計算機網路mac幀格式

1. 數據鏈路層（二）

廣播信道可以進行一對多的通信，因此使用廣播信道的區域網被稱為共享式區域網。現在具有更高性能的使用點對點鏈路和鏈路交換機的交換式區域網在有線領域已完全取代了共享式區域網。但無線區域網仍然使用的是共享媒體技術。

使用廣播信道連接多個站點，必須解決如果同時有兩個以上的站點在發送數據時共享信道上的信號沖突的問題。因此共享信道要著重考慮的一個問題就是如何協調多個發送和接收站點對一個共享傳輸媒體的佔用，即媒體訪問/接入控制(MAC) Medium Access Control 或 多點接入、多址訪問 Multiple Access，媒體接入控制技術主要分為以下兩大類：

區域網最主要的特點是： 網路為一個單位所擁有，且地理范圍和站點數目均有限。
區域網具有如下的一些主要優點：
1、具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網。區域網上的主機可共享連接在區域網上的各種硬體和軟體資源。
2、便於系統的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調整和改變。
3、提高了系統的可靠性、可用性和殘存性。

現在乙太網已經在區域網市場上占據了絕對優勢，雙絞線是區域網中的主流傳輸媒體，數據率很高時則使用光纖。
為了使數據鏈路層能更好地適應多種區域網標准，802 委員會就將區域網的數據鏈路層拆成兩個子層：
1、邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層
2、媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。

與接入到傳輸媒體有關的內容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關，不管採用何種協議的區域網對 LLC 子層來說都是透明的

由於 TCP/IP 體系經常使用的區域網是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 標准中的幾種區域網，因此現在 802 委員會制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標准）的作用已經不大了。
很多廠商生產的適配器上就僅裝有 MAC 協議而沒有 LLC 協議。

網路介面板又稱為通信適配器(adapter)或網路介面卡 NIC (Network Interface Card)，或「網卡」。
適配器的重要功能：
1、進行串列/並行轉換。
2、對數據進行緩存。
3、在計算機的操作系統安裝設備驅動程序。
4、實現乙太網協議。

乙太網採用的協調方式即使用一種特殊協議CSMA/CD，即 載波監聽多點接入/碰撞檢測 ，全稱為Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection。

重要特性：使用 CSMA/CD 協議的乙太網不能進行全雙工通信而只能進行 雙向交替通信（半雙工通信） 。
每個站在發送數據之後的一小段時間內鏈握，存在著遭遇碰撞的可迅培能性。
這種發送的不確定性使整個乙太網的平均通信量遠小於乙太網的最高數據率。
最先發送數據幀的站，在發送數據幀後至多經過時間 2τ（兩倍的端到端往返時延）就可知道發送的數據幀是否遭受了碰撞。
乙太網的端到端往返時延 2τ 稱為 爭用期 ，或碰撞窗口。
經過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發送不會發生碰撞。

最短有效幀長 ： 如果發生沖突，就一定是在發送的前 64 位元組之內
由於一畝喚唯檢測到沖突就立即中止發送，這時已經發送出去的數據一定小於 64 位元組。
乙太網規定了最短有效幀長為 64 位元組，凡長度小於 64 位元組的幀都是由於沖突而異常中止的無效幀。
因此， 如果發送的幀太短，有可能檢測不到發生的碰撞

強化碰撞：當發送數據的站一旦發現發生了碰撞時，立即停止發送數據；
再繼續發送若干比特的人為干擾信號(jamming signal)，以便讓所有用戶都知道現在已經發生了碰撞。

傳統乙太網採用星形拓撲，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設備，叫做集線器(hub) ，每個站需要用兩對無屏蔽雙絞線，分別用於發送和接收。

1990年，IEEE制定出星形乙太網10BASE-T 的標准802.3i。10BASE-T 的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過 100 m。
10BASE-T 雙絞線乙太網的出現，是區域網發展史上的一個非常重要的里程碑，它為乙太網在區域網中的統治地位奠定了牢固的基礎。 它的一些特點如下：

在使用點對點信道的數據鏈路中不需要使用地址，而當多個站點連接在同一個廣播信道上想要實現兩個站點的通信則每個站點就要有唯一的標識，即一個 數據鏈路層地址 ，在每個發送的幀中必須攜帶標識接受站點和發送站點的地址，由於該地址用於媒體接入控制，因此稱為MAC地址，在區域網中，稱為硬體地址或物理地址。

IEEE 的注冊管理機構 RA 負責向廠家分配地址欄位的前三個位元組(即高位 24 位)。
地址欄位中的後三個位元組(即低位 24 位)由廠家自行指派，稱為擴展標識符，必須保證生產出的適配器沒有重復地址。
一個地址塊可以生成2^24個不同的地址。這種 48 位地址稱為 MAC-48，它的通用名稱是EUI-48。「MAC地址」實際上就是適配器地址或適配器標識符EUI-48。

