一、以太网中数据帧结构

以太网是目前最流行的一种局域网组网技术（其他常见局域网组网技术还有令牌环局域网、无线局域网、ATM局域网），以太网技术的正式标准是IEEE 802.3标准，它规定了在以太网中传输的数据帧结构，如下图所示。

              

在物理层上看，一个完整的以太网帧有7个字段，事实上，前两个字段并不能算是真正意义上的以太网数据帧，它们是以太网在物理层上发送以太网数据时添加上去的。为了实现底层数据的正确阐述，物理层使用7个字节前同步码（0和1交替的56位（55-55-55-55-55-55-55））实现物理层帧输入/输出同步；使用1个字节的SFD（帧首定界符，固定为10101011）标识帧的开始。上图中剩下的5个字段是真正的以太网数据，其中包含了目的地址和源地址，它们都是6字节长度（通常每个网卡都有1个6个字节MAC地址，以在以太网中唯一地标识自己）。网卡接收数据时，通过将目的地址字段和自身的MAC地址做比较，判断是否接收该数据包。通常，将这里的6字节目的地址按照下面的格式来书写，如：00-01-02-03-04-05。这6个字节在以太网中是按照从左到右的顺序发送的，同时对每个字节来说，最先发送的是最低位bit0，最后是最高位bit7。

      在以太网帧中，目的地址可以分为三类：单播地址、多播地址和广播地址。单播地址通常与一个具体网卡的MAC地址相对应，它要求第一个字节的bit0（即最先发出去的位）必须是0；多播地址则要求第一个字节的bit0为1，这样，在网络中多播地址不会与任何网卡的MAC相同，多播数据可以被很多个网卡同时接收；广播地址的所有48位全为1（即FF-FF-FF-FF-FF-FF），同一局域网中的所有网卡可以接收广播数据包。

上图中的长度/类型具有两个意义，当这两个字节的值小雨1518时，那么它就代表其后数据字段的长度；如果这两个字节的值大于1518，则表示该以太网帧中的数据属于哪个上层协议（例如0x800，代表IP数据包；0x806，代表ARP数据包等。）

在使用网卡进行数据包的发送与接收时，网卡已为我们完成了物理层的所有工作，驱动程序要做的是，在发送数据时，将目的地址、源地址、类型/长度、数据和填充这些值写入网卡，网卡自动计算其CRC并添加在数据帧尾部，同时对数据帧进行物理层的封装，最后将数据帧发送出去；在接收数据时，网卡会自动检测并接收数据包，验证校验和并把上述四个字段的值放在内部SRAM中供控制器读取。

TCP/IP协议有自己的地址：32bit的IP地址（网络地址），网络层发送数据包时只知道目的地址的IP地址，而底层接口（如以太网驱动程序）必须知道对方的硬件地址才能将数据发送出去。

二、ARP协议

ARP的功能是在32bit的IP地址和采用不同网络技术的硬件地址之间提供动态映射，为上层将底层的物理地址差异屏蔽起来，这样上层的因特网协议就可以灵活地使用IP地址进行通信了。ARP协议的基本功能是使用目标主机的IP地址，查询其对应的MAC地址，以保证底层链路上数据包通信的进行。为了实现在网络接口物理地址与IP地址间的转换，ARP协议中引入了ARP缓存表的概念。ARP缓存表中记录了一条一条的<IP地址，MAC地址>对，他们是主机最近运行获得的关于周围其他主机的IP地址到物理地址的绑定，当需要发送IP数据包时，ARP层根据目的IP地址来查找ARP缓存表，并将匹配的MAC地址装入以太网帧首部，最后发送以太网数据。

ARP缓存表的建立与ARP数据包是密切相关的。在以太网中，ARP数据包和IP数据包是两个独立的部分，它们都封装在以太网帧中发送。ARP数据包的种类有两种：一是ARP请求包，它是通过以太网广播的方式发送的，用于向具有某个IP地址的主机发送请求，希望该主机返回其MAC地址；二是ARP应答包，收到ARP请求的主机会比对该数据包中的IP地址与自己的IP地址是否符合，若是，则该主机向源主机返回一个ARP应答包。向源主机报告自己的MAC地址。源主机通过提取ARP应答包中的相关字段来更新ARP缓存表。在Windows控制台上输入arp -a，可以查看操作系统中使用的ARP缓存表。

