第二章．以 太 网
一．概述（识记）
以太网的发展历史：
（1） 20世纪70年代中期，Xerox公司制定了以太网协议并进行实验，速率为
2.94Mbps；
（2）1980年，Xerox、Intel和DEC三公司联合发表DIX80，即以太网的标准；
（3）1981年6月，IEEE802 LAN标准委员会成立；
（4）1985年，IEEE802 LAN标准委员会正式通过了局域网标准。
（5）传统的以太网的核心思想是在共享的公共传输媒体上以半双工传输模式
工作,网络的站点在同一 时刻要么发送数据,要么接收数据,而不能同发
送和接收。
（6）交换型和全双工以太网的出现，实现了站点独占传输媒体并同时收发数据。
二．以太网标准系列（识记）
1.以太网标准系列
1982 10BASE5 (DIX) 802．3 粗同轴电缆
1985 10BASE2 802．3a 细同轴电缆
1990 10BASET 802．3I 双绞线
1993 10BASEF 802．3j 光纤
1995 100BASET 802．3u 双绞线
1997 全双工以太网 802．3x 双绞线、光纤
1998 1000BASEX 802．3z 短屏蔽双绞线、光纤
2000 1000BASET 802．3ab 双绞线
2.以太网拓扑结构的演变(见上表)
三.以太网功能模块(领会)
以太网主要功能模块的划分 P21图2.1
以太网的功能模块包括两大部分,相当于数据链路层和物理层的功能
1.数据链路层
(1)LLC子层不列入以太网标准
(2)MAC(媒体访问控制)子层分为祯的封装和解封,媒体访问控制两个功能模块
2.物理层
(1)物理信令(PLS) (2)媒体连接单元(MAU) (3)媒体
四.祯结构(领会)
1.以太网和IEEE802.3两种祯结构
(1)以太网祯结构
7 1 6 6 2 46~1500 4
前导码 祯首定字符(SFD) 目的地址
(DA) 源地址
(SA) 类型
(TYPE) 数据区
(DATA) 祯检验序列(FCS)
说明:
(1)前导码 : 为101010。。。。。。，共56位，为了同步。
(2)帧首定界符（SFD）: 为10101011，表示一帧开始。
(3)目的地址（DA）
为MAC的物理地址，共6字节。又分为单地址、多地址和广播地址。
○1单地址：最高位是“0”；
○2多地址和广播地址：最高位是“1”。（广播地址时，DA同时为全“1”代码）
(4)源地址（SA）:说明发送该祯站的地址,与DA一样占6 字节
(5)类型（TYPE）:主要说明高层所使用的协议类型，如IP地址。
(6)数据区（DATA） :它的范围为：46~1500字节，如不够46字节，则必须填充到46字节。
(7)帧检验序列（FCS） FCS是通过计算除前导码、SFD和FCS以外的内容得到的。
(2)IEEE802.3祯结构
7 1 2或6 2或6 2 46~1500 4
前导码 祯首定字符(SFD) 目的地址
(DA) 源地址
(SA) 长度
(L) 逻辑链路层协议数据单元LLC-PDU 祯检验序列(FCS)
2．两种祯的区别及如何共融（领会）
区别：（1）以太网的DATA段中直接为网络层的分组。而IEEE802.3的DATA段的位置被LLC协议数据单元(LLC-PDU)取代
（2）IEEE802.3祯结构中长度字段（L）取代了以太网祯结构中类型字段（TYPE）
（3）以太网的DA段上只有最高位才有定义，区分单址还是多址
IEEE802.3最高两位都有定义，次高位为0表示全局管理地址，1表示局部地址。
一般来说地址总是全局管理，次高位为0；当为广播地址时，两种祯次高位都为
1。
融合：两种祯的兼容关键是解决长度字段和类型字段的问题。
方法：取值1536D/0600H，如果该段值大于等于0600H，为以太网祯，该段为TYPE。0600H小于，则为IEEE802.3祯，该段为长度（L）
五．媒体访问控制技术（简单应用）
1．发送规则：（结合 P24图2.4记忆）
（1）若媒体空闲，则继续发送，否则进行步骤（2）
（2）若媒体忙，则继续监听，一旦发现媒体空闲就开始发送
（3）若在祯发送过程中检测到碰撞，则停止发送祯，并随即
发送一个JAM（强化碰撞）信号，以保证网络上所有
站点知道发生了碰撞。
（4）发送JAM信号后，随机等待一端时间，在重新尝试发送（即返回步骤1）
返回重新发送祯之前，还要做以下工作：
○1碰撞次数n加1递增（一开始N＝0）
○2判断碰撞次数n是否达到16（16进制）
○3若n＝16，则按“碰撞次数过多”差错处理
