前言

??上文介紹了局域網(wǎng)的一些基本概念，下面接著上文主要介紹兩種比較重要的局域網(wǎng)——以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)。本文先介紹以太網(wǎng)，無線局域網(wǎng)下節(jié)介紹。
本文內(nèi)容

1 以太網(wǎng)的概述

??以太網(wǎng)是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，以太網(wǎng)使用CSMA/CD協(xié)議（載波監(jiān)聽多路訪問及沖突檢測）技術(shù)。
??(1) 以太網(wǎng)優(yōu)勢：

(1) 造價低。
(2) 是應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)。
(3) 并令牌環(huán)網(wǎng)、ATM（Asynchronous Transfer Mode）網(wǎng)便宜，簡單。
(4) 滿足速率要求：10Mb/s~10Gb/s。

??(2) 以太網(wǎng)的兩個標(biāo)準(zhǔn)：

??DIX Ethernet V2：第一個局域網(wǎng)產(chǎn)品規(guī)約。
??IEEE 802.3：IEEE 802委員會802.3工作組指定的第一個IEEE的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。
??兩者僅僅在幀的格式上有一點點差別。

??(3) 以太網(wǎng)提供無連接、不可靠的服務(wù)。即以太網(wǎng)只實現(xiàn)無差錯接收，不實現(xiàn)可靠傳輸。

無連接：發(fā)送方和接收方之間無“握手過程”。
不可靠：不對發(fā)送方的數(shù)據(jù)幀編號，接收方不向發(fā)送方進行確認，差錯幀直接丟棄，差錯糾正由高層負責(zé)。

2 以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)與拓撲結(jié)構(gòu)的發(fā)展

??以太網(wǎng)先后分別使用粗同軸電纜、細同軸電纜、雙絞線+集線器作為傳輸介質(zhì)。粗纜和細纜已經(jīng)成為歷史，如今使用的是雙絞線+集線器作為傳輸介質(zhì)。
??以太網(wǎng)物理上采用星形拓撲，在中間增加了一個集線器，使用集線器的以太網(wǎng)邏輯上仍然是一個總線網(wǎng)，各站共享邏輯總線上的總線，使用的還是CSMA/CD協(xié)議。

3 10BASE-T以太網(wǎng)

??10BASE-T以太網(wǎng)是以太網(wǎng)中很重要的一種以太網(wǎng)。

10 代表10Mbit/s的數(shù)據(jù)率；
BASE表示連接線上的信號是基帶信號；
T代表雙絞線。

??物理上采用星型拓撲、邏輯上總線型，每段雙絞線最長不超過100m。
??采用曼徹斯特編碼。
??采用CSMA/CD介質(zhì)訪問。

4 適配器與MAC地址

??(1) 適配器
??適配器是用于計算機與外界局域網(wǎng)的連接。適配器本來是在主機箱內(nèi)插入的一塊網(wǎng)絡(luò)接口板，這種接口板又稱為網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC（Network Interface Card）或簡稱為網(wǎng)卡。由于現(xiàn)在計算機主板上都已經(jīng)嵌入了這種適配器，不再單獨使用網(wǎng)卡了。
??適配器在接收和發(fā)送各種幀時，不使用計算機CPU。這時計算機中的CPU可以處理其他任務(wù)。當(dāng)適配器收到有差錯的幀時，就把這個幀直接丟棄而不必通知計算機，當(dāng)適配器接收到正確的幀時，它就使用中斷來通知該計算機，并交付協(xié)議棧中網(wǎng)絡(luò)層。
??(2)MAC地址
??在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址或MAC地址。它實際是一種標(biāo)識符。
??局域網(wǎng)中計算機的硬件地址就在適配器的ROM中。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(guī)定），后24位廠家自己制定，常用6個十六進制數(shù)表示。

5 以太網(wǎng)MAC幀

??最常用的MAC幀是以太網(wǎng)V2的格式，由5個字段組成。

??這里解釋圖中的兩點：

(1) 網(wǎng)絡(luò)層向數(shù)據(jù)鏈路層發(fā)送的數(shù)據(jù)報在數(shù)據(jù)鏈路層需要添加頭部和尾部兩個部分。
(2) 數(shù)據(jù)鏈路層被劃分了LLC層和MAC層。前面說了，MAC層是實現(xiàn)幀的封裝/卸載，幀的接收與發(fā)送等，所以這里僅僅只畫出了MAC子層沒有畫LLC子層。

??(1) 目的地址和源地址：各占6個字節(jié)。
??(2) 類型：占2個字節(jié)，該字段標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個協(xié)議。
??(3) 數(shù)據(jù)字段：其長度在46到1500字節(jié)之間。