举一个简单的例子来看看ARP的功能。假如我们的主机（192.168.1.11）需要向开发板（192.168.1.37）发送一个IP数据包，当发送数据时，主机会在自己的ARP缓存表中寻找是否有目标IP地址。如果找到了，也就知道了目标MAC地址为（04-02-35-00-00-01），此时，主机直接把目标MAC地址写入以太网首部发送就可以了；如果在ARP缓存表中没有找到相对应的IP地址，此时比较不幸，我们的数据需要被延迟发送，随后主机会先在网络上发送一个广播（ARP请求，以太网目的地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF），广播的ARP请求表示同一网段内所有主机将会收到这样一条信息：“192.168.1.37的MAC地址是什么？请回答”。网络IP地址为192.168.1.37（开发板）的主机接收到这个帧后，它有义务做出这样的回答（ARP应答）：“192.168.1.37的MAC地址是（04-02-35-00-00-01）”。这样，主机就知道了开发板的MAC地址，先前被延时的数据包就可以被发送了，此外，主机将这个地址对保存在缓存表中，以便后续数据包发送时使用。

ARP协议的核心就是对ARP缓存表的操作。发送数据包时，查找缓存表以得到目的MAC地址，此外，ARP还需要不断地处理ARP请求包和ARP应答包，以保证缓存表中各个表项的有效性。ARP的实质就是对缓存表的建立、更新、查询等操作。

2.2 ARP报文

要在源主机上建立关于目标主机的IP地址与MAC地址对应表项，则源主机和目的主机的基本信息交互式必须的，简单地说就是，源主机如何告诉目的主机：我需要你的MAC地址；而目的主机如何回复：这就是我的MAC地址。这时ARP报文（ARP数据包）就派上用场了。

ARP请求和ARP应答都是被组装在一个ARP数据包中发送的，ARP包的组成结构如下图所示。需要注意的是：ARP包时被封装在以太网帧中发送的，所以在图中也列出了以太网帧头部。

      以太网帧头部中的前两个字段是以太网的MAC地址和源MAC地址，目的地址为全1的特殊地址是以太网广播地址。在ARP表项建立前，源主机只知道目的主机的IP地址，并不知道其MAC地址，所以在数据链路上，源主机只有通过广播的方式将ARP请求数据包发送出去，同一网段上的所有以太网接口都会接收到广播的数据包。

       两个字节长的以太网帧类型表示帧中数据的类型。对于ARP包来说，该字段值为0x0806；对IP包来说，该字段的值为0x0800。接下来就是ARP数据包部分了，第一个硬件类型字段表示发送方想要知道的硬件接口类型，对于以太网MAC地址，它的值为1.协议类型字段表示要映射的协议地址类型，它的值为0x0800时，即表示要映射为IP地址，该值与以太网数据帧头中的类型字段的值使用相同的一组值。

接下来的两个单字节长度的字段，称为硬件地址长度和协议地址长度，它们分别指出硬件地址和协议地址的长度，长度单位为字节。对于以太网上ARP请求或应答来说，它们的值分别为6和4，代表MAC地址的长度和IP地址的长度。在ARP协议包中流出硬件地址长度和协议地址长度字段可以使得ARP协议在任何网络中被使用，而不仅仅只在以太网中。

      操作字段op指出ARP数据包的类型，它们可以使ARP请求（值为1）、ARP应答（值为2）。

      接下来的四个字段是发送端的以太网MAC地址、发送端的IP地址、目的端的以太网MAC地址和目的端的IP地址。





 

 

文章目录
一、物理层扩展以太网
二、数据链路层 扩展以太网
三、网桥分类
四、透明网桥 : 自学习算法
五、源路由网桥
六、以太网交换机
七、冲突域 和 广播域
八、冲突域 和 广播域 示例









一、物理层扩展以太网


 
双绞线链路距离限制 : 使用 集线器 连接主机 , 每条线路的距离不能超过 $100$ 米 ;


使用光纤链路 :
① 光纤链路简介 : 链路使用 光纤介质 , 光纤可以长距离传输 , 在 主机输出端口 使用光纤调制器 , 在 集线器 输入端口 , 使用 光纤解调器 ;
② 设备 : 主机 -> 光纤调制器 -> 光纤链路 -> 光纤解调器 -> 集线器




