DJ 5-4 以太网 Ethernet
目录
一、以太网的物理拓扑结构
二、以太网物理层标准
1、以太网技术：10Base-T 和 100Base-T
2、以太网技术：1000Base 系列
3、曼彻斯特编码*
4、差分曼彻斯特编码机制*
三、以太网链路层控制技术
四、以太网的帧结构
1、前同步码
2、MAC 地址
3、类型
4、数据字段
到目前为止，以太网是最为著名的有线局域网 LAN 技术。
以太网成功的原因：
- 是第一个广泛使用的局域网技术
- 简单、便宜
- 版本不断更新，数据速率更高、成本更低
Ehernet 通常认为是与 IEEE 802.3 是兼容的。
一、以太网的物理拓扑结构
① 总线：一直流行到 90 年代中期
- 所有节点都属于相同的冲突域
② 星形：目前流行
- 中心是交换机
- 每个端口运行一个独立的以太网协议
- 节点相互之间不会发生冲突
二、以太网物理层标准
以太网的物理层标准是与传输介质相对应的。
- 10BASE-T
- 10BASE2
- 10BASE5
- 100BASE-T
- 1000BASE-T
- 1000BASE-LX
- 1000BASE-SX 等
1、以太网技术：10Base-T 和 100Base-T
- Base 表示兆，T 表示双绞线
- 带宽速率为 10/100 Mbps
- 100-Base T 又被称为 “快速 Ethernet”
- 各节点都连接到集线器上 -- 星形拓扑结构
- 节点和适配器间的最大距离为 100 米
双绞线 twisted pair
① 双绞线的概念：是由两条相互绝缘的导线，按照一定的规格，互相缠绕在一起而制成的一种通用配线，属于信息通信网络传输介质。双绞线过去主要是用来传输模拟信号的，但现在同样适用于数字信号的传输。
② 双绞线的分类：一类线 ~ 七类线，目前常用的是五类和超五类。按是否有屏蔽层，分为屏蔽线和非屏蔽线。
③ 双绞线的制作：双绞线的两头先按一定顺序把各根线排好，再接入水晶头中方可使用。其中，是网卡引脚的收/发功能决定了双绞线的线序。
2、以太网技术：1000Base 系列
1000BASE 系列有四种传输介质标准：
- 1000BASE-T：使用非屏蔽双绞线作为传输介质提供 1000M 的传输速度
- 1000BASE-LX：使用单模光纤
- 1000BASE-SX：使用多模光纤
- 1000BASE-CX：使用平衡、屏蔽铜缆，它可以用于机房的互连
3、曼彻斯特编码*
Q：为什么不直接用高电平和低电平表示 1 和 0？
A：距离较远时，电信号会衰减。假设我们规定 ＞2.5V 是高电平，＜-2.5V 是低电平。如果一个 5V 的信号经过衰减变为 2.4V，那么它将被视为一个噪音。而跳变的幅度很大，因此能稳定地表示 1 和 0 。
编码机制
利用一个 时钟周期中间位置 的电平跳变来表示 0 和 1：
- 中间跳变是由低电平跳变到高电平表示 1
- 中间跳变是由高电平跳变到低电平表示 0
曼彻斯特编码是 10Base-T 物理层编码。注：在时钟周期边界处可以任意跳变而不影响编码含义，实际上在时钟周期边界处进行跳变可以为下一次中间跳变做准备。
4、差分曼彻斯特编码机制*
根据一个时钟周期里的跳变次数来表示 0 和 1，并且仅有两个观测位置，分别为：时钟周期开始处、时钟周期中间处。
编码机制
根据跳变的次数来表示 0 和 1：
- 规定每个信号位中间都要跳变
- 在信号位开始时不改变信号极性，表示 1
- 在信号位开始时改变信号极性，表示 0
特别地，对于第一个信号：
- 如果中间位电平从低到高，则表示 0
- 如果中间位电平从高到低，则表示 1
三、以太网链路层控制技术
针对链路层中的媒体访问控制子层，又称为 MAC 子层。
四、以太网的帧结构
1、前同步码
特点：前七个字节是 “10101010”，最后一个字节是 “10101011”。
功能：使接收方和发送方的时钟同步，接收方一旦收到前同步码，便可确定有帧传来。
说明：
- 前同步码是 “无效信号”，接收方收到后删除，不向上层传递；
- CRC 的校验范围不包括前同步码。
2、MAC 地址
接收适配器会接收的 MAC 地址有：
- 单播：目的 MAC 地址与自己的 MAC 地址匹配
- 组播：目的 MAC 地址与自己所在组的 MAC 地址匹配
- 广播：目的 MAC 地址为全 1 地址
3、类型
以太网支持多种网络层协议，需要通过类型字段来进行区分。
- 发送方在类型字段中填入网络层协议的类型编号；
- 接收适配器根据类型字段，将数据字段传递给相应的网络层协议。
4、数据字段
携带网络层传来的 IP 数据报。
① 以太网的最大传输单元 MTU 是 1500 字节：
- 若 IP 数据报超过1500字节，必须将该数据报分段。
② 以太网的最小传输长度是 46 字节：
- 若 IP 数据报小于 46 字节，必须填充为 46 字节。
接收方的网络层将会去除填充的内容。