適配器從網路上每收到一個 MAC 幀就首先用硬體檢查 MAC 幀中的 MAC 地址.如果是發往本站的幀則收下，然後再進行其他的處理。否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。
「發往本站的幀」包括以下三種幀：
1、單播(unicast)幀（一對一）
2、廣播(broadcast)幀（一對全體）
3、多播(multicast)幀（一對多）

常用的乙太網MAC幀格式有兩種標准 ：
1、DIX Ethernet V2 標准 （最常用，下文介紹這種幀）
2、IEEE 的 802.3 標准

無效的 MAC 幀 ：
1、幀的長度不是整數個位元組；
2、用收到的幀檢驗序列 FCS 查出有差錯；
3、數據欄位的長度不在 46 ~ 1500 位元組之間。
4、有效的 MAC 幀長度為 64 ~ 1518 位元組之間。
5、對於檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。乙太網不負責重傳丟棄的幀。

在數據鏈路層擴展區域網是使用 網橋 。
網橋工作在數據鏈路層，它根據 MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉發。
網橋具有 過濾幀 的功能。當網橋收到一個幀時，並不是向所有的介面轉發此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然後再確定將該幀轉發到哪一個介面

目前使用得最多的網橋是 透明網橋(transparent bridge) 。
「透明」是指區域網上的站點並不知道所發送的幀將經過哪幾個網橋，因為網橋對各站來說是看不見的。 透明網橋是一種即插即用設備，其標準是 IEEE 802.1D

透明網橋使用了 生成樹演算法 ：這是為了避免產生轉發的幀在網路中不斷地兜圈子

1、源路由(source route)網橋在發送幀時將詳細的路由信息放在幀的首部中。
2、源站以廣播方式向欲通信的目的站發送一個發現幀，每個發現幀都記錄所經過的路由。
3、發現幀到達目的站時就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由後，從所有可能的路由中選擇出一個最佳路由。凡從該源站向該目的站發送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。

1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高區域網的性能。交換式集線器常稱為乙太網交換機(switch)或第二層交換機（表明此交換機工作在數據鏈路層）。乙太網交換機通常都有十幾個介面。因此，乙太網交換機實質上就是一個多介面的網橋，可見交換機工作在 數據鏈路層 。

虛擬區域網 VLAN 是由一些區域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組。這些網段具有某些共同的需求。
每一個 VLAN 的幀都有一個明確的標識符，指明發送這個幀的工作站是屬於哪一個 VLAN。虛擬區域網其實只是區域網給用戶提供的一種服務，而並不是一種新型區域網。

1、當 B1 向 VLAN2 工作組內成員發送數據時，工作站 B2 和 B3 將會收到廣播的信息。
2、B1 發送數據時，工作站 A1, A2 和 C1都不會收到 B1 發出的廣播信息。
3、虛擬區域網限制了接收廣播信息的工作站數，使得網路不會因傳播過多的廣播信息(即「廣播風暴」)而引起性能惡化。

虛擬區域網協議允許在乙太網的幀格式中插入一個 4 位元組的標識符，稱為 VLAN 標記(tag)，用來指明發送該幀的工作站屬於哪一個虛擬區域網。

速率達到或超過 100 Mb/s 的乙太網稱為高速乙太網。
在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號的星型拓撲乙太網，仍使用 IEEE 802.3 的CSMA/CD 協議。100BASE-T 乙太網又稱為快速乙太網(Fast Ethernet)。
1、可在全雙工方式下工作而無沖突發生。因此，不使用 CSMA/CD 協議。
2、MAC 幀格式仍然是 802.3 標准規定的。
3、保持最短幀長不變，但將一個網段的最大電纜長度減小到 100 m。
4、幀間時間間隔從原來的 9.6 μs 改為現在的 0.96 μs。

允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作。使用 802.3 協議規定的幀格式。
在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協議（全雙工方式不需要使用 CSMA/CD 協議）。
與 10BASE-T 和 100BASE-T 技術向後兼容。

全雙工方式：當吉比特乙太網工作在全雙工方式時（即通信雙方可同時進行發送和接收數據），不使用載波延伸和分組突發。

10 吉比特乙太網與 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 乙太網的幀格式完全相同。
10 吉比特乙太網還保留了 802.3 標准規定的乙太網最小和最大幀長，便於升級。
10 吉比特乙太網不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。
10 吉比特乙太網只工作在全雙工方式，因此沒有爭用問題，也不使用 CSMA/CD 協議