使用主干集线器 :
① 小冲突域 : 集线器 连接 的 多个主机 , 处于一个冲突域 中 , 一个冲突域 同一个时间 , 只能有一台主机进行通信 , 如果有 两台主机 同时发送信息 , 就会产生冲突 ;
② 主干集线器 : 单个集线器 可以连接多台主机 , 使用一个 主干集线器 连接 多个集线器 ( $A, B, C$ ) , 每个集线器 可以连接多台主机 , $A$ 冲突域 中的主机 , 可以与 $C$ 冲突域中的主机通信 ;
③ 大冲突域 : 这样一来 , $3$ 个小的冲突域 , 变成了一个大冲突域 ;
冲突域主机变多 , 数据传输的效率变低了 , 发生冲突的概率变高了 ;








二、数据链路层 扩展以太网


 
网桥作用 : 网桥 根据 MAC 帧 目的地址 , 对帧进行 转发 和 过滤 ; 网桥收到 MAC 帧后 , 先检查目的地址 , 再确定将该帧转发到指定的接口 , 或直接丢弃 ;




网段 概念 : 计算机网络中 , 使用同一个物理设备 , 使两台主机可以直接通信 ;

传输介质
中继器
集线器





网桥 与 集线器 对比 :

集线器 : 收到数据后 , 会 全部转发出去 ;
网桥 : 收到数据后 , 会检查数据的目的 MAC 地址 , 选择一个接口转发出去 , 或丢弃 ;





网桥 优势 :
① 吞吐量大 : 过滤通信量 , 增加网络的吞吐量 ; 网桥可以分割冲突域 , 冲突域内可以通信 , 不会向其它冲突域发送数据 ;
② 范围大 : 网桥 扩大了物理范围 ;
③ 提高可靠性 : 当一个网段 ( 冲突域 ) 发生了故障 , 不影响其它网段通信 ;
④ 互联 : 网桥 可以互连 不同物理层 , 不同 MAC 子层 , 不同 速率 的以太网 ;








三、网桥分类


 
网桥分类 :

透明网桥
源路由算法









四、透明网桥 : 自学习算法


 
透明网桥 : 以太网 上的 站点 , 不知道发出的 数据帧 , 要经过哪些网桥 , 整个网络的拓扑结构 是通过不断学习 , 得出的 ;




自学习 算法 :
网桥刚介入时 , 形成一个空白的转发表 , 通过不断使用的过程 , 逐步填写转发表 中的 地址 和 对应 接口  ;


网段 $1$ : $A, B$ 两台主机 ;
网桥 $1$ : 转发表 $1$
网段 $2$ : $C, D$ 两台主机 ;
网桥 $2$ : 转发表 $2$
网段 $3$ : $E , F$ 两台主机 ;




$A$ 主机 发送数据到 $B$ 主机 :
① $A$ 发送 数据帧 给 本网段的 $B$ 主机 , 网桥 $1$ 的 接口 $1$


广播到 $B$ 发现是给自己的 , 处理该数据帧;


然后广播到 网桥 $1$ 接口 $1$ ;


数据帧源地址 : 首先 在 网桥 $1$ 转发表 中 查看数据帧源地址 $A$ , 没有该地址 , 将 "$A$、 网桥 $1$ 接口 $1$"  记录到转发表中 ;


数据帧目的地址 : 然后 在 网桥 $1$ 转发表 中  查询目的地址 $B$ , 没有该地址 , 将其发送出去 ;




② 此时会向 网段 $2$ 的 $C,D$ 主机 , 网桥 $2$ 的接口 $1$ 发送该数据帧 ;

主机 $C$ 接收到该帧 , 发现不是给自己的 , 丢弃 ;
主机 $D$ 接收到该帧 , 发现不是给自己的 , 丢弃 ;
网桥 $2$ 接口 $1$ 收到该帧

数据帧源地址 : 首先 在 网桥 $2$ 转发表 中 查看数据帧源地址 $A$ , 没有该地址 , 将 "$A$、 网桥 $2$ 接口 $1$"  记录到转发表中 ;
数据帧目的地址 : 然后 在 网桥 $2$ 转发表 中  查询目的地址 $B$ , 没有该地址 , 将其发送出去 ;







$F$ 主机 发送数据到 $C$ 主机 :
① $F$ 发送 数据帧 给 本网段的 $E$ 主机 , 网桥 $2$ 的 接口 $2$


广播到 $E$ 发现不是给自己的 , 直接丢弃 ;


然后广播到 网桥 $2$ 接口 $2$ ;


数据帧源地址 : 首先 在 网桥 $2$ 转发表 中 查看数据帧源地址 $F$ , 没有该地址 , 将 "$F$、 网桥 $2$ 接口 $2$"  记录到转发表中 ;


