IEEE802.3協(xié)議簡介

1、IEEE802.3局域網(wǎng)協(xié)議IEEE802.3局域網(wǎng)協(xié)議（EthernetLANprotocolsasdefinedinIEEE802.3suite）簡介以太網(wǎng)協(xié)議是由一組IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)定義的局域網(wǎng)協(xié)議集。在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中有兩種操作模式：半雙工和全雙工。半雙工模式中，數(shù)據(jù)是通過在共享介質(zhì)上采用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）協(xié)議實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)?。它的主要缺點(diǎn)在于有效性和距離限制，鏈路距離受最小MAC幀大小的限制。該限制極大的降低了其高速傳輸?shù)挠行?。因此，引入了載波擴(kuò)展技術(shù)來確保千兆位以太網(wǎng)中MAC幀的最小長度為512字節(jié)，從而達(dá)到了合理的鏈路距離要求。傳輸速率當(dāng)前定義在光纖和雙絞

2、線上的傳輸速率有四種：10Mbps10Base-T以太網(wǎng)100Mbps快速以太網(wǎng)1000Mbps千兆位以太網(wǎng)（802.3Z）10千兆位以太網(wǎng)IEEE802.3ae本文我們主要討論以太網(wǎng)的總體概況。有關(guān)快速以太網(wǎng)、千兆位以太網(wǎng)以及萬兆位以太網(wǎng)的具體內(nèi)容將在其它文檔中另作介紹。基本組成以太網(wǎng)系統(tǒng)由三個(gè)基本單元組成：物理介質(zhì)，用于傳輸計(jì)算機(jī)之間的以太網(wǎng)信號；介質(zhì)訪問控制規(guī)則，嵌入在每個(gè)以太網(wǎng)接口處，從而使得計(jì)算機(jī)可以公平的使用共享以太網(wǎng)信道；以太幀，由一組標(biāo)準(zhǔn)比特位構(gòu)成，用于傳輸數(shù)據(jù)。在所有IEEE802協(xié)議中，ISO數(shù)據(jù)鏈路層被劃分為兩個(gè)IEEE802子層，介質(zhì)訪問控制（MAC）子層和MAC客戶端

3、子層。IEEE802.3物理層對應(yīng)于ISO物理層。MAC子層有兩個(gè)基本職能：數(shù)據(jù)封裝，包括傳輸之前的幀組合和接收中、接收后的幀解析/差錯(cuò)檢測。介質(zhì)訪問控制，包括幀傳輸初始化和傳輸失敗恢復(fù)。介質(zhì)訪問控制（MAC）客戶端子層可能是以下一種：邏輯鏈路控制（LLC）,提供終端協(xié)議棧的以太網(wǎng)MAC和上層之間的接口，其中LLC由IEEE802.2標(biāo)準(zhǔn)定義。網(wǎng)橋?qū)嶓w，提供LANs之間的LAN-to-LAN接口，可以使用同種協(xié)議(如以太網(wǎng)到以太網(wǎng))和不同的協(xié)議(如以太網(wǎng)到令牌環(huán))之間。網(wǎng)橋?qū)嶓w由IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)定義。以太網(wǎng)上的每臺計(jì)算機(jī)都能獨(dú)立運(yùn)行，不存在中心控制器。連接到以太網(wǎng)的所有工作站都接入共享信

4、令系統(tǒng)，又稱為介質(zhì)。要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站首先監(jiān)聽信道，如果信道空閑，即可以以太幀或數(shù)據(jù)包格式傳輸數(shù)據(jù)。每幀傳輸完畢之后，各工作站必須公平爭取下一幀的傳輸機(jī)會。對于共享信道的訪問取決于嵌入到每個(gè)工作站的以太網(wǎng)接口的介質(zhì)訪問控制機(jī)制。該機(jī)制建立在載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)基礎(chǔ)上。當(dāng)以太幀發(fā)送到共享信道后，所有以太網(wǎng)接口查看它的目標(biāo)地址。如果幀目標(biāo)地址與接口地址相匹配，那么該幀就能被全部讀取并且被發(fā)送到那臺計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)軟件上。如果發(fā)現(xiàn)幀目標(biāo)地址與它們本身的地址不匹配時(shí)，則停止幀讀取操作。信號如何通過組成以太網(wǎng)系統(tǒng)的各個(gè)介質(zhì)段有助于我們掌握系統(tǒng)拓樸結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)的信號拓樸是一種邏輯拓樸

