摘要： 以太網(wǎng)協(xié)議是由一組 IEEE 802.3 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(guò)在共享介質(zhì)上采用載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)/ 沖突檢測(cè)（CSMA/CD ）協(xié)議實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)摹Ｋ闹饕秉c(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)挠行浴Ｒ虼�，引入了載波擴(kuò)展技術(shù)來(lái)確保千兆位以太網(wǎng)中 MAC 幀的最小長(zhǎng)度為 512 字節(jié)，從而達(dá)到了合理的鏈路距離要求。
當(dāng)前定義在光纖和雙絞線上的傳輸速率有四種：
1．10 Mbps － 10Base-T 以太網(wǎng)
2．100 Mbps － 快速以太網(wǎng)
3．1000 Mbps － 千兆位以太網(wǎng)（802.3z）
4．10 千兆位以太網(wǎng) － IEEE 802.3ae
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 10 千兆位以太網(wǎng)的具體內(nèi)容將在其它文檔中另作介紹。
以太網(wǎng)系統(tǒng)由三個(gè)基本單元組成：
1. 物理介質(zhì)，用于傳輸計(jì)算機(jī)之間的以太網(wǎng)信號(hào)；
2. 介質(zhì)訪問(wèn)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；
3. 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 IEEE 802 協(xié)議中，ISO 數(shù)據(jù)鏈路層被劃分為兩個(gè) IEEE 802 子層，介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）子層和 MAC － 客戶端子層。IEEE 802.3 物理層對(duì)應(yīng)于 ISO 物理層。
MAC 子層有兩個(gè)基本職能：
1．?dāng)?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(cè)。
2．介質(zhì)訪問(wèn)控制，包括幀傳輸初始化和傳輸失敗恢復(fù)。
介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）－ 客戶端子層可能是以下一種：
1．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 IEEE 802.2 標(biāo)準(zhǔn)定義。
2．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 IEEE 802.1 標(biāo)準(zhǔn)定義。
以太網(wǎng)上的每臺(tái)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(zhēng)取下一幀的傳輸機(jī)會(huì)。對(duì)于共享信道的訪問(wèn)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(wèn)控制機(jī)制。該機(jī)制建立在載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)（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(tái)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(hào)如何通過(guò)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(hào)拓樸是一種邏輯拓樸，用來(lái)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(hào)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(guò)一種能夠放大信號(hào)和重新計(jì)時(shí)的叫做中繼器的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。通過(guò)中繼器，多段以太網(wǎng)系統(tǒng)可以像“無(wú)根分支樹”（non-rooted branching tree）一樣擴(kuò)展。“無(wú)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(guò)以太網(wǎng)單信道傳送信號(hào)至所有工作站。
協(xié)議結(jié)構(gòu)
10/100 Mbps 以太網(wǎng)中的基本 IEEE 802.3 MAC 數(shù)據(jù)格式如下：
7
1
6
6
2
46-1500 bytes
4 bytes
Pre
SFD
DA
SA
Length Type
Data unit + pad
FCS
1．Preamble（Pre） ― 7字節(jié)。Pre 字段中1和0交互使用，接收站通過(guò)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。
2．Start-of-Frame Delimiter（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。
3．Destination Address（DA） ― 6字節(jié)。DA 字段用于識(shí)別需要接收幀的站。
4．Source Addresses（SA） ― 6字節(jié)。SA 字段用于識(shí)別發(fā)送幀的站。
5．Length/Type ― 2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。
6．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)。
7．Frame Check Sequence（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(guò)接收 MAC 方進(jìn)行計(jì)算得出以校驗(yàn)被破壞的幀。