数据帧目的地址 : 然后 在 网桥 $2$ 转发表 中  查询目的地址 $C$ , 没有该地址 , 将其发送出去 ;




② 此时会向 网段 $2$ 的 $C,D$ 主机 , 网桥 $1$ 的接口 $2$ 发送该数据帧 ;

主机 $C$ 接收到该帧 , 处理 ;
主机 $D$ 接收到该帧 , 发现不是给自己的 , 丢弃 ;
网桥 $1$ 接口 $2$ 收到该帧

数据帧源地址 : 首先 在 网桥 $1$ 转发表 中 查看数据帧源地址 $F$ , 没有该地址 , 将 "$F$、 网桥 $1$ 接口 $2$"  记录到转发表中 ;
数据帧目的地址 : 然后 在 网桥 $1$ 转发表 中  查询目的地址 $C$ , 没有该地址 , 将其发送出去 ;





$B$ 发送数据给 $A$ :
① $B$ 发送 数据帧 给 本网段的 $A$ 主机 , 网桥 $1$ 的 接口 $1$


广播到 $A$ 发现是给自己的 , 处理该数据帧 ;


然后广播到 网桥 $1$ 接口 $1$ ;


数据帧源地址 : 首先 在 网桥 $1$ 转发表 中 查看数据帧源地址 $B$ , 没有该地址 , 将 "$B$、 网桥 $1$ 接口 $1$"  记录到转发表中 ;


数据帧目的地址 : 然后 在 网桥 $1$ 转发表 中  查询目的地址 $A$ , 发现 $A$ 就在左边网段内 , 不再向后转发 , 直接丢弃该数据 ;






如果每个站点都发送过数据帧 , 那么每个网桥中 , 都记录有完整的转发表 ;
转发表不是一成不变的 , 网桥会每隔几分钟 , 就会重新学习一次 , 更新转发表 , 可以实时反映最新的网络拓扑状态 ;








五、源路由网桥


 
源路由网桥 简介 :
① 源路由网桥 : 发送数据帧 时 , 将 详细的 最佳路由信息 放在帧首部 ;
② 工作机制  : 发送方 $A$ 发送数据前 , 先 以广播的方式 , 向 接收方 $B$ 发送一个 发现帧 , 会得到 各种路由方案 ;
③ 最佳路径方案 : 选择一个 路由最少 , 时间最短 的路径 , 作为最佳路径 ; 以后凡是由 $A$ 发送到 $B$ 的数据帧 , 都使用该方案 ;








六、以太网交换机


 
以太网交换机 : 是一个多接口网桥 , 以太网交换机上有十几个端口 , 每个端口可以连接  集线器 或 主机 ;
以太网交换机 每个端口 引出的都是一个冲突域 ;
以太网交换机 可以 让 每个 连接在该交换机的 主机 独占媒体带宽 ;


以太网交换机分类 :

直通式交换机
存储转发式交换机

① 直通式交换机 : 只检查 目的地址 ( 6 字节 ) , 检查完后 , 直接转发 ; 延迟小 , 可靠性低 , 不支持不同速率的端口交换 ;
② 存储转发式交换机 :将 数据帧 放入高速缓存 中 , 检查正确性 , 正确转发 , 错误丢弃 ; 延迟大 , 可靠性高 , 支持不同速率的端口交换 ;








七、冲突域 和 广播域


 
冲突域 : 同一个 冲突域 中 , 每个节点都能收到被发送的 数据帧 ; 同一时间 只能有一台设备 发送信息 的范围 ;
广播域 : 网络中能收到任何一台设备发出的广播帧的 设备的集合 ; 某站点发出一个广播信号 , 所有能接受这个信号的设备范围 , 称为广播域 ;
物理层设备 : 中继器 , 集线器 ;

不能隔离冲突域
不能隔离广播域

数据链路层设备 : 网桥 , 交换机 ;

能隔离冲突域
不能隔离广播域

网络层设备 : 路由器 ;

能隔离冲突域
能隔离广播域









八、冲突域 和 广播域 示例


 
下图中 冲突域 与 广播域 个数 ?

