網(wǎng)絡(luò)工程師考試中以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識匯總

以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識

1.1 以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層次

      以太網(wǎng)采用無源的介質(zhì)，按廣播方式傳播信息。它規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的接口以及數(shù)據(jù)鏈路層與更高層的接口。

物理層

      物理層規(guī)定了以太網(wǎng)的基本物理屬性，如數(shù)據(jù)編碼、時標、電頻等。

      物理層位于OSI參考模型的最底層，它直接面向?qū)嶋H承擔數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w（即通信通道），物理層的傳輸單位為比特（bit），即一個二進制位（“0”或“1”）。實際的比特傳輸必須依賴于傳輸設(shè)備和物理媒體，但是，物理層不是指具體的物理設(shè)備，也不是指信號傳輸?shù)奈锢砻襟w，而是指在物理媒體之上為上一層（數(shù)據(jù)鏈路層）提供一個傳輸原始比特流的物理連接。

數(shù)據(jù)鏈路層

      數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型中的第二層，介于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間。數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供的服務(wù)的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，其最基本的服務(wù)是將源設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)過來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸?shù)较噜徆?jié)點的目的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)層。

      由于以太網(wǎng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層是相關(guān)的，針對物理層的不同工作模式，需要提供特定的數(shù)據(jù)鏈路層來訪問。這給設(shè)計和應(yīng)用帶來了一些不便。

      為此，一些組織和廠家提出把數(shù)據(jù)鏈路層再進行分層，分為媒體接入控制子層（MAC）和邏輯鏈路控制子層（LLC）。這樣不同的物理層對應(yīng)不同的MAC子層，LLC子層則可以完全獨立。

1.2  以太網(wǎng)的線纜標準

      從以太網(wǎng)誕生到目前為止，成熟應(yīng)用的以太網(wǎng)物理層標準主要有以下幾種：

      10BASE-2

      10BASE-5

      10BASE-T

      10BASE-F

      100BASE-T4

      100BASE-TX

      100BASE-FX

      1000BASE-SX

      1000BASE-LX

      1000BASE-TX

      10GBASE-T

      10GBASE-LR

      10GBASE-SR

      在這些標準中，前面的10、100、1000、10G分別代表運行速率，中間的BASE指傳輸?shù)男盘柺腔鶐Х绞健?/span>

1.3 CSMA/CD

CSMA/CD的概念

      根據(jù)以太網(wǎng)的最初設(shè)計目標，計算機和其他數(shù)字設(shè)備是通過一條共享的物理線路連接起來的。這樣被連接的計算機和數(shù)字設(shè)備必須采用一種半雙工的方式來訪問該物理線路，而且還必須有一種沖突檢測和避免的機制，以避免多個設(shè)備在同一時刻搶占線路的情況，這種機制就是所謂的CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）。

CSMA/CD的工作過程

      如果線路空閑則發(fā)送數(shù)據(jù)。

      如果線路不空閑則一直等待。

      終端設(shè)備不停的檢測共享線路的狀態(tài)。

      如果有另外一個設(shè)備同時發(fā)送數(shù)據(jù)，兩個設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)必然產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致線路上的信號不穩(wěn)定。

      終端設(shè)備檢測到這種不穩(wěn)定之后，馬上停止發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。

      終端設(shè)備發(fā)送一連串干擾脈沖，然后等待一段時間之后再進行發(fā)送數(shù)據(jù)。

      發(fā)送干擾脈沖的目的是為了通知其他設(shè)備，特別是跟自己在同一個時刻發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備，線路上已經(jīng)產(chǎn)生了沖突。

      檢測到?jīng)_突后等待的時間是隨機的。

1.4  最小幀長

      由于CSMA/CD算法的限制，以太網(wǎng)幀必須不能小于某個最小長度。以太網(wǎng)中，最小幀長為64字節(jié)，這是由最大傳輸距離和沖突檢測機制共同決定的。

      規(guī)定最小幀長是為了避免這種情況發(fā)生：A站點已經(jīng)將一個數(shù)據(jù)包的最后一個Bit發(fā)送完畢，但這個報文的第一個Bit還沒有傳送到距離很遠的B站點。B站點認為線路空閑繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致沖突。

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