什么是以太网？为什么叫以太网？

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/CD(载波侦听多路访问和冲突检测)技术，在各种类型的电缆上以10m/s的速率运行。以太网类似于IEEE802.3系列标准。包括标准以太网(10Mbit/s)、快速以太网(10mb it/s)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。继上世纪末100M以太网快速发展之后，在国际组织和领先企业的推动下，千兆以太网乃至10G以太网的应用范围也在不断扩大。

常见的802.3应用有:

10M: 10base-T(铜UTP模式)，

100M: 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:

* * *享受媒体:所有网络设备轮流使用相同的通信媒体。？

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/CD:以太网中的载波侦听多路访问/冲突检测，以防止twp或更多节点同时传输。？

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:

* * *享媒体和线缆:10base(双绞线)、10Base-2(细同轴电缆)、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:网桥属于第二层设备，负责将网络划分为独立的冲突域并获取网段，从而达到在同一域/网段内维持广播和* * *享受的目的。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:IEEE 802.3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:

10 Mbps _？10Base-T？以太网(802.3)？

100 Mbps _快速以太网(802.3u)？

1000 Mbps _千兆以太网(802.3z))？

10千兆以太网_ IEEE？802.3ae

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，当时罗伯特·梅特卡夫给他的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·博格斯发表了一篇题为《以太网:本地计算机网络中的分布式分组交换技术》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。

65438-0979年，梅特卡夫离开施乐公司，创办3Com公司，开发个人电脑和局域网。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。这个通用以太网标准发布于1980年9月30日。当时有两个流行的非公网标准，令牌环网和ARCNET，在以太网大潮的冲击下迅速萎缩并被取代。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，杰里·萨尔茨为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。受这个结论的影响，很多电脑厂商要么犹豫，要么决定不把以太网接口作为自己机器的标准配置，这样3com就有机会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10 Base T以太网以其低成本、高可靠性和10Mbps成为应用最广泛的以太网技术。直接扩频无线以太网可以达到11Mbps，多家厂商提供的产品可以使用通用的软件协议相互通信，开放性最好。

标准以太网:

起初以太网的吞吐量只有10Mbps，采用的是带冲突检测的CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)的访问控制方式。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。而在IEEE？在802.3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50ω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有: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采用直径为0.2英寸、阻抗为50ω的细同轴电缆，也称为细电缆以太网，最大段长为185m，基带传输方式，总线拓扑结构；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 m..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采用双绞线，最大网段长度500m，传输速度1 Mbps；；

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

10BASE-F采用光纤传输介质，传输速率为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，工作站要监听网络是否被阻塞，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相互连接并共享资源。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)的前导字符，如图1所示。其中，前7个字节称为Preamble，包含16十六进制数0xAA，后1个字节为帧起始标识符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:Xerox、DEC、Intel在1982中制定的以太网标准帧格式，如图2。

图2以太网802.3原始帧格式

以太网II型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携带的上层数据类型，例如16十六进制数0x0800代表IP协议数据，16十六进制数0x809B代表AppleTalk协议数据，16十六进制数0x8138代表Novell类型协议数据。

可变长度数据字段之后是4字节帧校验序列(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 raw

Novell在1983中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原始帧格式

在以太网802.3的原始以太网帧中，原以太网II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16的固定十六进制数0xFFFF，它将该帧标识为Novell以太网数据帧。

以太网802.3 SAP

IEEE在1985中发布的以太网802.3版本的以太网帧格式如图4所示。

图4以太网802。3 SAP帧格式

从图4可以看出，在以太网802.3 SAP帧中，将原以太网802.3 raw帧中的2字节0xFFFF改为各1字节的DSAP和SSAP，同时增加了1字节的“控制”字段，构成了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用于以太网，LLC2用于IBM SNA网络环境。

新的802.2 LLC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)。它们用于标识以太网帧携带的上层数据类型，如16十六进制数字0x06代表IP协议数据，16十六进制数字0xE0代表Novell类型协议数据，16十六进制数字0xF0代表IBM NetBIOS类型协议数据。

至于1字节的“控制”字段，基本不使用(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中发布的以太网802.3 SNAP版本的以太网帧格式如图5所示。

图5以太网802。3捕捉帧格式

以太网802的以太网帧格式的主要区别。3 SNAP和以太网802的以太网帧格式。3 SAP如下:

DSAP和SSAP字段的2个字节的内容是固定的，它们的值是16个十六进制数字0xAA。

“控制”字段1字节的内容是固定的，其值为16十六进制数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(OUI ID)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/CD***享受媒体以太网

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通道提供了一种方法。这项技术最早出现在夏威夷大学在1960年代开发的ALOHAnet中，它使用无线电波作为载波。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(确保所有其他中继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，并退出传输模式。

占线:等到线路空闲？线路进入空闲状态-等待一段随机时间，然后进入步骤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，并退出传输模式。

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。