6课 以太网通信标准及其访问机制
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以太网简要教程一、概述通常我们所说的以太网主要是指以下三种不同的局域网技术:以太网/IEEE 802.3—采用同轴电缆作为网络媒体,传输速率达到10Mbps;100Mbps以太网—又称为快速以太网,采用双绞线作为网络媒体,传输速率达到100Mbps;1000Mbps以太网—又称为千兆以太网,采用光缆或双绞线作为网络媒体,传输速率达到1000Mbps(1Gbps)以太网以其高度灵活,相对简单,易于实现的特点,成为当今最重要的一种局域网建网技术。
虽然其它网络技术也曾经被认为可以取代以太网的地位,但是绝大多数的网络管理人员仍然把将以太网作为首选的网络解决方案。
为了使以太网更加完善,解决所面临的各种问题和局限,一些业界主导厂商和标准制定组织不断的对以太网规范做出修订和改进。
也许,有的人会认为以太网的扩展性能相对较差,但是以太网所采用的传输机制仍然是目前网络数据传输的重要基础。
二、以太网工作原理以太网是由Xeros公司开发的一种基带局域网技术,使用同轴电缆作为网络媒体,采用载波多路访问和碰撞检测(CSMA/CD)机制,数据传输速率达到10Mbps。
虽然以太网是由Xeros公司早在70年代最先研制成功,但是如今以太网一词更多的被用来指各种采用CSMA/CD技术的局域网。
以太网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要,而IEEE802.3规范则是基于最初的以太网技术于1980年制定。
以太网版本2.0由Digital Equipment Corporation、Intel、和Xeros三家公司联合开发,与IEEE 802.3规范相互兼容。
太网结构示意图如下:以太网/IEEE 802.3通常使用专门的网络接口卡或通过系统主电路板上的电路实现。
以太网使用收发器与网络媒体进行连接。
收发器可以完成多种物理层功能,其中包括对网络碰撞进行检测。
收发器可以作为独立的设备通过电缆与终端站连接,也可以直接被集成到终端站的网卡当中。
以太网技术基本原理以太网是一种局域网技术,其基本原理是基于CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)协议,采用共享介质的方式实现各个终端设备之间的数据通信。
以下是以太网技术的基本原理的详细介绍。
1.CSMA/CD协议:CSMA/CD协议是以太网的核心协议,用于解决多个终端设备同时访问共享介质时产生的冲突问题。
其工作原理是,在发送数据之前,终端设备会先监听共享介质上是否有信号传输,如果没有,则可以开始发送自己的数据。
如果检测到有信号传输,表示介质正在被占用,终端设备会等待一段随机的时间后再次进行监听,以便选择合适的时机进行数据发送。
如果在发送数据的过程中,终端设备检测到介质上有冲突,就会终止发送并等待一段时间,再次检测介质是否被占用,然后重新开始发送数据。
通过这种方式,CSMA/CD协议可以有效地解决冲突问题,实现数据的可靠传输。
2.介质访问控制:以太网采用的是共享介质的方式,多个终端设备共享同一根传输介质。
为了保证每个终端设备的公平性和均衡性,以太网采用了介质访问控制机制。
具体来说,以太网将共享介质分割为多个时隙,并将每个时隙划分为一个最小的数据传输单元(称为“帧”)。
终端设备在进行数据传输之前,需要等待一个空闲的时隙,然后按照时隙进行数据发送。
这种介质访问控制机制能够有效地保证每个终端设备的公平访问权,并避免了数据传输的混乱和冲突。
3.MAC地址:以太网使用MAC(媒体访问控制)地址来唯一标识网络中的每个终端设备。
MAC地址是一个48位的全球唯一标识符,由6个字节组成。
其中前3个字节是由IEEE管理的组织唯一标识符(OUI),用于标识设备的生产厂商,后3个字节由设备厂商自行分配。
每个终端设备在生产时都会被分配一个唯一的MAC地址,以太网通过这个地址来确定数据应该发送到哪个设备。
4.帧格式:以太网的数据传输通过帧来进行,每个帧是一个完整的数据包。
以太网的帧格式包括了源MAC地址、目标MAC地址、协议类型和数据部分。
以太网规范以太网(Ethernet)是一种广泛应用于计算机网络的局域网技术。
它是由Xerox、Digital和Intel在20世纪70年代合作开发的,并在20世纪80年代被标准化为IEEE 802.3。
以太网规范包括了物理层和数据链路层两个部分,它定义了网络的传输介质、数据传输的方式以及网络设备之间的通信规则。
在物理层方面,以太网规范定义了几种不同的传输介质,如双绞线、同轴电缆和光纤等。
其中,最常见和广泛使用的是双绞线。