區域網物理層 LAN PHY。區域網物理層的數據率是 10.000 Gb/s。
可選的廣域網物理層 WAN PHY。廣域網物理層具有另一種數據率，這是為了和所謂的「Gb/s」的 SONET/SDH（即OC-192/STM-64）相連接。
（為了使 10 吉比特乙太網的幀能夠插入到 OC-192/STM-64 幀的有效載荷中，就要使用可選的廣域網物理層，其數據率為 9.95328 Gb/s。）

乙太網已成功地把速率提高到 1 ~ 10 Gb/s ，所覆蓋的地理范圍也擴展到了城域網和廣域網，因此現在人們正在嘗試使用乙太網進行寬頻接入。
乙太網接入的重要特點是它可提供雙向的寬頻通信，並且可根據用戶對帶寬的需求靈活地進行帶寬升級。
採用乙太網接入可實現端到端的乙太網傳輸，中間不需要再進行幀格式的轉換。這就提高了數據的傳輸效率和降低了傳輸的成本。

2. 計算機網路(三)數據鏈路層

結點：主機、路由器

鏈路：網路中兩個結點之間的物理通道，鏈路的傳輸介質主要有雙絞線、光纖和微波。分為有線鏈路、無線鏈路。

數據鏈路：網路中兩個結點之間的邏輯通道，把實現控制數據傳輸協議的硬體和軟體加到鏈路上就構成數據鏈路。

幀：鏈路層的協議數據單元，封裝網路層數據報。

數據鏈路層負責通過一條鏈路從一個結點向另一個物理鏈路直接相連的相鄰結點傳送數據報。

數據鏈路層在物理層提供服務的基礎上向網路層提供服務，其最基本的服務是將源自網路層來的數據可靠地傳輸到相鄰節點的目標機網路層。其主要作用是加強物理層傳輸原始比特流的功能，將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成為 邏輯上無差錯的數據鏈路 ，使之對網路層表現為一條無差錯的鏈路。

封裝成幀就是在一段數據的前後部分添加首部和尾部，這樣就構成了一個幀。接收端在收到物理層上交的比特流後，就能根據首部和尾部的標記，從收到的比特流中識別幀的開始和結束。首部和尾部包含許多的控制信息，他們的一個重要作用：幀定界（確定幀的界限）。

幀同步：接收方應當能從接收到的二進制比特流中區分出幀的起始和終止。

組幀的四種方法：

透明傳輸是指不管所傳數據是什麼樣的比特組合，都應當能夠在鏈路上傳送。因此，鏈路層就「看不見」有什麼妨礙數據傳輸的東西。

當所傳數據中的比特組合恰巧與某一個控制信息完全一樣時，就必須採取適當的措施，使收方不會將這樣的數據誤認為是某種控制信息。這樣才能保證數據鏈路層的傳輸是透明的。

概括來說，傳輸中的差錯都是由於雜訊引起的。

數據鏈路層編碼和物理層的數據編碼與調制不同。物理層編碼針對的是單個比特，解決傳輸過程中比特的同步等問題，如曼徹斯特編碼。而數據鏈路層的編碼針對的是一組比特，它通過冗餘碼的技術實現一組二進制比特串在傳輸過程是否出現了差錯。

較高的發送速度和較低的接收能力的不匹配，會造成傳輸出錯，因此流量控制也是數據鏈路層的一項重要工作。數據鏈路層的流量控制是點對點的，而傳輸層的流量控制是端到端的。

滑動窗口有以下重要特性：

若採用n個比特對幀編號，那麼發送窗口的尺寸W T 應滿足： 。因為發送窗口尺寸過大，就會使得接收方無法區別新幀和舊幀。

每發送完一個幀就停止發送，等待對方的確認，在收到確認後再發送下一個幀。

除了比特出差錯，底層信道還會出現丟包 [1] 問題

「停止-等待」就是每發送完一個分組就停止發送，等待對方確認，在收到確認後再發送下一個分組。其操作簡單，但信道利用率較低

信道利用率是指發送方在一個發送周期內，有效地發送數據所需要的時間占整個發送周期的比率。即

GBN發送方：

GBN接收方：

因連續發送數據幀而提高了信道利用率，重傳時必須把原來已經正確傳送的數據幀重傳，是傳送效率降低。

設置單個確認，同時加大接收窗口，設置接收緩存，緩存亂序到達的幀。

SR發送方：

SR接收方：

發送窗口最好等於接收窗口。（大了會溢出，小了沒意義），即

傳輸數據使用的兩種鏈路

信道劃分介質訪問控制將使用介質的每個設備與來自同一通信信道上的其他設備的通信隔離開來，把時域和頻域資源合理地分配給網路上的設備。

當傳輸介質的帶寬超過傳輸單個信號所需的帶寬時，人們就通過在一條介質上同時攜帶多個傳輸信號的方法來提高傳輸系統的利用率，這就是所謂的多路復用，也是實現信道劃分介質訪問控制的途徑。多路復用技術把多個信號組合在一條物理信道上進行傳輸，使多個計算機或終端設備共享信道資源，提高了信道的利用率。信道劃分的實質就是通過分時、分頻、分碼等方法把原來的一條廣播信道,邏輯上分為幾條用於兩個結點之間通信的互不幹擾的子信道，實際上就是把廣播信道轉變為點對點信道。

