计算机网络 --- 局域网中的以太网

以太网概述 

以太网是应用最广泛的局域网,包括标准以太网(10Mbps),快速以太网(1000Mbps),千兆以太网(1000Mbps)和10G以太网,他们都符合IEEE802.3系列标准规范。逻辑拓扑总线型,物理拓扑是星型和拓展星型。使用CSMA/CD。

以太网(Ethernet)指的是由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。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)技术。

以太网在局域网各种技术中占统治性地位。

优势:

  • 造价低廉(以太网网卡不到100块)
  • 是应用最广泛的局域网技术
  • 比令牌网,ATM网便宜,简单
  • 满足网络速率要求:10Mb/s ~ 10Gb/s

以太网的两个标准

DIX Ethernet V2

第一个局域网产品(以太网)规约。

IEEE 802.3

IEEE 802委员会802.3工作组制定的第一个IEEE的以太网标准。(帧格式有一些改动)

以太网提供无连接,不可靠的服务

无连接

发送方和接收方之间无“握手过程”。

不可靠

不对发送方的数据帧编号,接收方不向发送方进行确认,差错帧直接丢弃,差错纠正由高层负责。

以太网只实现无差错接收,不实现可靠传输。

以太网传输介质与拓扑结构的发展

传输介质

粗同轴电缆   细同轴电缆  双绞线 + 集线器

物理拓扑

总线型  星型

使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网,各站共享逻辑上的总线,使用的还是CSMA/CD协议。

以太网拓扑:逻辑上总线型,物理上星型。

常见以太网 --- 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(UTP),传输速率是10Mb/s。

物理上采用星型拓扑,逻辑上总线型,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。

常见以太网 --- 高速以太网

速率 >= 100Mb/s的以太网称为高速以太网。

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,仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议。

    支持全双工和半双工,可在全双工方式下工作而无冲突。

高速以太网 --- 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,可在全双工方式下工作而无冲突。

高速以太网 --- 10吉比特

   10吉比特以太网在光纤上传送10Gb/s信号

适配器与MAC地址

计算机与外界有局域网的连接是通过通信适配器的。组件有网络接口板,网络接口卡NIC(network interface card)。现在不再使用单独网卡。适配器上装有处理器和存储器(包括RAM和ROM)。ROM上有计算机硬件地址MAC地址。在局域网中,硬件地址又称为物理地址,或MAC地址(实际上是标识符)。

MAC地址:

每个适配器有一个全球唯一的48位二进制地址,前24位代表厂家(由IEEE规定),后24位厂家自己指定。常用6个十六进制数表示,如02-60-8c-e4-b1-21。

以太网MAC帧

最常用的MAC帧是以太网V2的格式。

  • 目的地址:接收方地址,分为单播地址,广播地址(每一位都是1),多播地址
  • 源地址:发送方地址
  • 类型:指明网络层使用什么协议
  • FCS:CRC循环检验协议,用于检错 

与IEEE 802.3的区别:1. 第三个字段是长度/类型 2. 当长度/类型字段值小于0x0600时,数据字段必须装入LLC子层。

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