广播域判断 :

路由器可以隔离广播域 , 查看是否有路由器 , 如果有一个路由器 , 路由器两个接口连接两个网络 , 那么就有两个广播域 ;
物理层 , 数据链路层 设备 不能隔离广播域 , 如果没有路由器 , 那么所有的设备构成一个广播域 , 广播域个数是 $1$ 个 ;

冲突域 :

物理层设备 不能隔离冲突域 , 集线器是物理层设备 , 在集线器设备上连接的多个主机 , 组成一个冲突域 ;
数据链路层设备可以隔离冲突域 , 以太网交换机 是数据链路层设备 , 每个接口都是一个 冲突域 , 其有四个接口 , 引出 $4$ 个冲突域 ;

使用ifconfig命令查看自己的广播地址：

wlp3s0b1  Link encap:以太网  硬件地址  
          inet 地址:192.168.1.102  广播:192.168.1.255  掩码:255.255.255.0
         
         


可以看到主机的广播地址是１９２．１６８．１．２５５

编写UDP服务器程序：

#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <arpa/inet.h>

int sockfd;

void sig_handler(int signo);

int main(int argc, char * argv[])
{
    if(argc < 2)
    {
        printf("usage: %s port\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    if(signal(SIGINT, sig_handler) == SIG_ERR)    //开始捕获信号 SIGINT 
    {
        perror("signal sigint error!");
        exit(1);
    }
    /*步骤1： 创建socket*/
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd < 0)
    {
        perror("socket error!");
        exit(1);
    }
  
    /*步骤2： 调用bind函数对socket和地址进行绑定*/
    struct sockaddr_in serveraddr;
    memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[1])); //port
    serveraddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  //ip匹配所有的ip
    if(bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serveraddr, sizeof(serveraddr)) < 0)
    {
        perror("bind error!");
        exit(1);
    }
 
    struct sockaddr_in clientaddr;
    socklen_t len = sizeof(clientaddr);
    char buffer[1024];
    while(1)
    {
        memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
        memset(&clientaddr, 0, sizeof(clientaddr));

        if(recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr*)&clientaddr, &len) < 0)
        {
            perror("recvfrom error!");
            exit(1);
        }
        else
        {
            char ip[16];
            inet_ntop(AF_INET, &clientaddr.sin_addr.s_addr, ip, sizeof(ip));
            int port = ntohs(clientaddr.sin_port);
            printf("%s(%d): %s\n", ip, port, buffer);
        }

        
    }    






}



void sig_handler(int signo)
{
    if(signo == SIGINT)
    {
        printf("receiver clolse!\n");;
        close(sockfd);
        exit(1);
    }
}















编写UDP广播程序：

#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <arpa/inet.h>

int sockfd;

void sig_handler(int signo);

int main(int argc, char * argv[])
{
    if(argc < 3)
    {
        printf("usage: %s port\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    if(signal(SIGINT, sig_handler) == SIG_ERR)    //开始捕获信号 SIGINT 
    {
        perror("signal sigint error!");
        exit(1);
    }
    /*步骤1： 创建socket*/
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd < 0)
    {
        perror("socket error!");
        exit(1);
    }
    int opt = 1;
    
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &opt, sizeof(opt));


    /*步骤2： 调用bind函数对socket和地址进行绑定*/
    struct sockaddr_in serveraddr;
    memset(&serveraddr, 0, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;
    serveraddr.sin_port = htons(atoi(argv[2])); //port
    inet_ntop(AF_INET,  (struct sockaddr*)&serveraddr.sin_addr.s_addr,argv[1], sizeof(argv[1]));
    printf("I will broadcast...\n");

    char *info = "hello Andrew";

    size_t size = strlen(info) * sizeof(char);
    if(sendto(sockfd, info, size, 0, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)) < 0)
    {
        perror("sendto error!");
        exit(1);
    }
    else
    {
        printf("broadcastn success!\n");
    }


}



void sig_handler(int signo)
{
    if(signo == SIGINT)
    {
        printf("receiver clolse!\n");;
        close(sockfd);
        exit(1);
    }
}















测试：

运行服务器：

andrew@andrew-Thurley:~/work/network$ bin/receiver 8888
127.0.0.1(35423): hello Andrew
127.0.0.1(43304): hello Andrew
127.0.0.1(58134): hello Andrew
127.0.0.1(53262): hello Andrew
127.0.0.1(35285): hello Andrew
127.0.0.1(58630): hello Andrew
127.0.0.1(41278): hello Andrew
127.0.0.1(39032): hello Andrew
127.0.0.1(55642): hello Andrew
127.0.0.1(44132): hello Andrew
127.0.0.1(35112): hello Andrew