以太网使用双绞线作为传输介质的优点是成本低廉、易于安装和维护,并且具有较高的传输速度和较低的信号损耗。
在数据链路层方面,以太网规范定义了帧的格式、地址的分配、数据的传输方式等。
以太网帧的格式由目的MAC地址、源MAC地址、类型字段和数据字段组成。
其中,MAC地址是用于唯一标识网络设备的物理地址。
以太网规范还定义了一种称为CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的介质访问控制方式,用于避免多个设备同时访问网络介质而产生冲突。
以太网规范还规定了不同速率的以太网,包括10 Mbps的Ethernet、100 Mbps的Fast Ethernet和1000 Mbps的Gigabit Ethernet。
这些不同速率的以太网可以互操作,即可以在同一网络中同时使用。
不同速率的以太网主要通过改变传输介质的速率、电平和编码方式来实现。
以太网规范还定义了一些其他的技术,如虚拟局域网(VLAN)和链路聚合(Link Aggregation)。
虚拟局域网允许将一个物理局域网划分为多个逻辑上的局域网,提供更好的网络管理和安全性。
链路聚合允许将多个以太网链路绑定在一起,形成一个更高带宽的链路,提供更好的网络性能和冗余备份。
总体而言,以太网规范为计算机网络提供了一个灵活、可靠和高性能的局域网技术。
它的发展和标准化为互联网的发展做出了重要贡献,并且在现代网络中仍然得到广泛应用。
简述以太网的介质访问控制方式的原理以太网的介质访问控制(缩写为MAC)方式是计算机网络中重要的一项技术,它通过网络中的介质访问控制(MAC)来控制网络节点之间的数据传输,确保网络传输的安全性和稳定性。
它是一种非常可靠、稳定可行的性能分配方案,在计算机网络中被非常合理地使用。
以太网MAC的原理是使用一种称为广播的机制来确定网络中的每一个节点的位置和资源,以确保它们正确地发送和接收消息。
通过广播,网络中的每个节点都可以将它的信息广播到网络的每一个节点中,以便维护一个全局的视图。
如果一个节点想要发送数据到另一个节点,它只需要根据“知名”发送数据,而不用关心数据是被谁接收的,因为它不会干涉网络中其他节点的活动。
为了支持以太网的介质访问控制,首先要建立一种机制来判断哪些节点可以访问介质,以及何时可以访问介质。
控制访问介质的方式有两种:“轮询”和“轮流”机制。
轮询机制是指,每个网络节点可以在一定的时间间隔内访问介质,而轮流机制是指,每个节点依次访问介质,直到所有的节点都访问完介质,再重新开始循环。
在以太网中,将访问介质的权利交给网络层,并在以太网规范中定义了一种名为“CSMA/CD(也称为CSMA/CA)的介质访问控制方式,即“无线局域网接入控制”。
用CSMA/CD控制介质访问的原理是在节点访问介质之前,首先要检查介质的状态,如果介质被占用,则不能访问,如果介质是空闲的,则可以访问介质,开始发送数据。
为了确保CSMA/CD机制的可靠性和有效性,以太网规范在其中规定了一些技术措施,如“隐含轮询”和“节点竞争”技术。
隐含轮询是指,当一个节点想要发送数据到其他节点时,其他节点会根据一定的时间间隔轮流尝试访问介质,如果有节点占用了介质,则其他节点只能等待,如果介质是空闲的,则可以访问介质,开始发送数据。
节点竞争是指,当一个节点想要发送数据时,它只需要向网络中的其他节点发出“竞争信号”,告诉其他节点它想要访问介质,如果有其他节点也想要访问介质,则会发出“协商信号”,告诉其他节点它也想访问介质,由所有节点共同协商,最终决定谁先访问介质。
以太网的三种以太网标准以太网是一种局域网技术,它使用双绞线或光纤作为传输介质,采用CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)协议来实现数据的传输。
在以太网的发展历程中,出现了多种不同的标准,其中最为常见的有以太网、快速以太网和千兆以太网。
本文将对这三种以太网标准进行介绍和比较。
首先,以太网是最早的以太网标准,它使用10Mbps的传输速率,采用基带传输技术,传输距离最远为100米。
在以太网中,数据帧的最小长度为64字节,最大长度为1518字节。
以太网使用CSMA/CD协议来解决数据冲突问题,但随着网络规模的扩大,以太网的传输速率已经无法满足需求,因此出现了更高速的以太网标准。
其次,快速以太网是在以太网的基础上进行改进的,它使用100Mbps的传输速率,采用基带传输技术,传输距离最远为100米。
快速以太网在数据帧的最小长度和最大长度上与以太网保持一致,但由于传输速率的提升,快速以太网能够更快地传输数据,适用于对传输速度要求较高的场景。
快速以太网的出现,使得局域网的传输速度得到了显著提升,大大改善了网络性能。
