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以太網(wǎng)教程：綜述

云知道


1、前言
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為兩類：采用點(diǎn)到點(diǎn)連接的網(wǎng)絡(luò)和采用廣播信道的網(wǎng)絡(luò) 。在所有廣播網(wǎng)絡(luò)中 ， 要害的問題是：當(dāng)信道的使用產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)時(shí) ， 如何分配信道的使用權(quán) 。用來決定廣播信道中信道分配的協(xié)議屬于數(shù)據(jù)鏈路層的子層 ， 稱作介質(zhì)訪問控制MAC(mediumAccesscontrol)子層 。由于幾乎所有的局域網(wǎng)都以多路復(fù)用信道作為通信的基礎(chǔ) ， 而廣域網(wǎng)中除衛(wèi)星網(wǎng)以外 ， 都采用點(diǎn)到點(diǎn)連接 ， 所以MAC子層在局域網(wǎng)中尤其重要 。
介質(zhì)訪問子層的中心論題是相互競(jìng)爭(zhēng)的用戶之間如何分配一個(gè)單獨(dú)的廣播信道 。其分配方法有靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配兩種 。而所有傳統(tǒng)的信道靜態(tài)分配方法均不能有效地處理通信的突發(fā)性 ， 所以我們必須采用信道動(dòng)態(tài)分配 。在各種多路訪問協(xié)議中 ， 本文只介紹與以太網(wǎng)密切相關(guān)的幾種載波偵聽協(xié)議 。
　
2、載波偵聽多路訪問協(xié)議(carriersensemultipleaccessprotocol)
在局域網(wǎng)中 ， 站點(diǎn)可以檢測(cè)到其他站點(diǎn)在干什么 ， 從而相應(yīng)地調(diào)整自己的動(dòng)作 。網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)偵聽載波是否存在（即有無傳輸）并相應(yīng)動(dòng)作的協(xié)議 ， 被稱為載波偵聽協(xié)議（carriersenseprotocol） 。下面介紹幾種帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問CSMA/CD（carriersensemultipleaccesswithcollisiondetection）協(xié)議 。CSMA/CD協(xié)議是對(duì)ALOHA協(xié)議（一種基于地面無線廣播通信而創(chuàng)建、適用于無協(xié)調(diào)關(guān)系的多用戶競(jìng)爭(zhēng)單信道使用權(quán)的系統(tǒng)）的改進(jìn) ， 它保證在偵聽到信道忙時(shí)無新站開始發(fā)送；站點(diǎn)檢測(cè)到?jīng)_突就取消傳送 ， 以太網(wǎng)就是它的一個(gè)版本 。
2.1、1-持續(xù)CSMA
當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要傳送數(shù)據(jù)時(shí) ， 它首先偵聽信道 ， 看是否有其他站點(diǎn)正在傳送 。假如信道正忙 ， 它就持續(xù)等待直到當(dāng)它偵聽到信道空閑時(shí) ， 便將數(shù)據(jù)送出 。若發(fā)生沖突 ， 站點(diǎn)就等待一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間 ， 然后重新開始 。此協(xié)議被稱為1-持續(xù)CSMA ， 是因?yàn)檎军c(diǎn)一旦發(fā)現(xiàn)信道空閑 ， 其發(fā)送數(shù)據(jù)的概率為1 。
2.2、非持續(xù)CSMA
在發(fā)送之前 ， 站點(diǎn)會(huì)偵聽信道的狀態(tài) ， 假如沒有其他站點(diǎn)在發(fā)送 ， 它就開始發(fā)送 。但假如信道正在使用之中 ， 該站點(diǎn)將不再繼續(xù)偵聽信道 ， 而是等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間后 ， 再重復(fù)上述過程 。
2.3、p-持續(xù)CSMA
一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送之前 ， 首先偵聽信道 ， 假如信道空閑 ， 便以概率p傳送 ， 而以概率q=1-p把該次發(fā)送推遲到下一時(shí)隙 。此過程一直重復(fù) ， 直到發(fā)送成功或者另外一站開始發(fā)送為止 。在后一種情況下 ， 該站的動(dòng)作與發(fā)生沖突時(shí)一樣（即等待一隨機(jī)時(shí)間后重新開始） 。若站點(diǎn)一開始就偵聽到信道忙 ， 它就等到下一時(shí)隙 ， 然后開始上述過程 。
3、IEEE802.3
IEEE802標(biāo)準(zhǔn)已被ANSI采用未美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ， 被NIST采用未政府標(biāo)準(zhǔn) ， 并且被ISO作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ， 稱之為ISO8802 。這些標(biāo)準(zhǔn)在物理層和MAC子層上有所不同 ， 但在數(shù)據(jù)鏈路層上是兼容的 。
這些標(biāo)準(zhǔn)分成幾個(gè)部分 。802.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這組標(biāo)準(zhǔn)做了介紹并且定義了接口原語；802.2標(biāo)準(zhǔn)描述了數(shù)據(jù)鏈路層的上部 ， 它使用了邏輯鏈路控制LLC(logicallinkcontrol)協(xié)議 。802.3到802.5分別描述了3個(gè)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) ， 分別是CSMA/CD、令牌總線和令牌環(huán)標(biāo)準(zhǔn) ， 每一標(biāo)準(zhǔn)均包括物理層和MAC子層協(xié)議 ， 下面僅介紹802.3 。
3.1IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)及以太網(wǎng)
IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)適用于1-持續(xù)CSMA/CD局域網(wǎng) 。其工作原理是：當(dāng)站點(diǎn)希望傳送時(shí) ， 它就等到線路空閑為止 ， 否則就立即傳輸 。假如兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)在空閑的電纜上開始傳輸 ， 它們就會(huì)沖突 。于是所有沖突站點(diǎn)終止傳送 ， 等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間后 ， 再重復(fù)上述過程 。
已出版的802.3標(biāo)準(zhǔn)與以太網(wǎng)的細(xì)微差別是：它描述了運(yùn)行在各種介質(zhì)上的從1Mb/s~10Mb/s的1-持續(xù)CSMA/CD系統(tǒng)的整個(gè)家族 。另外 ， 二者的一個(gè)頭部字段也有所不同（802.3的長(zhǎng)度字段用作以太網(wǎng)的分組類型） 。

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