以太网技术和组网规范

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1、局域网技术与局域网组建第2章以太网技术和组网规范本章主要内容：以太网基础以太网模块和功能各种类型的以太网2.1以太网基础2.1.1IEEE802.3以太网标准IEEE802.3以太网标准的总体结构如图2-1所示。图2-1IEEE802.3以太网标准的总体结构IEEE802.3以太网标准列表如表2-1所示。2.1.2CSMA/CD机制信号的广播（广播域）MAC地址与定址冲突图2-2信号广播图2-3碰撞（冲突）冲突域图2-4冲突域CSMA/CDCSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）称载波侦听多路访问/冲突

2、检测。在局域网中，一个站点在发送数据前，首先侦听网络上是否存在载波（即检测是否有其他站点正在发送数据），这就叫载波侦听协议（CarrierSenseProtocol）。CSMA/CD协议是对ALOHA协议（一种基于地面无线广播通信而创建、适用于无协调关系的多用户竞争单信道使用权的系统）的改进，CSMA/CD保证在侦听到信道忙时不再有新站点开始发送数据；而且任一站点在检测到冲突时就立即取消传送，以太网采用的是CSMA/CD协议。以太网就是以CSMA/CD的方式来进行媒体访问控制，其目的就是为了避免冲突。网中的各个站（节点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。2.1.3以太网

3、的帧结构PA（前导码）：在定界符之前发送，以使信号电路达到稳定的同步状态。PA为持续7个字节的10101010比特信号。SFD（帧定界符）：它表示有效帧的开始，其代码为10101011，只有一个字节。DA，SA（目的地址，源地址）：均为6字节，48位，DA可以是一个唯一的地址，即单址——表示单个站，多址——代表一组站，全地址——代表局域网上所有的站。当目的地址出现多址时，即表示该帧被一组站同时接收，称“组播”。当目的地址出现全地址时，即表示该帧被局域网上所有站同时接收，称“广播”。SA说明的是发送该帧站的地址。对IEEE802.3帧结构来说，此2字节表示长度：指出紧跟其

4、后的数据字段有多少字节。它受最小帧长度的限制，即最少必须有46字节，若不到，则用填充符进行填充到46字节。对以太网帧结构来说，这两个字节表示类型：它说明了高层所使用的协议，例如IP或IPX。若该字段大于或等于0600H(相当于十进制的1536)，则认为是以太网帧的类型字段，从而识别出网络层分组是哪一种协议，并做相应处理；若小于0600H，则认为是IEEE802．3帧的长度字段，辨别长度是否正确，再进行处理。DATA（数据区）：要传送的实际数据，受最小帧长度的限制。通常在46字节到1500字节之间。46字节最小帧长度是一个限制，目的是要求局域网上所有的站都能检测到该帧，即

5、保证网络正常工作。如果高层协议的分组使数据段小于46个字节，则由有关软件把DATA填充到46字节最小长度。FCS（帧校验序列）：占4字节，是32位冗余检验码（CRC），检验范围除前导码、SFD和FCS以外的所有帧的内容，即从DA开始至DATA完毕的CRC检验结果都反映在FCS中。2.2以太网模块和功能2.2.1以太网层次结构以太网层次结构主要对应于OSI层次结构中的数据链路层和物理层。其层次结构如图2-5所示。图2-5以太网层次结构数据链路层的功能有：提供一个或多个SAP；发送时将数据组装成带MAC地址和差错检测的帧，进行同步、定界及透明传输；接收时拆卸帧，执行MAC地

6、址识别（寻址）和差错检测；管理链路上的通信，进行流量控制，差错控制。局域网的数据链路层与传统的OSI中数据链路层也有区别：局域网链路支持多重访问，支持成组地址和广播；支持MAC介质访问控制功能；提供某些网络层的功能，如网络服务访问点SAP、多路复用、流量控制、差错控制。MAC子层功能：成帧/拆帧；实现、维护MAC协议；位差错检测，寻址等。LLC子层功能：向高层提供SAP（服务访问点）；建立/释放逻辑连接；差错控制；帧序号处理；提供某些网络层功能等。LLC子层提供三种类型的操作：不确认的无连接服务；面向连接服务；带确认的无连接服务。物理层的功能为：信号的编码/译码。前导码

7、（同步码）的生成/删除。信号对应的比特流的发送/接收。2.2.2以太网功能模块IEEE802.3的体系结构与功能模块如图2-6所示。图2-6以太网体系结构与功能模块总体功能编码译码模块收发器2.2.3网卡的工作过程网卡的分类按照数据链路层控制来分，有以太网卡、令牌环网卡、ATM网卡等，它们在数据链路控制、寻址、帧结构等方面不同。按照物理层来分，有无线网卡、RJ-45网卡、同轴电缆网卡、光缆网卡等各种媒体（也称介质）。以太网采用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)控制技术。在OSI七层协议中主要定义了物理层和数据链路层的工作方式。二