3ab雙絞線
2.3 以太網(wǎng)的功能模塊
2.4 幀結(jié)構(gòu)
2.4.1 以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)
7 1 6 6 2 46~1500 4
前導碼幀首定界符（SFD）目的地址（DA）源地址（SA）類型
（TYPE）數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）幀檢驗序列（FCS）
1.前導碼
為101010。。。。。。，共56位，為了同步。
2.幀首定界符（SFD）
為10101011，表示一幀開始。
3.目的地址（DA）
為MAC的物理地址，共6字節(jié)。又分為單地址、多地址和廣播地址。
（1）單地址：位是“0”；
（2）多地址和廣播地址：位是“1”。（廣播地址時，DA同時為全“1”代碼）
4.源地址（SA）
同上
5.類型（TYPE）
主要說明高層所使用的協(xié)議類型，如IP地址。
6.數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）
它的范圍為：46~1500字節(jié)，如不夠46字節(jié)，則必須填充到46字節(jié)。
7.幀檢驗序列（FCS）
FCS是通過計算除前導碼、SFD和FCS以外的內(nèi)容得到的。
2.4.2 以太網(wǎng)與IEEE802.3（CSMA/CD標準）幀結(jié)構(gòu)的比較
7 1 6 6 2 46~1500 4
前導碼幀首定界符（SFD）目的地址（DA）源地址（SA）類型
（TYPE）數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）幀檢驗序列（FCS）
以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)
7 1 2/6 2/ 6 2 46~1500 0~46 4
前導碼幀首定界符（SFD）目的地址（DA）源地址（SA）長度（L）
邏輯鏈路層協(xié)議單元LLC—PDU填充字段 PAD幀檢驗序列（FCS）
IEEE802.3（CSMA/CD標準）幀結(jié)構(gòu)
說明：如果LLC—PDU＜46字節(jié)，則發(fā)送站的MAC子層自動填“0”代碼于填充段PAD中。
以太網(wǎng)與IEEE802.3的區(qū)別：
比較以太網(wǎng)IEEE802.3
數(shù)據(jù)段直接為網(wǎng)絡層的分組為LLC—PDU
長度/類型類型（值大于1536D）長度（值小于1536D）
以太網(wǎng)幀IEEE802.3幀
DA段在位有意義：區(qū)分單址還是多址在兩位有意義次高位“0”：全
局管理次高位“1”：局部管理
廣播地址DA段，次高位“1”DA段，次高位“1”
2.5 媒體訪問控制技術
1.發(fā)送規(guī)則
2.碰撞槽時間（重點講解）
假設公共總線媒體長度為S，幀在媒體上的傳播速度為0.7C（光速），網(wǎng)絡的傳輸率為R（bps），
幀長為L（bps），tPHY為某站的物理層時延；
則有：
碰撞槽時間=2S/0.7C+2tPHY
因為Lmin/R=碰撞槽時間
所以：Lmin =（2S/0.7C+2tPHY ）×R （注意，原書中有錯?。?BR> Lmin 稱為最小幀長度。
碰撞槽時間在以太網(wǎng)中是一個極為重要的參數(shù)，有如下特點：
（1）它是檢測一次碰撞所需的最長時間。
（2）要求幀長度有個下限。（即最短幀長）
（3）產(chǎn)生碰撞，就會出現(xiàn)幀碎片。
（4）如發(fā)生碰撞，要等待一定的時間。t=rT。（T為碰撞槽時間）
以太網(wǎng)是最早使用的局域網(wǎng),也是目前使用最廣泛的網(wǎng)絡產(chǎn)品。
以太網(wǎng)有10Mbps、100Mbps和1000Mbps的網(wǎng)絡。以星型為主。交換型以太網(wǎng)
逐漸代替了共享型以太網(wǎng)，并使用了全雙工以太網(wǎng)技術。
2.1 概述
1. 20世紀70年代中期，Xerox公司制定了以太網(wǎng)協(xié)議并進行實驗，速率為2.94Mbps；
2.1980年，Xerox、Intel和DEC三公司聯(lián)合發(fā)表DIX80，即以太網(wǎng)的標準；
3.1981年6月，IEEE802 LAN標準委員會成立；
4.1985年，IEEE802 LAN標準委員會正式通過了局域網(wǎng)標準。
