第3节传统以太网技术

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更新于2008-07-19 11:43:56

以太网局域网

什么叫以太网？

Xerox在夏威夷建立了一套局域网，2.94m/s的CSMA/CD,14m,100个个人工作站；
过去人们曾认为电磁波是通过以太传播的，命名为以太网；
以太网。指的是由Xerox公司创建并由Xerox,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。
以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。
以太网与IEEE802·3系列标准相类似。
它不是一种具体的网络，是一种技术规范。

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 美国电气和电子工程师协会
是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技术组织之一（成员人数），拥有来自175个国家的36万会员(到2005年)。
IEEE定义的标准在工业界有极大的影响。
IEEE制定了全世界电子和电气还有计算机科学领域30%的文献, 另外它还制定了超过900个现行工业标准。每年它还发起或者合作举办超过300次国际技术会议。
IEEE是非盈利机构
IEEE被国际标准化组织授权为可以制定标准的组织，设有专门的标准工作委员会，有30000义务工作者参与标准的研究和制定工作，每年制定和修订800多个技术标准。
IEEE 802委员会，它成立于1980年2月，它的任务是制定局域网的国际标准，取得了显著的成绩。

IEEE 802 标准

802.1 局域网概述，体系结构，网络管理和性能测量等；
——802.1d (生成树协议Spanning Tree)
——802.1p (General Registration Protocol)
——802.1q (虚拟局域网Virtual LANs：VLan)
——802.1x (基于端口的访问控制Port Based Network Access Control)
802.2 逻辑链路控制LLC ；
802.3 总线网介质访问控制协议CSMA/CD 及物理层技术规范；
——802.3u (快速以太网Fast Ethernet)
——802.3z (千兆以太网Gigabit Ethernet)
802.4  令牌环总线Token-Passing Bus (单一/多信道速率 1, 5, 10 MBit/s)网介质访问控制协议及其物理层技术规范；
802.5  令牌环Token-Passing Ring （基带速率 1, 4, 16 MBit/s) 网介质访问控制协议及其物理层技术规范；
802.6  城域网（Metropolitan Area Networks)MAN 介质访问控制协议DQDB及其物理层技术规范；
802.7  宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建议；
802.8  光纤技术咨询组，为其他分委员会提供光纤网络技术的建议；
802.9  综合话音/数据的局域网（IVD LAN）介质访问控制协议及其物理层技术规范；
——802.9a (IsoENET (proposed))
802.10 局域网安全技术标准；
802.11 无限局域网的介质访问控制协议CSMA/CA及其物理层技术规范；
——802.11b 11Mbps
——802.11g 54Mbps
802.12 100Mb/s高速以太网按需优先的介质访问控制协议100VG-AnyLAN(Voice Grade - Sprache geeignet)
——802.14 (有线电视 (CATV))
——802.15 (无线PAN (Personal Area Network))
——802.17 (弹性分组环 (Resilient Packet Ring)) IEEE 802 委员会最先出台的标准是802.1~802.6，这6个标准已被ISO采纳为国际标准，包含在ISO 8802-1~8802-6等文件中。美国国家标准协会（ANSI）把IEEE 802标准作为美国国家标准。

4.3 以太网

4.3.1 传统以太网的连接方法
- 以太网电缆
- 以太网拓扑图
4.3.2 曼彻斯特编码
4.3.3 以太网MAC子层协议
4.3.4 二元指数类型退避算法
4.3.5 以太网的性能

回顾－局域网技术

经典的拓扑结构

总线型
星型
环形

拓扑结构：总线型

拓扑结构：星型

拓扑结构：环形

4.3.1 传统以太网的连接方法

传统以太网可使用的传输媒体有四种：
- 铜缆（粗缆或细缆）
- 铜线（双绞线）
- 光缆
这样，以太网就有四种不同的物理层。

铜缆或铜线连接到以太网的示意图

星形网 10BASE-T

不用电缆而使用无屏蔽双绞线。每个站需要用两对双绞线，分别用于发送和接收。
在星形网的中心则增加了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub)。

4.3.2以太网中的传输信号

以太网的数字信号编码

4.3.3 以太网MAC层协议

802系列标准

1.两个标准

DIX
- DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品（以太网）的规约。
IEEE802
- IEEE 的 802.3 标准。
关系
- DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。
- 严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网

IEEE的802系列局域网标准

IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为IEEE 802标准；
IEEE 802标准之间的关系

以太网的MAC子层协议 MAC 层的硬件地址

在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。
802 标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或标识符。
但鉴于大家都早已习惯了将这种 48 bit 的“名字”称为“地址”，所以本书也采用这种习惯用法，尽管这种说法并不太严格。

网卡上的硬件地址

路由器由于同时连接到两个网络上，因此它有两块网卡和两个硬件地址。

网卡检查 MAC 地址

网卡从网络上每收到一个 MAC 帧就首先用硬件检查 MAC 帧中的 MAC 地址.
- 如果是发往本站的帧则收下，然后再进行其他的处理。
- 否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。
“发往本站的帧”包括以下三种帧：
- 单播(unicast)帧（一对一）
- 广播(broadcast)帧（一对全体）
- 多播(multicast)帧（一对多）

两种不同的 MAC 帧格式