乙太網:IEEE?

乙太網協議是由一組 IEEE 802.3 標準定義的區域網協議集。在乙太網標準中,有兩種操作模式:半雙工和全雙工。半雙工模式中,資料是通過在共享介質上採用載波監聽多路訪問/衝突檢測(CSMA/CD)協議實現傳輸的。它的主要缺點在於有效性和距離限制,鏈路距離受最小 MAC 幀大小的限制。該限制極大的降低了其高速傳輸的有效性。因此,引入了載波擴充套件技術來確保千兆位乙太網中 MAC 幀的最小長度為 512 位元組,從而達到了合理的鏈路距離要求。  當前定義在光纖和雙絞線上的傳輸速率有四種:1.10 Mbps - 10Base-T 乙太網2.100 Mbps - 快速乙太網3.1000 Mbps - 千兆位乙太網(802.3z)4.10 千兆位乙太網 - IEEE 802.3ae   本文我們主要討論乙太網的總體概況。有關快速乙太網、千兆位乙太網以及 10 千兆位乙太網的具體內容將在其它文件中另作介紹。  乙太網系統由三個基本單元組成:1. 物理介質,用於傳輸計算機之間的乙太網訊號;2. 介質訪問控制規則,嵌入在每個乙太網介面處,從而使得計算機可以公平的使用共享乙太網通道;3. 以太幀,由一組標準位元位構成,用於傳輸資料。  在所有 IEEE 802 協議中,ISO 資料鏈路層被劃分為兩個 IEEE 802 子層,介質訪問控制(MAC)子層和 MAC - 客戶端子層。IEEE 802.3 物理層對應於 ISO 物理層。  MAC 子層有兩個基本職能:1.資料封裝,包括傳輸之前的幀組合和接收中、接收後的幀解析 / 差錯檢測。2.介質訪問控制,包括幀傳輸初始化和傳輸失敗恢復。  介質訪問控制(MAC)- 客戶端子層可能是以下一種:1.邏輯鏈路控制(LLC),提供終端協議棧的乙太網 MAC 和上層之間的介面,其中 LLC 由 IEEE 802.2 標準定義。2.網橋實體,提供 LANs 之間的 LAN-to-LAN 介面,可以使用同種協議(如乙太網到乙太網)和不同的協議(如乙太網到令牌環)之間。網橋實體由 IEEE 802.1 標準定義。  乙太網上的每臺計算機都能獨立執行,不存在中心控制器。連線到乙太網的所有工作站都接入共享信令系統,又稱為介質。要傳送資料時,工作站首先監聽通道,如果通道空閒,即可以以太幀或資料包格式傳輸資料。  每幀傳輸完畢之後,各工作站必須公平爭取下一幀的傳輸機會。對於共享通道的訪問取決於嵌入到每個工作站的乙太網介面的介質訪問控制機制。該機制建立在載波監聽多路訪問/衝突檢測(CSMA/CD)基礎上。  當以太幀傳送到共享通道後,所有乙太網介面檢視它的目標地址。如果幀目標地址與介面地址相匹配,那麼該幀就能被全部讀取並且被髮送到那臺計算機的網路軟體上。如果發現幀目標地址與它們本身的地址不匹配時,則停止幀讀取操作。  訊號如何通過組成乙太網系統的各個介質段有助於我們掌握系統拓樸結構。乙太網的訊號拓樸是一種邏輯拓樸,用來區別介質電纜的實際物理佈局。乙太網的邏輯拓樸結構提供了一條單一通道(或匯流排)用於傳送乙太網訊號到所有工作站。  多個乙太網段可以連結在一起構成一個較大的乙太網,這通過一種能夠放大訊號和重新計時的叫做中繼器的裝置實現。通過中繼器,多段乙太網系統可以像“無根分支樹”(non-rooted branching tree)一樣擴充套件。“無根”意味著系統在任意方向上都可以生成連結段,且沒有特定的根段。最重要的是,各段的連線不能形成環路。系統的每個段必須具有兩個終端,這是由於乙太網系統在環路路徑上不能正確執行。即使介質段以星形模式物理連線,且許多段都接在中繼器上,但是它的邏輯拓樸結構仍就是通過乙太網單通道傳送訊號至所有工作站。協議結構 10/100 Mbps 乙太網中的基本 IEEE 802.3 MAC 資料格式如下:7166246-1500 bytes4 bytesPreSFDDASALength TypeData unit + padFCS1.Preamble(Pre) ― 7位元組。Pre 欄位中1和0互動使用,接收站通過該欄位知道匯入幀,並且該欄位提供了同步化接收物理層幀接收部分和匯入位元流的方法。2.Start-of-Frame Delimiter(SFD) ― 1位元組。欄位中1和0互動使用,結尾是兩個連續的1,表示下一位是利用目的地址的重複使用位元組的重複使用位。3.Destination Address(DA) ― 6位元組。DA 欄位用於識別需要接收幀的站。4.Source Addresses(SA) ― 6位元組。SA 欄位用於識別傳送幀的站。5.Length/Type ― 2位元組。如果是採用可選格式組成幀結構時,該欄位既表示包含在幀資料欄位中的 MAC 客戶機資料大小,也表示幀型別 ID。6.Data ― 是一組 n(46=< n =<1500)位元組的任意值序列。幀總值最小為64位元組。7.Frame Check Sequence(FCS) ― 4位元組。該序列包括32位的迴圈冗餘校驗(CRC)值,由傳送 MAC 方生成,通過接收 MAC 方進行計算得出以校驗被破壞的幀

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