以太网是建立在CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)机制上的广播型网络。冲突的产生是限制以太网性能的重要因素,早期的以太网设备如HUB是物理层设备,不能隔绝冲突扩散,限制了网络性能的提高。而交换机做为一种能隔绝冲突的二层网络设备,极大的提高了以太网的性能,正逐渐替代HUB成为主流的以太网设备。然而交换机对网络中的广播数据流量不做任何限制,这也影响了网络的性能。通过在交换机上划分VLAN和采用L3交换机可解决这一问题。
· 万兆以太网线缆标准
万兆以太网线缆标准为IEEE802.3ae。网络线缆只可以使用光纤,全双工模式。
CSMA/CD,我有一篇文章详述了,而且这技术过时了,不值累赘。
· C最小帧长与最大传输距离
· 最小帧长
以太网中,最小帧长为64字节,也是最考验设备的,最大9600。
以太网的双工模式
以太网的物理层存在半双工和全双工两种模式。
· 半双工,只有被淘汰的hub了。
· 全双工
以太网的自动协商
· 自动协商的目的
· 自动协商原理
NLP(NormalLink Pulse)码流。FLP(FastLink Pulse)码流
HUB
· HUB原理简介
当用双绞线把终端设备进行互连时,需要一个中间设备来进行集中,这个设备就是集线器HUB。
以太网的数据链路层
以太网链路层的分层结构
在以太网中,针对不同的双工模式,提供不同的介质访问方法:
· 在半双工模式下采用的是CSMA/CD的访问方式。
· 而在全双工模式下则可以直接进行收发,不用预先判断链路的忙闲状态。
分为媒体接入控制子层(MAC)和逻辑链路控制子层(LLC)。
MAC子层的功能简介
MAC(MediaAccess Control)子层负责完成下列任务:
· 提供物理链路的访问。
MAC子层是物理层相关的,也就是说,不同的物理层有不同的MAC子层来进行访问。
· 链路级的站点标识:在数据链路层识别网络上的各个站点。
也就是说,在该层次保留了一个站点地址,即MAC地址,来标识网络上的唯一一个站点。
MAC地址可分为下面几种类别:
§ 物理MAC地址
这种类型的MAC地址唯一的标识了以太网上的一个终端,这样的地址是固化在硬件(如网卡)里面的。
§ 广播MAC地址
如ffff.ffff.ffff。
§ 组播MAC地址
这是一个逻辑的MAC地址,用于代表网络上的一组终端。00015e
组播MAC地址第8Bit是1,例如000000011011101100111010101110101011111010101000。
以太网帧结构
· Ethernet_II的帧结构
Ethernet_II的帧中各字段说明如下:
§ DMAC
DMAC(DestinationMAC)是目的地址。DMAC确定帧的接收者。
§ SMAC
SMAC(SourceMAC)是源地址。SMAC字段标识发送帧的工作站。
§ Type
两字节的类型字段用于标识数据字段中包含的高层协议,也就是说,该字段告诉接收设备如何解析数据字段。
§ Data
数据字段的最小长度必须为46字节以保证帧长至少为64字节,这意味着传输一字节信息也必须使用46字节的数据字段。
如果填入该字段的信息少于46字节,该字段的其余部分也必须进行填充。
数据字段的最大长度为1500字节。
§ CRC
CRC(CyclicRedundancy Check)循环冗余校验字段提供了一种错误检测机制。
每一个发送器都计算一个包括了地址字段、类型字段和数据字段的CRC码,然后将计算出的CRC码填入4字节的CRC字段。
· IEEE802.3的帧结构
IEEE802.3帧格式类似于Ethernet_II帧,只是Ethernet_II帧的Type域被802.3帧的Length域取代,并且占用了Data字段的8个字节作为LLC和SNAP字段。
§ Length
Length字段定义了Data字段包含的字节数。
§ LLC
LLC(LogicalLink Control)由目的服务访问点DSAP(Destination Service Access Point)、源服务访问点SSAP(Source Service Access Point)和Control字段组成。
§ SNAP
SNAP(Sub-networkAccess Protocol)由机构代码(org code)和类型(Type)字段组成。orgcode三个字节都为0。Type字段的含义与Ethernet_II帧中的Type字段相同。
LLC子层
提到了MAC子层形成的帧结构,包括IEEE802.3的帧和ETHERNET_II帧。在ETHERNET_II帧中,由Type字段区分上层协议,这时候就没有必要实现LLC子层,仅包含一个MAC子层。
IEEE802.3帧中的LLC子层除了定义传统的链路层服务之外,还增加了一些其他有用的特性。这些特性都由DSAP、SSAP和Control字段提供。
例如以下三种类型的点到点传输服务:
· 无连接的数据包传输服务
目前的以太网实现就是这种服务。
· 面向连接的可靠的数据传输服务
预先建立连接再传输数据,数据在传输过程中可靠性得到保证。
· 无连接的带确认的数据传输服务。