探索网络基础技术 与以太网亲密接触

来源：yesky.com 作者： 出处：Vlan9.com 2007-07-28 进入论坛

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　　一、概　　述
　　通常我们所说的以太网主要是指以下三种不同的局域网技术：
　　
　　以太网/IEEE 802.3—采用同轴电缆作为网络媒体，传输速率达到10Mbps；
　　
　　100Mbps以太网—又称为快速以太网，采用双绞线作为网络媒体，传输速率达到100Mbps；
　　
　　1000Mbps以太网—又称为千兆以太网，采用光缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到1000Mbps（1Gbps）
　　
　　以太网以其高度灵活，相对简单，易于实现的特点，成为当今最重要的一种局域网建网技术。虽然其它网络技术也曾经被认为可以取代以太网的地位，但是绝大多数的网络管理人员仍然把将以太网作为首选的网络解决方案。为了使以太网更加完善，解决所面临的各种问题和局限，一些业界主导厂商和标准制定组织不断的对以太网规范做出修订和改进。也许，有的人会认为以太网的扩展性能相对较差，但是以太网所采用的传输机制仍然是目前网络数据传输的重要基础。
　　
　　二、以太网工作原理
　　以太网是由Xeros公司开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和碰撞检测（CSMA/CD）机制，数据传输速率达到10Mbps。虽然以太网是由Xeros公司早在70年代最先研制成功，但是如今以太网一词更多的被用来指各种采用CSMA/CD技术的局域网。以太网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要，而IEEE 802.3规范则是基于最初的以太网技术于1980年制定。以太网版本2.0由Digital Equipment Corporation、Intel、和Xeros三家公司联合开发，与IEEE 802.3规范相互兼容。
　　
　　太网结构示意图如下：
　　　
　　以太网/ieee 802.3通常使用专门的网络接口卡或通过系统主电路板上的电路实现。以太网使用收发器与网络媒体进行连接。收发器可以完成多种物理层功能，其中包括对网络碰撞进行检测。收发器可以作为独立的设备通过电缆与终端站连接，也可以直接被集成到终端站的网卡当中。
　　
　　以太网采用广播机制，所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数据。通过查看包含在帧中的目标地址，确定是否进行接收或放弃。如果证明数据确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。
　　
　　以太网采用CSMA/CD媒体访问机制，任何工作站都可以在任何时间访问网络。在发送数据之前，工作站首先需要侦听网络是否空闲，如果网络上没有任何数据传送，工作站就会把所要发送的信息投放到网络当中。否则，工作站只能等待网络下一次出现空闲的时候再进行数据的发送。
　　
　　作为一种基于竞争机制的网络环境，以太网允许任何一台网络设备在网络空闲时发送信息。因为没有任何集中式的管理措施，所以非常有可能出现多台工作站同时检测到网络处于空闲状态，进而同时向网络发送数据的情况。这时，发出的信息会相互碰撞而导致损坏。工作站必须等待一段时间之后，重新发送数据。补偿算法用来决定发生碰撞后，工作站应当在何时重新发送数据帧。
　　
　　三、以太网与IEEE 802.3的区别
　　虽然以太网和IEEE 802.3在很多方面都非常相似，但是两种规范之间仍然存在着一定的区别。以太网所提供的服务主要对应于OSI参考模型的第一和第二层，即物理层和逻辑链路层；而IEEE 802.3则主要是对物理层和逻辑链路层的通道访问部分进行了规定。此外，IEEE 802.3没有定义任何逻辑链路控制协议，但是指定了多种不同的物理层，而以太网只提供了一种物理层协议。
　　
　　以太网和IEEE 802.3与OSI参照模型的对应关系如下：
　　　
　　每一种ieee 802.3物理层规范的名称都是由三部分组成，概括了协议的主要特性，分别代表局域网的速度，信号方法，和物理媒体类型。具体协议命名机制如下图所示：
　　　
　　我们在下表中对以太网和ieee 802.3之间的区别以及不同IEEE 802.3物理层协议之间的区别进行了总结和对比，提供给大家参考。
　　　
　　四、以太网/ieee 802.3帧的结构
　　下图所示为以太网/IEEE 802.3帧的基本组成。
　　
　　如图所示，以太网和ieee 802.3帧的基本结构如下：
　　
　　前导码：由0、1间隔代码组成，可以通知目标站作好接收准备。IEEE 802.3帧的前导码占用7个字节，紧随其后的是长度为1个字节的帧首定界符（SOF）。以太网帧把SOF包含在了前导码当中，因此，前导码的长度扩大为8个字节。
　　
　　帧首定界符（SOF）：IEEE 802.3帧中的定界字节，以两个连续的代码1结尾，表示一帧实际开始。
　　
　　目标和源地址：表示发送和接收帧的工作站的地址，各占据6个字节。其中，目标地址可以是单址，也可以是多点传送或广播地址。
　　
　　类型（以太网）：占用2个字节，指定接收数据的高层协议。
　　
　　长度（IEEE 802.3）：表示紧随其后的以字节为单位的数据段的长度。
　　
　　数据（以太网）：在经过物理层和逻辑链路层的处理之后，包含在帧中的数据将被传递给在类型段中指定的高层协议。虽然以太网版本2中并没有明确作出补齐规定，但是以太网帧中数据段的长度最小应当不低于46个字节。
　　
　　数据（IEEE 802.3）：IEEE 802.3帧在数据段中对接收数据的上层协议进行规定。如果数据段长度过小，使帧的总长度无法达到64个字节的最小值，那么相应软件将会自动填充数据段，以确保整个帧的长度不低于64个字节。
　　
　　帧校验序列（FSC）：该序列包含长度为4个字节的循环冗余校验值（CRC），由发送设备计算产生，在接收方被重新计算以确定帧在传送过程中是否被损坏。 更多请看Cisco与华为技术网（Vlan9.com）以太网技术介绍、千兆以太网、网络管理实用手册专题，或进入论坛讨论。