頻分多路復用是一種將多路基帶信號調制到不同頻率載波上，再疊加形成一個復合信號的多路復用技術。在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若千與傳輸單個信號帶寬相同(或略寬)的子信道，每個子信道傳輸一種信號，這就是頻分多路復用。

每個子信道分配的帶寬可不相同，但它們的總和必須不超過信道的總帶寬。在實際應用中，為了防止子信道之間的千擾，相鄰信道之間需要加入「保護頻帶」。頻分多路復用的優點在於充分利用了傳輸介質的帶寬，系統效率較高;由於技術比較成熟,實現也較容易。

時分多路復用是將一條物理信道按時間分成若干時間片，輪流地分配給多個信號使用。每個時間片由復用的一個信號佔用，而不像FDM那樣，同一時間同時發送多路信號。這樣，利用每個信號在時間上的交叉，就可以在一條物理信道上傳輸多個信號。

就某個時刻來看,時分多路復用信道上傳送的僅是某一對設備之間的信號:就某段時間而言,傳送的是按時間分割的多路復用信號。但由於計算機數據的突發性，一個用戶對已經分配到的子信道的利用率一般不高。統計時分多路復用(STDM，又稱非同步時分多路復用)是TDM 的一種改進，它採用STDM幀，STDM幀並不固定分配時隙，面按需動態地分配時隙，當終端有數據要傳送時，才會分配到時間片，因此可以提高線路的利用率。例如，線路傳輸速率為8000b/s，4個用戶的平均速率都為2000b/s，當採用TDM方式時，每個用戶的最高速率為2000b/s.而在STDM方式下,每個用戶的最高速率可達8000b/s.

波分多路復用即光的頻分多路復用，它在一根光纖中傳輸多種不同波長(頻率）的光信號，由於波長（頻率）不同，各路光信號互不幹擾，最後再用波長分解復用器將各路波長分解出來。由於光波處於頻譜的高頻段，有很高的帶寬，因而可以實現多路的波分復用

碼分多路復用是採用不同的編碼來區分各路原始信號的一種復用方式。與FDM和 TDM不同,它既共享信道的頻率，又共享時間。下面舉一個直觀的例子來理解碼分復用。

實際上，更常用的名詞是碼分多址(Code Division Multiple Access.CDMA)，1個比特分為多個碼片/晶元( chip)，每一個站點被指定一個唯一的m位的晶元序列，發送1時發送晶元序列（通常把o寫成-1） 。發送1時站點發送晶元序列，發送o時發送晶元序列反碼。

純ALOHA協議思想：不監聽信道，不按時間槽發送，隨機重發。想發就發

如果發生沖突，接收方在就會檢測出差錯，然後不予確認，發送方在一定時間內收不到就判斷發生沖突。超時後等一隨機時間再重傳。

時隙ALOHA協議的思想：把時間分成若干個相同的時間片，所有用戶在時間片開始時刻同步接入網路信道，若發生沖突，則必須等到下一個時間片開始時刻再發送。

載波監聽多路訪問協議CSMA（carrier sense multiple access）協議思想：發送幀之前，監聽信道。

堅持指的是對於監聽信道忙之後的堅持。

1-堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。

優點：只要媒體空閑，站點就馬上發送，避免了媒體利用率的損失。

缺點：假如有兩個或兩個以上的站點有數據要發送，沖突就不可避免。

非堅持指的是對於監聽信道忙之後就不繼續監聽。

非堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。

優點：採用隨機的重發延遲時間可以減少沖突發生的可能性。

缺點：可能存在大家都在延遲等待過程中，使得媒體仍可能處於空閑狀態，媒體使用率降低。

p-堅持指的是對於監聽信道空閑的處理。

p-堅持CSMA思想：如果一個主機要發送消息，那麼它先監聽信道。

優點：既能像非堅持演算法那樣減少沖突，又能像1-堅持演算法那樣減少媒體空閑時間的這種方案。

缺點：發生沖突後還是要堅持把數據幀發送完，造成了浪費。

載波監聽多點接入/碰撞檢測CSMA/CD（carrier sense multiple access with collision detection）

CSMA/CD的工作流程：

由圖可知，至多在發送幀後經過時間 就能知道所發送的幀有沒有發生碰撞。因此把乙太網端到端往返時間為 稱為爭周期(也稱沖突窗口或碰撞窗口)。

截斷二進制指數規避演算法：

最小幀長問題：幀的傳輸時延至少要兩倍於信號在匯流排中的傳播時延。

載波監聽多點接入/碰撞避免CSMA/CA（carrier sense multiple access with collision avoidance）其工作原理如下