○4若n<16，则计算一个随机量r，r的范围为0<r<2的k次方，其中k=min(n,10),即当k>＝10,取k=10，当n<10,k=n
○5获得延迟时间/退避时间t=rT。T为常数，是网络上固有参数，称为碰撞槽时间。
2．碰撞槽时间
即是在帧发送过程中，发生碰撞时间的上限，超过这一时间，永远不会发生碰撞。
假设公共总线媒体长度为S，帧在媒体上的传播速度为0.7C（光速），网络的传输率为R（bps）， 帧长为L（bps），tPHY为某站的物理层时延；
则有：
碰撞槽时间Slot time=2S/0.7C+2tPHY
称为最小帧长度：Lmin =（2S/0.7C+2tPHY ）×R （注意，原书中有错！）
碰撞槽时间在以太网中是一个极为重要的参数，有如下特点：
（1）它是检测一次碰撞所需的最长时间。
（2）要求帧长度有个下限。（即最短帧长）
（3）产生碰撞，就会出现帧碎片。决定了帧碎片的最大长度。
（4）如发生碰撞，要等待一定的时间。t=rT。（T为碰撞槽时间）：
3．接收规则（领会）
（1）网络上的站点，如不处在发送帧的状态，则处于接收状态，
帧碎片也被接收。
（2）接收后，首先判断是否为帧碎片；是――丢弃，不是，进
行下一步骤。
（3）识别目的地址； 确认接收帧的目的地址于本站的以太网
MAC地址是否符合，不是―― 丢弃，是――进行下一步
（4）判断FCS是否有效，若无效，丢弃；若有效，进行（5）步；
（5）确定长度字段时长度还是类型，以0600H为界； 大于等
于0600H,为以太网帧，小于则为IEEE802.3帧
（6）接收成功。解封后送到LLC层。
六．物理层结构与功能（简单应用）
1.曼彻斯特编码的特点
（1） 使网络上收发双方都能区分0，1代码
（2） 传输的代码中包括了同步时钟
（3） 能很方便的检测到发生碰撞的现象，平均电平发生了变化。
2.收发器的主要功能
（1）向媒体发送信号
（2）从媒体接收信号
（3）识别媒体是否存在信号(在总线上是否有载波)
（4）识别碰撞(在总线上是否发生了碰撞)
3．配置不同收发器致使以太网具有不同的物理组网特性
10Mbps的以太网共有四种收发器：10BASE5,10BASE2,10BASET,10BASEF
（1）10BASE5：收发器为独立设备，外置在网卡外面与直径10mm，50Ω粗同轴电缆相连。
（2）10BASE2：收发器为一个专用芯片，置于网卡上。网卡上配置BNC连接器和T型头，T型头连接直径5mm ，50Ω细同轴电缆。
（3）10BASET:收发器为一个独立芯片,置于网卡或集线器上,通过网卡上RJ-45连接器,连接3,4,5类不屏蔽双绞线
(4) 10BASEF:收发器为单独芯片,置于网卡或集线器上.网卡/集线器上ST连接器连接多模光纤.
2.四种10BASE以太网物理性能比较.
10BASE5 10BASE2 10BASET 10BASEF
收发器 外置设备 内置芯片 内置芯片 内置芯片
媒体 10mm,50Ω同轴电缆 5mm,50Ω同轴电缆 3,4,5类不屏蔽双绞线 62.5/125多模光纤
最长媒体段 500M 185M 100M 2KM
拓扑结构 公共总线型 公共总线型 星型 星型
中继器/集线器 中继器 中继器 集线器 集线器
最大跨距/媒体段数 2.5KM/5 925M/5 500M/5 4KM/2
网卡上连接端 9芯D型AUI BNC,T头 RJ-45 ST
七.10BASET组网技术(综合应用)
1.10BASET组网结构:
(1) 整个10BASET以太网系统由集线器、网卡以及双绞线组成。
网卡与集线器、集线器之间用RJ－45连接。图2.10.
双绞线连接方式见图2.11
(2)系统配置 :
HUB与网卡之间最长距离为100米，HUB数量最多为四个。任意两站之间的距离不会超过500米。
(3)抗干扰能力(P.31)
正常情况：放大器有输入时，在输出双绞线分别产生极性相反且幅度相等的差分信号，对于接收放大器，只有在差分信号输入时，才有输出；干扰时：会产生同极性且幅度相等的信号，此时，没有输出。起到了抗干扰作用。
2.10BASET组网特点:
(1)星型(或树型)拓扑结构,采用集线器(中继器)作为星型结构核心
(2)媒体采用不屏蔽双绞线,发送与接受通道物理上分开,即各占一条双绞线.
(3)网络站点通过网卡直接连接集线器.
集线器两种连线方式见图2.13
3. 10BASET集线器功能
（1）媒体上信号的再生和在定时
（2）检测碰撞
（3）端口的扩展功能
（4）混合连接10BASE5与10BASET及10BASE2以太网系统