5、，用來區(qū)別介質(zhì)電纜的實(shí)際物理布局。以太網(wǎng)的邏輯拓樸結(jié)構(gòu)提供了一條單一信道(或總線)用于傳送以太網(wǎng)信號到所有工作站。多個(gè)以太網(wǎng)段可以鏈接在一起構(gòu)成一個(gè)較大的以太網(wǎng)，這通過一種能夠放大信號和重新計(jì)時(shí)的叫做中繼器的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。通過中繼器，多段以太網(wǎng)系統(tǒng)可以像“無根分支樹”(non-rootedbranchingtree)一樣擴(kuò)展。無根”意味著系統(tǒng)在任意方向上都可以生成鏈接段，且沒有特定的根段。最重要的是，各段的連接不能形成環(huán)路。系統(tǒng)的每個(gè)段必須具有兩個(gè)終端，這是由于以太網(wǎng)系統(tǒng)在環(huán)路路徑上不能正確運(yùn)行。即使介質(zhì)段以星形模式物理連接，且許多段都接在中繼器上，但是它的邏輯拓樸結(jié)構(gòu)仍就是通過以太網(wǎng)單信道傳送信

6、號至所有工作站。協(xié)議結(jié)構(gòu)10/100Mbps以太網(wǎng)中的基本IEEE802.3MAC數(shù)據(jù)格式如下：7166246-1500bytes4bytesPreSFDDASALengthTypeDataunit+padFCSPreamble(Pre)7字節(jié)。Pre字段中1和0交互使用，接收站通過該字段知道導(dǎo)入幀，并且該字段提供了同步化接收物理層幀接收部分和導(dǎo)入比特流的方法。Start-of-FrameDelimiter(SFD)1字節(jié)。字段中1和0交互使用，結(jié)尾是兩個(gè)連續(xù)的1，表示下一位是利用目的地址的重復(fù)使用字節(jié)的重復(fù)使用位。DestinationAddress(DA)6字節(jié)。DA字段用于識別需要接收幀

7、的站。SourceAddresses(SA)6字節(jié)。SA字段用于識別發(fā)送幀的站。Length/Type2字節(jié)。如果是采用可選格式組成幀結(jié)構(gòu)時(shí)，該字段既表示包含在幀數(shù)據(jù)字段中的MAC客戶機(jī)數(shù)據(jù)大小，也表示幀類型ID。Data是一組n(46=n=1500)字節(jié)的任意值序列。幀總值最小為64字節(jié)。FrameCheckSequence（FCS）4字節(jié)。該序列包括32位的循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）值，由發(fā)送MAC方生成，通過接收MAC方進(jìn)行計(jì)算得出以校驗(yàn)被破壞的幀。包含千兆位載波擴(kuò)展的MAC幀：1000Base-X最小幀大小為416字節(jié)；1000Base-T最小幀大小為520字節(jié)。通過擴(kuò)展字段可以滿足長度小

8、于最小值的幀需求。7166246=n=15004bytesVariablePreSFDDASALengthTypeDataunit+padFCSExtIEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5三種局域網(wǎng)的區(qū)別？IEEE802.3是載波偵聽多路訪問局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)需要理解總線網(wǎng)的特點(diǎn)，即它進(jìn)行媒體訪問無優(yōu)先權(quán)，信息的發(fā)送是通過競爭進(jìn)行的；結(jié)構(gòu)簡單，媒體介入方便，價(jià)格便宜；但節(jié)點(diǎn)之間的最大距離有限制；信息負(fù)載少，數(shù)據(jù)吞吐量較高，延時(shí)短；反之，沖突的增加，數(shù)據(jù)吞吐量下降，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)增加；實(shí)時(shí)性差；采用點(diǎn)到點(diǎn)或廣播式通信。通過這些特點(diǎn)，大家可以對局域網(wǎng)的性能有所了解，同時(shí)對于10BASE5、10BASE2、10BASET三種以太網(wǎng)從長度、連接數(shù)、接口等方面做到心中有數(shù)，從而為局域網(wǎng)組網(wǎng)選擇提供依據(jù)。IEEE802.4是令牌網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)當(dāng)注意的是它的4種優(yōu)先級，使用的傳輸介質(zhì)和它的特點(diǎn)，從它的特點(diǎn)我們可以清晰的看出該標(biāo)準(zhǔn)采用無沖突媒體訪問方式；結(jié)構(gòu)從物理上講是總線網(wǎng)，而邏輯上是環(huán)形網(wǎng)，連接簡單；信息載荷與總線網(wǎng)