CSMA/CD與CSMA/CA的異同點：

相同點：CSMA/CD與CSMA/CA機制都從屬於CSMA的思路，其核心是先聽再說。換言之，兩個在接入信道之前都須要進行監聽。當發現信道空閑後，才能進行接入。

不同點：

輪詢協議：主結點輪流「邀請」從屬結點發送數據。

令牌：一個特殊格式的MAC控制幀，不含任何信息。控制信道的使用，確保同一時刻只有一個結點獨占信道。每個結點都可以在一定的時間內（令牌持有時間）獲得發送數據的權利，並不是無限制地持有令牌。應用於令牌環網（物理星型拓撲，邏輯環形拓撲）。採用令牌傳送方式的網路常用於負載較重、通信量較大的網路中。

輪詢訪問MAC協議/輪流協議/輪轉訪問MAC協議：基於多路復用技術劃分資源。

隨機訪問MAC協議： 用戶根據意願隨機發送信息，發送信息時可獨占信道帶寬。 會發生沖突

信道劃分介質訪問控制（MAC Multiple Access Control ）協議：既要不產生沖突，又要發送時佔全部帶寬。

區域網（Local Area Network）：簡稱LAN，是指在某一區域內由多台計算機互聯成的計算機組，使用廣播信道。其特點有

決定區域網的主要要素為：網路拓撲，傳輸介質與介質訪問控制方法。

區域網的分類

IEEE 802標准所描述的區域網參考模型只對應OSI參考模型的數據鏈路層與物理層，它將數據鏈路層劃分為邏輯鏈路層LLC子層和介質訪問控制MAC子層。

乙太網(Ethernet)指的是由Xerox公司創建並由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶匯流排區域網規范，是當今現有區域網採用的最通用的通信協議標准。乙太網絡使用CSMA/CD（載波監聽多路訪問及沖突檢測）技術。 乙太網只實現無差錯接收，不實現可靠傳輸。

乙太網兩個標准：

乙太網提供無連接、不可靠的服務

10BASE-T是傳送基帶信號的雙絞線乙太網，T表示採用雙絞線，現10BASE-T 採用的是無屏蔽雙絞線（UTP），傳輸速率是10Mb/s。

計算機與外界有區域網的連接是通過通信適配器的。

在區域網中，硬體地址又稱為物理地址，或MAC地址。MAC地址：每個適配器有一個全球唯一的48位二進制地址，前24位代表廠家（由IEEE規定），後24位廠家自己指定。常用6個十六進制數表示，如02-60-8c-e4-b1-21。

最常用的MAC幀是乙太網V2的格式。

IEEE 802.11是無線區域網通用的標准，它是由IEEE所定義的無線網路通信的標准。

廣域網（WAN，Wide Area Network），通常跨接很大的物理范圍，所覆蓋的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲並能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網路。

廣域網的通信子網主要使用分組交換技術。廣域網的通信子網可以利用公用分組交換網、衛星通信網和無線分組交換網，它將分布在不同地區的區域網或計算機系統互連起來，達到資源共享的目的。如網際網路（Internet）是世界范圍內最大的廣域網。

點對點協議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的數據鏈路層協議，用戶使用撥號電話接入網際網路時一般都使用PPP協議。 只支持全雙工鏈路。

PPP協議應滿足的要求

PPP協議的三個組成部分

乙太網交換機

沖突域：在同一個沖突域中的每一個節點都能收到所有被發送的幀。簡單的說就是同一時間內只能有一台設備發送信息的范圍。

廣播域：網路中能接收任一設備發出的廣播幀的所有設備的集合。簡單的說如果站點發出一個廣播信號，所有能接收收到這個信號的設備范圍稱為一個廣播域。

乙太網交換機的兩種交換方式：

直通式交換機：查完目的地址（6B）就立刻轉發。延遲小，可靠性低，無法支持具有不同速率的埠的交換。

存儲轉發式交換機：將幀放入高速緩存，並檢查否正確，正確則轉發，錯誤則丟棄。延遲大，可靠性高，可以支持具有不同速率的埠的交換。

3. 什麼是乙太網為什麼要叫做「以太」網

乙太網簡介：

乙太網(Ethernet)指的是由Xerox公司創建並由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶區域網規范，是當今現有區域網採用的最通用的通信協議標准。乙太網絡使用CSMA/CD（載波監聽多路訪問及沖突檢測）技術，並以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。乙太網與IEEE802.3系列標准相類似。包括標準的乙太網（10Mbit/s)、快速乙太網（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）乙太網。它們都符合IEEE802.3。