1500字節(jié)就是前面提到的鏈路層的最大傳輸單元MTU。
前面提到以太網(wǎng)的幀長度最小為64字節(jié)，這里數(shù)據(jù)部分就是64字節(jié)減去其他4個部分得出的結(jié)果，即46 = 64 - 6 - 6 - 4 - 2 。

??(4) FCS：占4個字節(jié)，是幀檢驗序列FCS，用于CRC校驗。

??其次，圖中可以看出傳輸媒體上世紀(jì)傳送的要比MAC幀多8個字節(jié)，這8個字節(jié)的作用是用于適配器中的時鐘頻率和比特流達成同步。

當(dāng)一個站在剛開始接收MAC幀時，由于適配器的時鐘尚未與到達的比特流達成同步，因此MAC幀的最前面的若干位就無法接收，結(jié)果使整個MAC幀成為無效的幀。為了接收端快速實現(xiàn)位同步，從MAC子層向下傳到物理層時還需要在幀的前面插入8個字節(jié)（由硬件生成）。它是由兩個字段構(gòu)成——前同步碼和幀開始界定符。

??(5) 前同步碼：占7個字節(jié)，是1和0交替碼，它的作用是使接收端的適配器在接收MAC幀時能夠迅速調(diào)整其時鐘頻率，使它和發(fā)送端的時鐘同步，也就是實現(xiàn)位同步（即比特同步）。
??(6) 幀開始定界符：占一個字節(jié)，定義為10101011，它的前6位和前同步碼一樣，最后連續(xù)兩個1就是告訴接收端適配器MAC幀馬上就要到來，要求適配器注意接收。

??關(guān)于MAC幀還有以下幾點要注意：

(1) MAC幀的FCS字段的校驗范圍不包括前同步碼和幀開始定界符。
(2) 以太網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)時是以幀為單位傳送的，以太網(wǎng)傳送幀時，各幀之間還必須有一定的間隙。因此，接收端只要找到幀的開始定界符，其后面連續(xù)到達的比特流就都屬于一個幀?？梢娨蕴W(wǎng)中不需要幀結(jié)束定界符，頁不需要使用字節(jié)插入來保證透明傳輸。
??可以這么理解，當(dāng)一個幀傳送結(jié)束后，存在一定的時間間隙無比特流，由于使用的是曼徹斯特編碼，每個比特即使是0比特在中間都有一次電壓變化，所以這段時間間隙內(nèi)總線上的電壓就不會變化，當(dāng)下一個幀到達時，先接收到的是前導(dǎo)碼來進行位同步，之后是幀開始定界符表示這個MAC幀要開始了，直到這個幀傳輸結(jié)束，之后再循環(huán)這樣的過程，所以在以太網(wǎng)中不需要幀結(jié)束定界符就可以完整的接收幀。

??IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的幀和以太網(wǎng)V2 幀格式的區(qū)別：

(1) 在IEEE 802.3中，MAC幀的第三個字段是“長度/類型”。如果這個字段值大于1536，就表示為“類型”，這種情況下跟以太網(wǎng)V2的MAC幀格式完全一致。如果這個字段的小于1536，該字段就是“長度”，即數(shù)據(jù)部分的長度，由于以太網(wǎng)使用了曼徹斯特編碼，長度字段并沒有實際意義。
(2) 當(dāng)“長度/類型”字段小于1536時，數(shù)據(jù)字段必須再裝入上面的邏輯鏈路控制LLC子層的LLC幀。

6 高速以太網(wǎng)

??數(shù)據(jù)率大于100Mbit/s的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。
??(1) 100BASE-T以太網(wǎng)

??在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號的星型拓撲以太網(wǎng)，仍使用IEEE 802.3的CSMA/CD協(xié)議。
??其適配器有很強的適應(yīng)性，能自動識別10Mbit/s和100Mbit/s。
??支持全雙工通信和半雙工通信，在全雙工通信方式下工作而不沖突。
??由于CSMA/CD協(xié)議對全雙工方式下工作的快速以太網(wǎng)是不起作用的，所以在全雙工方式下不使用CSMA/CD協(xié)議，半雙工放方式下一定要使用CSMA/CD協(xié)議。

??(2) 吉比特以太網(wǎng)

??在光纖或雙絞線上傳送1Gb/s信號。
??支持全雙工通信和半雙工通信，全雙工方式下工作而不沖突。
??在半雙工方式下使用CSMA/CD協(xié)議，而在全雙工方式下不使用。

??(3) 10吉比特以太網(wǎng)

??10吉比特以太網(wǎng)在光纖上傳送10Gb/s信號。
??只支持全雙工，無爭用問題，當(dāng)然也不會使用CSMA/CD協(xié)議。

7 小結(jié)

??本文完