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計算機三級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)考點輔導(dǎo)：以太網(wǎng)
導(dǎo)語：全國計算機等級考試，是經(jīng)教育部批準，由教育部考試中心主辦，面向社會，用于考查應(yīng)試人員計算機應(yīng)用知識與技能的全國性計算機水平考試體系。下面我們來看看計算機三級網(wǎng)絡(luò)技術(shù)考點輔導(dǎo)：以太網(wǎng)，供參考借鑒！
以太網(wǎng)
1.以太網(wǎng)的發(fā)展
1976年7月，Bob在ALOHA網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，提出總線型局域網(wǎng)的設(shè)計思想，并提出沖突檢測、載波偵聽與隨機后退延遲算法，將這種局域網(wǎng)命名為以太網(wǎng)(Ethernet)。
以太網(wǎng)的核心技術(shù)是：
介質(zhì)訪問控制方法CDMA/CD.這種方法解決了多結(jié)點共享公用總線的問題。
早期以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)是同軸電纜，后用雙絞線，再后用光纖。
2.以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)與工作流程
(1)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送流程
沖突：多個站點同時利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)接收不正確。
總線網(wǎng)沒有控制中心，如果一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)幀，以廣播方式通過總線發(fā)送，每一個站點都能收到數(shù)據(jù)幀，其它站點也可以同時發(fā)送，因此沖突不可避免。
CSMA/CD發(fā)送流程可簡單概括為：先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，沖突停止，延遲重發(fā)。
實現(xiàn)公共傳輸介質(zhì)的控制策略，需要解決的問題是：載波偵聽，沖突檢測，沖突后的處理方法。
(a)載波偵聽
結(jié)點利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先偵聽總線是否空閑，以太網(wǎng)規(guī)定發(fā)送數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼。判斷總線是否空閑可以判斷總線上是否有電平跳變。不發(fā)生跳變總線空閑。此時如果有結(jié)點已準備好發(fā)送數(shù)據(jù)，可以啟動發(fā)送。
(b)沖突檢測方法
載波偵聽不能完全消除沖突，原因是數(shù)字信號是以一定的速率傳輸?shù)�。例如：結(jié)點A發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，離他1000m距離的結(jié)點在一定的時間延遲后才能收到數(shù)據(jù)幀，此時間段內(nèi)如果B也發(fā)送數(shù)據(jù)，造成沖突。從物理層上看，沖突時多個信號疊加，導(dǎo)致波形不同于任何結(jié)點的波形信號。
解決方案：結(jié)點A發(fā)送數(shù)據(jù)前，先發(fā)送偵聽信號，如果偵聽信號在最大距離傳輸時間2倍時，沒有沖突信號出現(xiàn)，結(jié)點A肯定取得總線的訪問權(quán)。
沖突信號的延遲時間=2*D/V。其中：D是結(jié)點到最遠結(jié)點的距離，V表示信號傳輸速度，信號往返的時間為延遲時間。
進行沖突檢測的方法有兩種：比較法和編碼違例法。
比較法：將發(fā)送信號波形與從總線上接收的信號比較，如果不同說明有沖突。
違例編碼法：檢查總線上的波形是否符合曼徹斯特編碼規(guī)則，不符合說明有沖突。
(c)沖突解決方案
發(fā)現(xiàn)沖突，停止發(fā)送如果發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中檢測出沖突，為解決信道爭用沖突，發(fā)送結(jié)點停止發(fā)送，隨機延遲后重發(fā)的流程。
隨機延遲后重發(fā)的第一步：發(fā)送沖突加強信號，目的是延續(xù)沖突的持續(xù)時間，使得網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點都能檢測出沖突的存在，并立即丟棄沖突幀，提高信道利用率。
隨機延遲重發(fā)。以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定每幀的最大重發(fā)次數(shù)不得超過16次，若超過則認為線路故障。為公平解決信道爭用問題，需要確定后退延遲算法。典型的CSMA/CD采用二進制指數(shù)退避算法，退避延遲時間計算為：t=2k×R×a 。其中：a是沖突窗口大小，R是隨機數(shù)，k為沖突次數(shù)，定義k的最大值，一旦k是最大值時是最后一次發(fā)送。每次的延遲時間都會根據(jù)公式求出。
以太網(wǎng)中任何結(jié)點都需要通過CSMA/CD方法爭取總線使用權(quán)，從準備發(fā)送到成功發(fā)送時間不確定。因此又稱為隨機爭用介質(zhì)訪問控制方法。簡單易實現(xiàn)。
(2)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)
前導(dǎo)碼(7B)與幀前定界符字段：用于接收同步階段。
目的地址與源地址(6B)：分別表示幀的接收節(jié)點地址與發(fā)送節(jié)點的硬件地址。
類型字段：表示網(wǎng)絡(luò)層使用的協(xié)議類型。
數(shù)據(jù)字段(46B—15000B)：是高層待發(fā)送的數(shù)據(jù)部分。
幀校驗字段：采用32位的循環(huán)冗余校驗。校驗范圍：目的地址、源地址、長度、LLC數(shù)據(jù)。
(3)以太網(wǎng)接收流程
如果一個結(jié)點利用總線成功發(fā)送數(shù)據(jù)，其它結(jié)點都應(yīng)該處于接收狀態(tài)。所有結(jié)點只要不發(fā)送數(shù)據(jù)，就應(yīng)該處于接收狀態(tài)。一個結(jié)點接收幀，首先判斷幀的長度。(規(guī)定了最小長度，若小與最小長度，沖突，丟棄該幀，結(jié)點重新進入接收狀態(tài))。如果沒有沖突，結(jié)點接收幀后首先檢查幀的目的地址。(目的地址單一地址或組地址或廣播地址，屬于自己則保留，否則丟棄)。地址匹配后確認是自己應(yīng)該接收的幀，進一步進行CRC校驗。 如果校驗正確，則進一步檢測LLC數(shù)據(jù)長度是否正確。出錯則報告”幀長度錯“，否則報告”成功接收”，進入結(jié)束狀態(tài)。如果檢驗出錯，首先判斷該幀是否是8為的整數(shù)倍，是，表示沒有丟失位，則記錄”幀檢驗錯“，否則報告”幀位錯“，進入結(jié)束狀態(tài)。
以太網(wǎng)協(xié)議將接收出錯分為3類：幀檢驗錯、幀長度錯與幀位錯。
3.以太網(wǎng)的實現(xiàn)方法
每個站點都可以接收到所有來自其他站點的數(shù)據(jù)
為決定那個站點接收，需要尋址機制來標(biāo)識目的站點
目的站點將該幀復(fù)制，其他站點則丟棄該幀
4.以網(wǎng)的物理地址
IEEE802標(biāo)準為每個DTE規(guī)定了一個48位的全局地址，它是站點的全球唯一的標(biāo)識符，與其物理位置無關(guān)。即MAC地址(物理地址)，MAC地址為6字節(jié)(48位)。MAC地址的前3個字節(jié)(高24位)由IEEE統(tǒng)一分配給廠商，低24位由廠商分配給每一塊網(wǎng)卡。網(wǎng)卡的MAC地址可以認為就是該網(wǎng)卡所在站點的MAC地址。
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