標准：

IEEE802.3規定了包括物理層的連線、電信號和介質訪問層協議的內容。乙太網是當前應用最普遍的區域網技術，它很大程度上取代了其他區域網標准。如令牌環、FDDI和ARCNET。歷經100M乙太網在上世紀末的飛速發展後，千兆乙太網甚至10G乙太網正在國際組織和領導企業的推動下不斷拓展應用范圍。

常見的802.3應用為：

10M: 10base-T （銅線UTP模式），

100M: 100base-TX （銅線UTP模式），

100base-FX（光纖線），

1000M: 1000base-T（銅線UTP模式）

乙太網具有的一般特徵概述如下：
共享媒體：所有網路設備依次使用同一通信媒體。
廣播域：需要傳輸的幀被發送到所有節點，但只有定址到的節點才會接收到幀。
CSMA/CD：乙太網中利用載波監聽多路訪問/沖突檢測方法（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）以防止 twp 或更多節點同時發送。
MAC 地址：媒體訪問控制層的所有 Ethernet 網路介面卡（NIC）都採用48位網路地址。這種地址全球唯一。

Ethernet 基本網路組成：
共享媒體和電纜：10BaseT（雙絞線），10Base-2（同軸細纜），10Base-5（同軸粗纜）。
轉發器或集線器：集線器或轉發器是用來接收網路設備上的大量乙太網連接的一類設備。通過某個連接的接收雙方獲得的數據被重新使用並發送到傳輸雙方中所有連接設備上，以獲得傳輸型設備。
網橋：網橋屬於第二層設備，負責將網路劃分為獨立的沖突域獲分段，達到能在同一個域/分段中維持廣播及共享的目標。網橋中包括一份涵蓋所有分段和轉發幀的表格，以確保分段內及其周圍的通信行為正常進行。
交換機：交換機，與網橋相同，也屬於第二層設備，且是一種多埠設備。交換機所支持的功能類似於網橋，但它比網橋更具有的優勢是，它可以臨時將任意兩個埠連接在一起。交換機包括一個交換矩陣，通過它可以迅速連接埠或解除埠連接。與集線器不同，交換機只轉發從一個埠到其它連接目標節點且不包含廣播的埠的幀。
乙太網協議：IEEE 802.3標准中提供了以太幀結構。當前乙太網支持光纖和雙絞線媒體支持下的四種傳輸速率：
10 Mbps _10Base-TEthernet（802.3）
100 Mbps _ Fast Ethernet（802.3u）
1000 Mbps _ Gigabit Ethernet（802.3z)）
10 Gigabit Ethernet _ IEEE802.3ae

歷史

乙太網技術的最初進展來自於施樂帕洛阿爾托研究中心的許多先鋒技術項目中的一個。人們通常認為乙太網發明於1973年，當年羅伯特·梅特卡夫(Robert Metcalfe）給他PARC的老闆寫了一篇有關乙太網潛力的備忘錄。但是梅特卡夫本人認為乙太網是之後幾年才出現的。在1976年，梅特卡夫和他的助手David Boggs發表了一篇名為《乙太網：局域計算機網路的分布式包交換技術》的文章。1977年底，梅特卡夫和他的合作者獲得了「具有沖突檢測的多點數據通信系統」的專利。多點傳輸系統被稱為CSMA/CD（帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問），從此標志乙太網的誕生。

1979年，梅特卡夫為了開發個人電腦和區域網離開了施樂，成立了3Com公司。3com對迪吉多，英特爾，和施樂進行游說，希望與他們一起將乙太網標准化、規范化。這個通用的乙太網標准於1980年9月30日出台，當時業界有兩個流行的非公有網路標准令牌環網和ARCNET，在乙太網大潮的沖擊下他們很快萎縮並被取代。而在此過程中，3Com也成了一個國際化的大公司。

乙太網插頭：

梅特卡夫曾經開玩笑說，Jerry Saltzer為3Com的成功作出了貢獻。Saltzer在一篇與他人合著的很有影響力的論文中指出，在理論上令牌環網要比乙太網優越。受到此結論的影響，很多電腦廠商或猶豫不決或決定不把乙太網介面做為機器的標准配置，這樣3com才有機會從銷售乙太網網卡大賺。這種情況也導致了另一種說法「乙太網不適合在理論中研究，只適合在實際中應用」。也許只是句玩笑話，但這說明了這樣一個技術觀點：通常情況下，網路中實際的數據流特性與人們在區域網普及之前的估計不同，而正是因為乙太網簡單的結構才使區域網得以普及。梅特卡夫和Saltzer曾經在麻省理工學院 MAC項目（Project MAC）的同一層樓里工作，當時他正在做自己的哈佛大學畢業論文，在此期間奠定了乙太網技術的理論基礎。