5.傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的核心思想是在共享的公共傳輸媒體上以半雙工傳輸模式工作,網(wǎng)絡的站點在同一
時刻要么發(fā)送數(shù)據(jù),要么接收數(shù)據(jù),而不能同發(fā)送和接收。
6.交換型和全雙工以太網(wǎng)的出現(xiàn)，實現(xiàn)了站點獨占傳輸媒體并同時收發(fā)數(shù)據(jù)。
2.2 以太網(wǎng)標準系列
年份代號標準類型
198210BASE5802．3粗同軸電纜
198510BASE2802．3a細同軸電纜
199010BASET802．3I雙絞線
199310BASEF802．3j光纖
1995100BASET802．3u雙絞線
1997全雙工以太網(wǎng)802．3x雙絞線、光纖
19981000BASEX802．3z短屏蔽雙絞線、光纖
20001000BASET802．3ab雙絞線
2.3 以太網(wǎng)的功能模塊
2.4 幀結(jié)構(gòu)
2.4.1 以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)
7 1 6 6 2 46~1500 4
前導碼幀首定界符（SFD）目的地址（DA）源地址（SA）類型
（TYPE）數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）幀檢驗序列（FCS）
1.前導碼
為101010。。。。。。，共56位，為了同步。
2.幀首定界符（SFD）
為10101011，表示一幀開始。
3.目的地址（DA）
為MAC的物理地址，共6字節(jié)。又分為單地址、多地址和廣播地址。
（1）單地址：位是“0”；
（2）多地址和廣播地址：位是“1”。（廣播地址時，DA同時為全“1”代碼）
4.源地址（SA）
同上
5.類型（TYPE）
主要說明高層所使用的協(xié)議類型，如IP地址。
6.數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）
它的范圍為：46~1500字節(jié)，如不夠46字節(jié)，則必須填充到46字節(jié)。
7.幀檢驗序列（FCS）
FCS是通過計算除前導碼、SFD和FCS以外的內(nèi)容得到的。
2.4.2 以太網(wǎng)與IEEE802.3（CSMA/CD標準）幀結(jié)構(gòu)的比較
7 1 6 6 2 46~1500 4
前導碼幀首定界符（SFD）目的地址（DA）源地址（SA）類型
（TYPE）數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）幀檢驗序列（FCS）
以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)
7 1 2/6 2/ 6 2 46~1500 0~46 4
前導碼幀首定界符（SFD）目的地址（DA）源地址（SA）長度（L）
邏輯鏈路層協(xié)議單元LLC—PDU填充字段 PAD幀檢驗序列（FCS）
IEEE802.3（CSMA/CD標準）幀結(jié)構(gòu)
說明：如果LLC—PDU＜46字節(jié)，則發(fā)送站的MAC子層自動填“0”代碼于填充段PAD中。
以太網(wǎng)與IEEE802.3的區(qū)別：
比較以太網(wǎng)IEEE802.3
數(shù)據(jù)段直接為網(wǎng)絡層的分組為LLC—PDU
長度/類型類型（值大于1536D）長度（值小于1536D）
以太網(wǎng)幀IEEE802.3幀
DA段在位有意義：區(qū)分單址還是多址在兩位有意義次高位“0”：全
局管理次高位“1”：局部管理
廣播地址DA段，次高位“1”DA段，次高位“1”
2.5 媒體訪問控制技術
1.發(fā)送規(guī)則
2.碰撞槽時間（重點講解）
假設公共總線媒體長度為S，幀在媒體上的傳播速度為0.7C（光速），網(wǎng)絡的傳輸率為R（bps），
幀長為L（bps），tPHY為某站的物理層時延；
則有：
碰撞槽時間=2S/0.7C+2tPHY
因為Lmin/R=碰撞槽時間
所以：Lmin =（2S/0.7C+2tPHY ）×R （注意，原書中有錯?。?BR> Lmin 稱為最小幀長度。
碰撞槽時間在以太網(wǎng)中是一個極為重要的參數(shù)，有如下特點：
（1）它是檢測一次碰撞所需的最長時間。
（2）要求幀長度有個下限。（即最短幀長）
（3）產(chǎn)生碰撞，就會出現(xiàn)幀碎片。
（4）如發(fā)生碰撞，要等待一定的時間。t=rT。（T為碰撞槽時間）