以  太  網(wǎng)  基  礎(chǔ)

　　一、概　　述

　　通常我們所說的以太網(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(dá)到10Mbps；

　　100Mbps以太網(wǎng)—又稱為快速以太網(wǎng)，采用雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)媒體，傳輸速率達(dá)到100Mbps；

　　1000Mbps以太網(wǎng)—又稱為千兆以太網(wǎng)，采用光纜或雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)媒體，傳輸速率達(dá)到1000Mbps（1Gbps）

　　以太網(wǎng)以其高度靈活，相對(duì)簡單，易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，成為當(dāng)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(rèn)為可以取代以太網(wǎng)的地位，但是絕大多數(shù)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題和局限，一些業(yè)界主導(dǎo)廠商和標(biāo)準(zhǔn)制定組織不斷的對(duì)以太網(wǎng)規(guī)范做出修訂和改進(jìn)。也許，有的人會(huì)認(rèn)為以太網(wǎng)的擴(kuò)展性能相對(duì)較差，但是以太網(wǎng)所采用的傳輸機(jī)制仍然是目前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾A(chǔ)。

　　二、以太網(wǎng)工作原理

　　以太網(wǎng)是由Xeros公司開發(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，采用載波多路訪問和碰撞檢測(cè)（CSMA/CD）機(jī)制，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)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)一詞更多的被用來指各種采用CSMA/CD技術(shù)的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)被設(shè)計(jì)用來滿足非持續(xù)性網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而IEEE 802.3規(guī)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)合開發(fā)，與IEEE 802.3規(guī)范相互兼容。
　　太網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如下：

　　以太網(wǎng)/IEEE 802.3通常使用專門的網(wǎng)絡(luò)接口卡或通過系統(tǒng)主電路板上的電路實(shí)現(xiàn)。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(duì)網(wǎng)絡(luò)碰撞進(jìn)行檢測(cè)。收發(fā)器可以作為獨(dú)立的設(shè)備通過電纜與終端站連接，也可以直接被集成到終端站的網(wǎng)卡當(dāng)中。

　　以太網(wǎng)采用廣播機(jī)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(shù)據(jù)。通過查看包含在幀中的目標(biāo)地址，確定是否進(jìn)行接收或放棄。如果證明數(shù)據(jù)確實(shí)是發(fā)給自己的，工作站將會(huì)接收數(shù)據(jù)并傳遞給高層協(xié)議進(jìn)行處理。

　　以太網(wǎng)采用CSMA/CD媒體訪問機(jī)制，任何工作站都可以在任何時(shí)間訪問網(wǎng)絡(luò)。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，工作站首先需要偵聽網(wǎng)絡(luò)是否空閑，如果網(wǎng)絡(luò)上沒有任何數(shù)據(jù)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(dāng)中。否則，工作站只能等待網(wǎng)絡(luò)下一次出現(xiàn)空閑的時(shí)候再進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。

　　作為一種基于競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以太網(wǎng)允許任何一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)發(fā)送信息。因?yàn)闆]有任何集中式的管理措施，所以非常有可能出現(xiàn)多臺(tái)工作站同時(shí)檢測(cè)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(shù)據(jù)的情況。這時(shí)，發(fā)出的信息會(huì)相互碰撞而導(dǎo)致?lián)p壞。工作站必須等待一段時(shí)間之后，重新發(fā)送數(shù)據(jù)。補(bǔ)償算法用來決定發(fā)生碰撞后，工作站應(yīng)當(dāng)在何時(shí)重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

　　三、以太網(wǎng)與IEEE 802.3的區(qū)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(guī)范之間仍然存在著一定的區(qū)別。以太網(wǎng)所提供的服務(wù)主要對(duì)應(yīng)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(duì)物理層和邏輯鏈路層的通道訪問部分進(jìn)行了規(guī)定。此外，IEEE 802.3沒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(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

　　每一種IEEE 802.3物理層規(guī)范的名稱都是由三部分組成，概括了協(xié)議的主要特性，分別代表局域網(wǎng)的速度，信號(hào)方法，和物理媒體類型。具體協(xié)議命名機(jī)制如下圖所示：

　　我們?cè)谙卤碇袑?duì)以太網(wǎng)和IEEE 802.3之間的區(qū)別以及不同IEEE 802.3物理層協(xié)議之間的區(qū)別進(jìn)行了總結(jié)和對(duì)比，提供給大家參考。

　　四、以太網(wǎng)/IEEE 802.3幀的結(jié)構(gòu)

　　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(jié)構(gòu)如下：

　　前導(dǎo)碼：由0、1間隔代碼組成，可以通知目標(biāo)站作好接收準(zhǔn)備。IEEE 802.3幀的前導(dǎo)碼占用7個(gè)字節(jié)，緊隨其后的是長度為1個(gè)字節(jié)的幀首定界符（SOF）。以太網(wǎng)幀把SOF包含在了前導(dǎo)碼當(dāng)中，因此，前導(dǎo)碼的長度擴(kuò)大為8個(gè)字節(jié)。

　　幀首定界符（SOF）：IEEE 802.3幀中的定界字節(jié)，以兩個(gè)連續(xù)的代碼1結(jié)尾，表示一幀實(shí)際開始。

　　目標(biāo)和源地址：表示發(fā)送和接收幀的工作站的地址，各占據(jù)6個(gè)字節(jié)。其中，目標(biāo)地址可以是單址，也可以是多點(diǎn)傳送或廣播地址。

　　類型（以太網(wǎng)）：占用2個(gè)字節(jié)，指定接收數(shù)據(jù)的高層協(xié)議。

　　長度（IEEE 802.3）：表示緊隨其后的以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)段的長度。

　　數(shù)據(jù)（以太網(wǎng)）：在經(jīng)過物理層和邏輯鏈路層的處理之后，包含在幀中的數(shù)據(jù)將被傳遞給在類型段中指定的高層協(xié)議。雖然以太網(wǎng)版本2中并沒有明確作出補(bǔ)齊規(guī)定，但是以太網(wǎng)幀中數(shù)據(jù)段的長度最小應(yīng)當(dāng)不低于46個(gè)字節(jié)。

　　數(shù)據(jù)（IEEE 802.3）：IEEE 802.3幀在數(shù)據(jù)段中對(duì)接收數(shù)據(jù)的上層協(xié)議進(jìn)行規(guī)定。如果數(shù)據(jù)段長度過小，使幀的總長度無法達(dá)到64個(gè)字節(jié)的最小值，那么相應(yīng)軟件將會(huì)自動(dòng)填充數(shù)據(jù)段，以確保整個(gè)幀的長度不低于64個(gè)字節(jié)。

　　幀校驗(yàn)序列（FSC）：該序列包含長度為4個(gè)字節(jié)的循環(huán)冗余校驗(yàn)值（CRC），由發(fā)送設(shè)備計(jì)算產(chǎn)生，在接收方被重新計(jì)算以確定幀在傳送過程中是否被損壞。