以太网是什么意思 以太网是什么协议,以太网

以太网，从zilog的网络发展而来的以太网。1980年12月，英特尔和施乐联合公布了以太网的技术规范。以太网是著名的总线网络。在分布式控制系统中，使用CSMA/CD传输数据的总线网络大多使用以太网。

(1)结构分层

以太网的网络结构分为三层：物理层、数据链路层和高层用户层，如图1所示。控制器插板完成数据链路层的功能，同一个套缆侧的收发器完成物理层的功能。图2详细说明了每一层功能。

图1以太网的分层及其物理实现

图2以太网层的功能

(2)物理层

以太网物理层采用50基带套管电缆作为通信介质。数据传输速率通常为10 Mbps甚至10Gbps(工业以太网)。工作站的最大数量是1024；工作站通过中继站可以达到2.5km。每个工作站由收发器、收发器电缆、以太网接口和主机接口组成。几个工作站挂在一根同轴电缆上，形成一个分支无根树的一段，这些段通过中继器连接起来。每根套管电缆长度应小于500m，收发器电缆长度应小于50m，最多可挂接100个工作站。在实际的分布式控制系统中，铰接工作站的数量远小于这个约束数。

物理层的通信信道具有以下特征：

在同一网络上，两个或两个以上的数据链路具有发送和接收信息的能力；

(2)检测携带者的能力；

发现冲突的能力

往返传输的最大延迟时间为45 s.

物理层需要其硬件来完成以下功能：

数据编码，采用曼彻斯特编码法；

发送同步和时钟信号；

载波检测和碰撞检测；

(4)比特发送和接收，在数据帧之前添加64比特的前导比特模式；

***l************l0******l***

前七组都是l***，最后一组是***。差分驱动期间，收发器电缆的交流信号电平的标称值为700mV，(785)。

(3)数据链路层

以太网的数据链路层分为两个子层：数据封装和链路管理，如图6-8所示。在每个分中心，发送和接收是两个独立的部分。数据链路中的帧采用6-n组的格式，以8比特为一个比特组，从左向右传输。目的地址由6个位组组成。当第一位为“0”时，表示物理地址，“1”表示发送到几个站的多目的地址。当所有48位都为“1”时，表示连接到以太网的所有站点。除了第一位以外的47位是实际地址。源地址是发送站的地址。以太网使用32位循环冗余码作为帧校验，所以在数据帧的末尾有4位来存储相应的位。传输的数据是透明的，可以使用任何数据，可以占用46-1500比特组，所以长度可变。

数据链路层的控制采用CSMA/光盘模式。

【什么是以太网？为什么要叫做“以太”网？】

以太网简介：

以太网是指施乐公司创建的基带局域网规范，由施乐、Intel和DEC公司共同开发。它是当今现有局域网采用的最常见的通信协议标准。以太网使用CSMA/光盘(运营商

多路访问和冲突检测)技术，并以10 m/s的速率在各种类型的电缆上运行。以太网类似于IEEE802.3系列标准。包括标准以太网(10兆比特/秒)、快速以太网(100兆比特/秒)和10g以太网。它们都符合IEEE802.3。

标准：

IEEE802.3规定的内容包括物理层布线、电信号和介质访问层协议。以太网是目前应用最广泛的局域网技术，在很大程度上取代了其他局域网标准。如令牌环、FDDI和ARCNET。经过上世纪末100M以太网的快速发展，千兆以太网甚至万兆以太网在国际组织和领先企业的推动下也在不断扩大应用范围。

常见的802.3应用有：

10M:10base-T(铜UTP模式)，

100米：100base-TX(铜UTP模式)，

100base-FX(光纤线路)，

1000米：1000base-T(铜UTP模式)

以太网的一般特征总结如下：

共享介质：所有网络设备轮流使用相同的通信介质。

广播域：要传输的帧被发送到所有节点，但只有被寻址的节点会收到该帧。

CSMA/光盘：在以太网中使用载波

多址/冲突检测方法用于防止twp或更多节点同时发送。

MAC地址：媒体访问控制层的所有以太网网卡(NIC)都采用48位网络地址。这个地址是世界上独一无二的。

以太网基本网络组成：

共享介质和电缆：10BaseT(双绞线)、10Base-2(细同轴电缆)和10Base-5(粗同轴电缆)。

中继器或集线器：集线器或中继器是一种用于在网络设备上接收大量以太网连接的设备。由连接的接收侧获得的数据被重新使用，并被发送到发送侧的所有连接的设备，以获得传输型设备。

网桥：网桥属于二层设备，负责将网络划分为独立的冲突域并获取网段，从而达到在同一个域/网段内维持广播和共享的目的。网桥包括一个涵盖所有网段和转发帧的表，以确保网段内和网段周围的正常通信行为。