該標準定義了在區域網（LAN）中採用的電纜類型和信號處理方法。乙太網在互聯設備之間以10~100Mbps的速率傳送信息包，雙絞線電纜10 Base T乙太網由於其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成為應用最為廣泛的乙太網技術。直擴的無線乙太網可達11Mbps，許多製造供應商提供的產品都能採用通用的軟體協議進行通信，開放性最好。

標准乙太網：

開始乙太網只有10Mbps的吞吐量，使用的是帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的訪問控制方法。這種早期的10Mbps乙太網稱之為標准乙太網，乙太網可以使用粗同軸電纜、細同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線和光纖等多種傳輸介質進行連接。並且在IEEE802.3標准中，為不同的傳輸介質制定了不同的物理層標准，在這些標准中前面的數字表示傳輸速度，單位是「Mbps」，最後的一個數字表示單段網線長度（基準單位是100m），Base表示「基帶」的意思，Broad代表「寬頻」。

·10Base－5 使用直徑為0.4英寸、阻抗為50Ω粗同軸電纜，也稱粗纜乙太網，最大網段長度為500m。基帶傳輸方法，拓撲結構為匯流排型。10Base－5組網主要硬體設備有：粗同軸電纜、帶有AUI插口的乙太網卡、中繼器、收發器、收發器電纜、終結器等。

·10Base－2 使用直徑為0.2英寸、阻抗為50Ω細同軸電纜，也稱細纜乙太網，最大網段長度為185m，基帶傳輸方法，拓撲結構為匯流排型；10Base－2組網主要硬體設備有：細同軸電纜、帶有BNC插口的乙太網卡、中繼器、T型連接器、終結器等。

·10Base－T 使用雙絞線電纜，最大網段長度為100m。拓撲結構為星型；10Base－T組網主要硬體設備有：3類或5類非屏蔽雙絞線、帶有RJ-45插口的乙太網卡、集線器、交換機、RJ-45插頭等。

· 1Base－5 使用雙絞線電纜，最大網段長度為500m，傳輸速度為1Mbps；

·10Broad－36 使用同軸電纜（RG－59/U CATV），網路的最大跨度為3600m，網段長度最大為1800m，是一種寬頻傳輸方式；

·10Base－F 使用光纖傳輸介質，傳輸速率為10Mbps

1．乙太網和IEEE802．3的工作原理
在基於廣播的乙太網中，所有的工作站都可以收到發送到網上的信息幀。每個工作站都要確認該信息幀是不是發送給自己的，一旦確認是發給自己的，就將它發送到高一層的協議層。
在採用CSMA／CD傳輸介質訪問的乙太網中，任何一個CSMA／CDLAN工作站在任何一時刻都可以訪問網路。發送數據前，工作站要偵聽網路是否堵塞，只有檢測到網路空閑時，工作站才能發送數據。
在基於競爭的乙太網中，只要網路空閑，任一工作站均可發送數據。當兩個工作站發現網路空閑而同時發出數據時，就發生沖突。這時，兩個傳送操作都遭到破壞，工作站必須在一定時間後重發，何時重發由延時演算法決定。
2．乙太網和IEEE802．3服務的差別
盡管乙太網與IEEE802．3標准有很多相似之處，但也存在一定的差別。乙太網提供的服務對應於OSI參考模型的第一層和第二層，而IEEE802．3提供的服務對應於OSI參考模型的第一層和第二層的信道訪問部分（即第二層的一部分）。IEEE802．3沒有定義邏輯鏈路控制協議，但定義了幾個不同物理層，而乙太網只定義了一個。
IEEE802．3的每個物理層協議都可以從三方面說明其特徵，這三方面分別是LAN的速度、信號傳輸方式和物理介質類型。

乙太網是在 20 世紀 70 年代研製開發的一種基帶區域網技術，使用同軸電纜作為網路媒體，採用載波多路訪問和沖突檢測（ CSMA/CD ）機制，數據傳輸速率達到10MBPS 。但是如今乙太網更多的被用來指各種採用 CSMA/CD 技術的區域網。乙太網的幀格式與 IP 是一致的，特別適合於傳輸 IP 數據。乙太網由於具有簡單方便、價格低、速度高等。

乙太網這個名字，起源於一個科學假設：聲音是通過空氣傳播的，那麼光呢？在外太空沒有空氣光也可以傳播。於是，有人說光是通過一種叫以太的物質傳播。後來，愛因斯坦證明以太根本就不存在。