运行客户端：

andrew@andrew-Thurley:~/work/network$ bin/broadcast 192.168.1.255
usage: bin/broadcast port
andrew@andrew-Thurley:~/work/network$ bin/broadcast 192.168.1.255 8888
I will broadcast...
broadcastn success!
andrew@andrew-Thurley:~/work/network$ bin/broadcast 192.168.1.255 8888
I will broadcast...
broadcastn success!
andrew@andrew-Thurley:~/work/network$ bin/broadcast 192.168.1.255 8888


 

 

 

 

 

 

 

在广域网中，针对用户连接ISP进行上网时，使用点对点的链路，用到的协议就是PPP点对点协议。

在局域网中，针对使用总线和Hub形成的局域网，则使用的是广播信道，在数据链路层使用的协议是CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）

接下来针对局域网做重点分析：

局域网的特点

网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限

局域网具有的一些优点

具有广播功能，可以从一个站点很方便地访问全网，局域网的主机可共享连接在局域网上的各种硬件资源和软件资源。
便于系统的扩展和逐渐的演变
提高了系统的可靠性、可用性和生存性
局域网按网络拓扑进行分类：



图中的总线网两端的匹配电阻吸收在总线上传播的电磁波信号能量，避免在总线上产生有害的电磁波反射。

为了能够使众多用户能够合理而方便地共享通信媒体资源，所以需要考虑共享信道的问题。

在技术上有两种实现方法:

静态划分信道

频分复用
时分复用
波分复用
码分复用
动态媒体接入控制（多点接入）

随机接入：用户可随机发送信息，但是如果多个用户在同一时刻发送信息，那么再共享媒体上就要产生碰撞（冲突），似的这些用户都发送失败，所以必须要有解决碰撞的网络协议。
受控接入：用户不能随意发送信息，必须服从一定的控制，比如有分散控制的令牌环局域网和集中控制的多点线路探询（轮询）
采用静态划分信道可以解决问题，用户只要分配到了信道就不会和其他用户发生冲突。但是这种划分信道的方法代价高，不适合局域网使用

对于不同速率以太网的一般叫法：

传统以太网：10Mb/s速率的以太网
快速以太网：100Mb/s速率的以太网
吉比特以太网：1Gb/s速率的以太网
10吉比特以太网：10Gb/s速率的以太网
以太网的两个标准

DIX Ethernet V2 标准
IEEE 802.3 标准
以太网的起源

以太网是施乐公司于1975年研制成功的。那时，以太网是一种基带总线局域网，当时的数据率为2.94Mb/s。以无源电缆作为总线来传送数据帧，并以曾经在历史上表示传播电磁波的以太来命名。1976年7月，Mercalfe和Boggs发表了他们的以太网里程碑论文。1980年9月，DEC公司和英特尔公司还有施乐公司联合提出了以太网规约的第一版 DIX V1，后来经过1982年的修改成了一直沿用至今的 DIX Ethernet V2 标准。（DIX为三家公司名称的首字母缩写)

在此基础上，IEEE 802委员会的802.3工作组于1983年制定了第一个IEEE的以太网标准。即，IEEE 802.3 标准，速率为10Mb/s。



由于有关厂商在商业上的竞争，IEEE 802委员会未能形成统一的最佳局域网标准，所以被迫指定了几个不同的局域网标准，比如802.4令牌总线网，802.5令牌环网等。为了使数据链路层适应比较多的局域网标准，IEEE 802委员会就把局域网的数据链路层拆成了两个子层，即逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层。



与接入到传输媒体（传输线）有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输没图无关，不管采用何种传输媒体，MAC子层相对于LLC子层来说都是透明的。

到了20世纪90年代后，竞争激烈的局域网市场逐渐明朗，以太网在局域网市场中获得了垄断地位，并且由于Internet的快速发展而TCP/IP系统经常使用 DIX Ethernet V2 标准的局域网，所以现在基于IEEE 802.3的局域网已经基本消失了。所以LLC协议基本失去作用，很多厂商的适配器上只装有MAC协议。



适配器



计算机与外界局域网是通过通信适配器来进行连接的。这个适配器就是我们常说的网络接口卡（NIC）即网卡。适配器和局域网之间通信是通过电缆或者双绞线一串行方式进行的，适配器和计算机之间的通信是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行的。所以网卡一个重要功能就是进行数据串行传输和并行传输的转换。



适配器在接收和发送各种帧时不使用计算机的CPU，当网卡收到错误的帧时，直接丢掉，当收到正确的帧时，通过中断方式告诉CPU并将数据交付网络层。



注：计算机的硬件地址（MAC地址）就在网卡中，而计算机的逻辑地址——IP地址，则在计算机的存储器中。