交换机：交换机和网桥一样，属于二层设备，是多端口设备。交换机支持的功能类似于网桥，但它比网桥更有优势，因为它可以临时将任意两个端口连接在一起。该交换机包括一个交换矩阵，通过它可以快速连接或断开端口。与集线器不同，交换机只将帧从一个端口转发到其它相连的目标节点，不包含广播端口。

以太网协议：IEEE802.3标准中提供了以太网帧结构。目前，以太网支持光纤和双绞线介质支持的四种传输速率：

10Mbps_10Base-TEthernet(802.3)

100Mbps _快速以太网(802.3u)

1000Mbps _千兆以太网(802.3z))

10千兆以太网_IEEE802.3ae

历史

以太网技术的最初发展来自施乐帕洛阿尔托研究中心的许多开创性技术项目之一。人们通常认为以太网是在1973年发明的，当时RobertMetcalfe给他的PARC老板写了一份关于以太网潜力的备忘录。但是梅特卡夫自己认为以太网是几年后才出现的。1976年，梅特卡夫和他的助手大卫博格斯发表了一篇名为《以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术》的文章。1977年底，梅特卡夫及其合作者获得了“带冲突检测的多点数据通信系统”专利。组播传输系统被称为CSMA/CD(带冲突检测的载波侦听多路访问)，它标志着以太网的诞生。

1979年，梅特卡夫离开施乐公司开发个人电脑和局域网，并创建了3Com公司。3com游说Digido、Intel和Xerox，希望和他们一起实现以太网的标准化和规范化。这一通用以太网标准于1980年9月30日推出。当时业界流行的非公网标准有两种，令牌环网和ARCNET。在以太网大潮的冲击下，它们迅速萎缩，被取代。在这个过程中，3Com也成为了一家国际公司。

以太网插头：

梅特卡夫曾开玩笑说，JerrySaltzer为3Com的成功做出了贡献。在与其他人合著的一篇颇具影响力的论文中，Saltzer指出令牌环网在理论上优于以太网。受此结论影响，很多电脑厂商要么犹豫，要么决定不把以太网接口作为机器的标准配置，让3com靠卖以太网卡大赚一笔。这种情况也导致了另一种说法“以太网不适合理论研究，只适合实际应用”。也许这只是一个笑话，但它说明了一个技术要点：通常情况下，网络中实际的数据流特性与局域网普及前人们所估计的是不一样的，而正是由于以太网的简单结构，局域网才得以普及。Metcalfe和Saltzer曾经在麻省理工学院(MIT) MAC项目的同一楼层工作，当时他正在做哈佛大学的毕业论文，期间奠定了以太网技术的理论基础。

本标准定义了局域网(LAN)中使用的电缆类型和信号处理方法。以太网以10~100Mbps的速率在互联设备之间传输数据包，双绞线电缆10BaseT以太网以其低成本、高可靠性和10Mbps的速率成为应用最广泛的以太网技术。直扩无线以太网可以达到11Mbps，很多厂商提供的产品都可以使用通用的软件协议相互通信，这是最开放的。

标准以太网：

起初，以太网的吞吐量只有10Mbps，使用的是带冲突检测的CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)的访问控制方法。这种早期的10Mbps以太网称为标准以太网，可以通过粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、光纤等多种传输介质连接。在IEEE802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准。在这些标准中，前面的数字代表传输速度，单位为Mbps，最后一个数字代表单段网线的长度(参考单位为100m)，Base代表基带，Broad代表宽带。

10base-5使用直径为0.4英寸、阻抗为50的粗同轴电缆，也称为粗电缆以太网，最大段长度为500m。基带传输方式，拓扑结构为总线型。10BASE-5组网的主要硬件设备包括：粗同轴电缆、带AUI插座的以太网卡、中继器、收发器、收发器电缆、终结器等。

10base-2采用直径0.2英寸、阻抗50的细同轴电缆，也称为细电缆以太网，最大段长185m，基带传输方式和总线拓扑；10BASE-2组网的主要硬件设备包括：细同轴电缆、带BNC插座的以太网卡、中继器、T型连接器、终结器等。

10base-t使用双绞线，最大段长度为100m。拓扑结构是星形；10BASE-T组网的主要硬件设备包括：3类或5类非屏蔽双绞线、带RJ-45插座的以太网卡、集线器、交换机、RJ-45插头等。