乙太網與互聯網的差別：

主要差別：乙太網是一種區域網，只能連接附近的設備，網際網路是廣域網，我們可以通過網際網路連接到美國去得到消息。
兩者都算是用來連接電腦的網路，但是兩者的范圍是不同的。乙太網是局限在一定的距離之內的，我們可以有成千上百個乙太網；但是網際網路呢，是最大的廣域網了，我們只有一個網際網路，所以網際網路又可以說是網路中的網路。
網際網路是一個超大的國際化的系統，它能夠把世界上的各個地方的網路連接起來，私人的，公共的，學術的還是商業的網路或者政府的網路，都可以互相連接，共享資源。形象的來說，網際網路就是我們在打開網頁，發送郵件，在線聽音樂看電影所用的網路，它包括了非常廣泛的信息，現在的我們已經習以為常了。
而乙太網呢，基本上就是只允許本地的幾台電腦互相連接。電腦之間相互傳送消息是有一組技術支持的。一般來說，連接到乙太網上的電腦都在同一棟樓里，或者在周圍附近。但是隨著乙太網網線的發展，乙太網的范圍可以擴展到十公里了。但是因為都是用網線互聯，要想連接到很遠的地方是不現實的。
生活化一點，乙太網就是把你家的電腦，筆記本連接到貓上，然後再通過貓連接到網際網路上去，這樣你才能和國外的朋友Skype。因此，你家的電腦，筆記本和貓就組成了一個乙太網。可以想像，世界上有成千上萬個乙太網。商業上應用乙太網，將他們所有的電腦連接到主伺服器上。
乙太網可以有一個或者幾個管理員。網際網路上可能有一些部分是由管理員的，但是沒有一個可以操控整個網際網路的管理員。
另外一個區別就是安全性。乙太網是比較安全的，因為他是一個封閉的內部網路，外部人員是沒有許可權的。但是網際網路是公開連接的，每個人都可以瀏覽。

下面主要介紹了四種不同格式的乙太網幀格式。

在每種格式的乙太網幀的開始處都有64比特（8位元組）的前導字元，如圖1所示。其中，前7個位元組稱為前同步碼（Preamble），內容是16進制數0xAA，最後1位元組為幀起始標志符0xAB，它標識著乙太網幀的開始。前導字元的作用是使接收節點進行同步並做好接收數據幀的准備。

圖5 Ethernet 802. 3 SNAP幀格式

Ethernet 802. 3 SNAP類型乙太網幀格式和Ethernet 802. 3 SAP類型乙太網幀格式的主要區別在於：

• 2個位元組的DSAP和SSAP欄位內容被固定下來，其值為16進制數0xAA。

• 1個位元組的"控制"欄位內容被固定下來，其值為16進制數0x03。

• 增加了SNAP欄位，由下面兩項組成：

• 新增了3個位元組的組織唯一標識符（Organizationally Unique Identifier，OUI ID）欄位，其值通常等於MAC地址的前3位元組，即網路適配器廠商代碼。

• 2個位元組的「類型」欄位用來標識乙太網幀所攜帶的上層數據類型。

太網可以採用多種連接介質，包括同軸纜、雙絞線和光纖等。其中雙絞線多用於從主機到集線器或交換機的連接，而光纖則主要用於交換機間的級聯和交換機到路由器間的點到點鏈路上。同軸纜作為早期的主要連接介質已經逐漸趨於淘汰。

注意區分雙絞線中的直通線和交叉線兩種連線方法.

以下連接應使用直通電纜：

交換機到路由器乙太網埠

計算機到交換機

計算機到集線器

交叉電纜用於直接連接 LAN 中的下列設備：

交換機到交換機

交換機到集線器

集線器到集線器

路由器到路由器的乙太網埠連接

計算機到計算機

計算機到路由器的乙太網埠

CSMA/CD共享介質乙太網

帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問 (CSMA/CD)[2]技術規定了多台電腦共享一個通道的方法。這項技術最早出現在1960年代由夏威夷大學開發的ALOHAnet，它使用無線電波為載體。這個方法要比令牌環網或者主控制網要簡單。當某台電腦要發送信息時，必須遵守以下規則：

• 開始:如果線路空閑，則啟動傳輸，否則轉到第4步。

• 發送:如果檢測到沖突，繼續發送數據直到達到最小報文時間 （保證所有其他轉發器和終端檢測到沖突），再轉到第4步。

• 成功傳輸:向更高層的網路協議報告發送成功，退出傳輸模式。

• 線路忙:等待，直到線路空閑線路進入空閑狀態- 等待一個隨機的時間，轉到第1步，除非超過最大嘗試次數。

• 超過最大嘗試傳輸次數:向更高層的網路協議報告發送失敗，退出傳輸模式。

就像在沒有主持人的座談會中，所有的參加者都通過一個