最后,千兆以太网是目前应用最为广泛的以太网标准,它使用1Gbps的传输速率,采用基带传输技术,传输距离最远为100米。
千兆以太网在数据帧的最小长度和最大长度上与以太网和快速以太网保持一致,但由于传输速率的进一步提升,千兆以太网能够更快地传输大容量数据,适用于对传输带宽要求较高的场景。
千兆以太网的出现,进一步提升了局域网的传输速度和带宽,满足了现代网络应用对高速数据传输的需求。
综上所述,以太网的发展经历了以太网、快速以太网和千兆以太网三种不同的标准,它们分别采用了不同的传输速率和技术,适用于不同的网络场景。
随着网络应用的不断发展,以太网标准也在不断演进,未来可能会出现更高速的以太网标准,以满足日益增长的网络传输需求。
在选择以太网标准时,需要根据实际需求和网络环境来进行合理的选择,以实现最佳的网络性能和传输效果。
以太网标准以太网标准是计算机网络中最重要的网络协议之一,它非常重要,因为它定义了计算机如何联网,参与网络通信。
以太网标准是由电子工业联合会(IEEE)制定的网络标准,最初由工程师Bob Metcalfe,他在1973年分发给其他研究人员进行评审。
自那时起,这一标准已被广泛采用,反映出电子工业联合会技术能力及认可度。
以太网标准的特征比较简单,它定义了硬件、软件、界面和协议的规范,此外,该标准还定义了以太网的最大长度,以太网的最大速度等。
此外,以太网标准还定义了网络数据单元(Network Data Unit)的格式,从而确保网络通信的可靠性。
以太网标准的基本功能包括:分组交换(packet switching)、局域网(Local area network)、广播(broadcasting)和组播(multicasting)。
其中,分组交换是指让计算机在发送数据时,一般不需要占用整个网络,而只需要一部分来传输数据,从而提高网络的效率。
局域网是指让多台计算机通过局域网进行信息传输,它通常由计算机的硬件、软件及网络设备组成。
广播是指让一台计算机发出的数据会被每个网络节点接收,它通常被用来传递重要的网络信息。
而组播则是指让一台计算机发出的数据只能被特定的网络节点接收,它也有助于提高网络的效率,并允许多用户同时共享一个网络。
以太网标准主要由IEEE 802.3系列协议构成,它们分别是IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3ab、IEEE 802.3z和IEEE 802.3ae 等。
IEEE 802.3系列协议主要包括以太网链路层协议(Ethernet LinkProtocol)、以太网数据链路层协议(Ethernet Data Link Protocol)和以太网网络层协议(Ethernet Network Protocol)等。
以太网标准的分布式网络设备有以太网交换机(Ethernet Switch)、以太网路由器(Ethernet Router)、以太网桥(Ethernet Bridge)和以太网集线器(Ethernet Hub)等。
以太网通讯协议以太网通讯协议是一种在局域网中广泛应用的通讯协议,它定义了在局域网中计算机之间进行通讯的方式和规则。
以太网通讯协议采用CSMA/CD技术,即载波监听多路访问/碰撞检测技术,通过这一技术可以实现多台计算机共享同一条传输介质。
本文将对以太网通讯协议的工作原理、特点和发展进行介绍。
以太网通讯协议的工作原理是通过一种称为帧的数据包来进行通讯。
每个帧包含了目标地址、源地址、数据以及校验和等信息。
当一台计算机要向另一台计算机发送数据时,它首先会监听传输介质,确保没有其他计算机正在发送数据。
然后,它将数据封装成帧,并发送到传输介质上。
接收方计算机会监听传输介质,当它检测到有数据帧时,会进行解析并提取出数据内容。
以太网通讯协议的特点之一是其简单易实现。
以太网使用的CSMA/CD技术能够很好地适应局域网中多台计算机的通讯需求,而且其协议规范也相对简单,易于实现和维护。
此外,以太网还具有较高的传输效率和较低的成本,这使得它成为了广泛应用于局域网中的通讯协议。
随着网络技术的不断发展,以太网通讯协议也在不断演进。
最初的以太网标准是以太网Ⅰ,其传输速率为10Mbps。
随后,以太网Ⅱ标准提出了传输速率为100Mbps的快速以太网,再后来又出现了千兆以太网,其传输速率更是高达1Gbps。
目前,以太网通讯协议的最新标准是千兆以太网,同时还有了更高速的10G、40G和100G以太网标准。
这些新标准的出现,使得以太网通讯协议能够更好地适应高速网络的通讯需求。
总的来说,以太网通讯协议作为一种局域网通讯协议,具有简单易实现、传输效率高、成本低等特点。
随着网络技术的不断发展,以太网通讯协议也在不断演进,逐渐实现了更高的传输速率和更好的性能。
在未来的网络通讯中,以太网通讯协议仍然将扮演着重要的角色。