1base-5使用双绞线，最大网段长度500m，传输速度1Mbps；

10 Broad-36采用同轴电缆(RG-59/UCATV)，网络最大跨度3600m，最大段长1800m，为宽带传输模式；

10base-f使用光纤传输介质，传输速率10Mbps。

1.以太网和IEEE802.3的工作原理

在基于广播的以太网中，所有工作站都可以接收发送到网络的信息帧。每个工作站都要确认信息帧是否发给自己，一旦确认发给自己，就发给更高的协议层。

在通过CSMA/CD传输介质访问的以太网中，任何CSMA/CD局域网工作站都可以随时访问网络。在发送数据之前，工作站要** 网络是否被阻塞，只有检测到网络空闲时，工作站才能发送数据。

在基于竞争的以太网中，只要网络空闲，任何工作站都可以发送数据。当两个工作站发现网络空闲，同时发出数据时，就会发生冲突。此时两次传输操作都被破坏，工作站必须在一定时间后重传，何时重传由延时算法决定。

2.以太网和IEEE802.3服务之间的差异

虽然以太网和IEEE802.3标准有许多相似之处，但也有一些不同之处。以太网提供的服务对应于OSI参考模型的第一层和第二层，而IEEE802.3提供的服务对应于OSI参考模型的第一层和第二层的信道接入部分(即第二层的一部分)。IEEE802.3没有定义逻辑链路控制协议，而是定义了几个不同的物理层，而以太网只定义了一个。

IEEE802.3的每个物理层协议都可以从三个方面来表征，即局域网的速度、信号传输方式和物理介质类型。

以太网是20世纪70年代发展起来的基带局域网技术。它采用同轴电缆作为网络介质，采用CSMA/光盘机制，数据传输速率达到10MBPS。但是现在以太网更多的是用来指代各种使用CSMA/CD技术的局域网。以太网的帧格式与IP一致，特别适合传输IP数据。以太网具有简单、方便、廉价和高速的优点。

以太网这个名字来源于一个科学假设：声音通过空气传播，但是光呢？它可以在没有空气的情况下在外太空传播。所以，有人说光穿过一种叫做以太的物质。后来，爱因斯坦证明了以太根本不存在。

以太网和互联网的区别；

主要区别：以太网是局域网，只能连接附近的设备。互联网是一个广域网，我们可以通过互联网连接到美国获取新闻。

两者都是用于连接计算机的网络，但是它们的范围不同。以太网被限制在一定的距离内，我们可以有数百个以太网；但是互联网是最大的广域网。我们只有一个互联网，所以互联网可以说是网络中的网络。

互联网是一个超大型的国际系统，可以连接世界各地的网络。私人、公共、学术或商业网络或政府网络都可以连接起来并共享资源。形象地说，互联网是我们用来打开网页、发送电子邮件、听音乐和在线看电影的网络。它包含了广泛的信息，现在我们已经习惯了。

另一方面，以太网基本上只允许少数本地计算机相互连接。计算机之间发送消息有一套技术支持。一般来说，连接以太网的电脑都在同一栋楼或者附近。但是随着以太网电缆的发展，以太网的范围可以扩展到十公里。但是因为都是通过网线互联，所以连接到很远的地方不太现实。

说得更实际一点，以太网就是把你的电脑和笔记本连接到猫上，然后通过猫连接到互联网，这样你就可以和国外的朋友Skype了。所以，你的电脑，笔记本，猫组成了一个以太网。你可以想象，世界上有成千上万的以太网。企业使用以太网将所有计算机连接到主服务器。

以太网可以有一个或几个管理员。互联网的某些部分可能归管理员所有，但没有一个管理员可以控制整个互联网。

另一个区别是安全性。以太网相对安全，因为它是一个封闭的内部网络，外人没有权限。但是互联网是开放的，每个人都可以浏览。

下面主要介绍四种不同的以太网帧格式。

每个以太网帧的开头都有一个64位(8字节)前导字符，如图1所示。其中，前7个字节称为Preamble，包含十六进制数0xAA，最后一个字节是帧起始标识符0xAB，标志一个以太网帧的开始。前导字符用于使接收节点同步并准备接收数据帧。

图1以太网帧前导字符

此外，不同格式的以太网帧中的字段的定义是不同的，并且彼此不兼容。以下是各自的帧格式。

以太网II

即DIX 2.0:1982年由施乐、DEC和Intel制定的以太网标准帧格式，如图2所示。

图2以太网802.3帧格式

EthernetII类型的以太网帧的最小长度为64字节(6 6 2 46 4)，最大长度为1518字节(6 6 2 1500 4)。其中，前12个字节分别标识发送数据帧的源节点的MAC地址和接收数据帧的目标节点的MAC地址。(注：ISL封装后可达1548字节，802.1Q封装后可达1522字节)。

接下来的两个字节标识以太网帧所承载的上层数据类型，例如用于IP协议数据的十六进制数0x0800、用于AppleTalk协议数据的十六进制数0x809B、用于Novell类型协议数据的十六进制数0x8138等。

可变长度数据字段之后是4字节的帧校验序列(FCS ),从“目标MAC地址”字段到“数据”字段的数据通过32位CRC循环冗余校验进行校验。

以太网802.3法律

Novell在1983年发布的专用以太网标准帧格式如图3所示。

图3以太网802.3帧格式

在以太网802.3的原始以太网帧中，原始EthernetII帧中的type字段被替换为“总长度”字段，表示后续数据字段的长度，其取值范围为46~1500。

接下来的两个字节是固定的十六进制数0xFFFF，它将该帧标识为Novell以太网数据帧。

以太网802.3接入点

IEEE在1985年发布的Ethernet802.3版本的以太网帧格式如图4所示。

图4以太网802.3 AP帧格式

从图4中可以看出，在Ethernet802.3SAP帧中，将原Ethernet802.3raw帧中2字节的0xFFFF改为各1字节的DSAP和SSAP，并增加1字节的“控制”字段，形成802.2逻辑链路控制(LLC)的报头。LLC提供无连接(LLC类型1)和面向连接(LLC类型2)的网络服务。LLC1应用于以太网，LLC2应用于IBMSNA网络环境。

新的802.2LLC报头包括两个服务接入点：源服务接入点(SSAP)和目标服务接入点(DSAP)。用于标识以太网帧携带的上层数据类型，如IP协议数据的十六进制数0x06，Novell协议数据的十六进制数0xE0，IBMNetBIOS协议数据的十六进制数0xF0等。

至于1字节的‘控制’字段，基本不用(一般设置为0x03，表示采用无连接服务的802.2无编号数据格式)。

以太网802.3快照

IEEE在1985年发布的Ethernet802.3版本的以太网帧格式如图5所示。

图5以太网802.3快照帧格式

以太网802.3SNAP型以太网帧格式和以太网802.3SAP型以太网帧格式的主要区别如下：

DSAP和SSAP字段的2个字节的内容是固定的，它们的值是十六进制数0xAA。

“控制”字段内容的1个字节是固定的，其值是十六进制数0x03。

添加了快照字段，它由以下两项组成：

添加了一个3字节的组织唯一标识符(OUIID)字段，其值通常等于MAC地址的前3个字节，即网络适配器制造商代码。

2字节的“类型”字段用于标识以太网帧所承载的上层数据类型。

以太网可以使用各种连接介质，包括同轴电缆、双绞线和光纤。其中双绞线多用于主机到集线器或交换机的连接，光纤主要用于交换机之间的级联以及交换机和路由器之间的点对点链路。同轴电缆作为早期的主要连接介质，已经逐渐被淘汰。

注意区分双绞线中的直线和交叉线。

直通电缆应用于以下连接：

切换到路由器以太网端口

要切换的计算机

计算机到集线器

交叉电缆用于直接连接LAN中的以下设备：

切换到切换

切换到集线器

集线器到集线器

路由器到路由器的以太网端口连接

电脑对电脑

从计算机到路由器的以太网端口

CSMA/光盘共享介质以太网

带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)[2]技术为多台计算机共享一个信道提供了一种方法。这项技术最早出现在ALOHAnet上，由夏威夷大学于20世纪60年代开发。它使用无线电波作为载体。这种方法比令牌环网或主控网简单。当计算机想要发送信息时，它必须遵循以下规则：

开始：如果线路空闲，开始传输，否则转到步骤4。

发送：如果检测到冲突，继续发送数据，直到达到最小消息时间(以确保所有其他转发器和终端检测到冲突)，然后转到步骤4。

传输成功：向高层网络协议报告传输成功，退出传输模式。

线路忙：等待，直到线路空闲-等待一个随机的时间，并转到步骤1，除非超过最大尝试次数。

超过最大传输尝试次数：向高层网络协议报告传输失败，退出传输模式。

就像在一个没有主持人的论坛里，所有的参与者通过一个会议。

【以太网是什么】

以太网是一种计算机局域网技术。

以太网的基本特征是使用载波。

多路访问/冲突检测CSMA/光盘共享访问方案，即多个工作站连接到一条总线上，所有工作站不断向总线发出。

信号；

然而，在以太网中，同一时间只有一个工作站可以在总线上传输，其他工作站必须等待其传输结束后才能开始自己的传输。

扩展数据：

以太网由共享传输介质组成，如双绞线或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机。在星形或总线配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆将计算机、打印机和工作站相互连接起来。

以太网可以以10-100Mbps的速率在互联设备之间传输数据包。以太网可以在半双工和全双工两种模式下工作。

参考来源：百度百科-以太网

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