数据链路——以太网

1、以太网连接形式:

        以太网最早是由美国的Xerox公司与前DEC公司设计的一种通信方式,当时命名为Ethernet。之后由IEEE802.3委员会将其规范化。但是这两者之间对以太网网帧的格式定义还是有所不同的。因此,IEEE802.3所规范的以太网有时又被称为802.3以太网。反之,一般的以太网则有时被叫做DIX以太网。DIX由DEC、Intel和Xerox等公司名称的首字母组成。

        在以太网普及之初,一般采用多台终端使用同一根同轴电缆的共享介质型连接方式。

        而现在,随着互连设备的处理能力以及传输速度的提高,一般都采用终端与交换机之间独占电缆的方式实现以太网通信。

2、以太网的分类:

        10BASE中的“10”、100BASE中的“100”、1000BASE中的“1000”以及10GBASE中的“10G”分别指10Mbps、100Mbps、1GMbps以及10Gbps的传输速度。而追加于后面的“5”、“2”、“T”、“F”等字符表示的是传输介质。

        在传输速度相同而传输所用电缆不同的情况下,可以连接那些允许更换传输介质的中继器或集线器。而在传输速度不同的情况下,则必须采用那些允许变更速度的设备如网桥、交换集线器或路由器。

以太网种类 电缆最大长度 电缆种类
10BASE2 185m(最大节点数为30) 同轴电缆
10BASE5 500m(最大节点数为100) 同轴电缆
10BASE-T 100m 双绞线(UTP-CAT3-5)
10BASE-F 1000m 多模光纤(MMF)
100BASE-TX 100m 双绞线(UTP-CAT5/STP)
100BASE-FX 412m 多模光纤(MMF)
100BASE-T4 100m 双绞线(UTP-CAT3-5)
1000BASE-CX 25m 屏蔽铜线
1000BASE-SX 220m/550m 多模光纤(MMF)
1000BASE-LX 550m/5000m 多模/单模光纤(MMF/SMF)
1000BASE-T 100m 双绞线(UTP-CAT5/5e)
10GBASE-SR 26m~300m 多模光纤(MMF)
10GBASE-LR 1000m~2500m 单模光纤(SMF)
10GBASE-ER 3000m/4000m 单模光纤(SMF)
10GBASE-T 100m 双绞线(UTP/FTP CAT6a)

        UTP:Unshielded Twisted Pair Cable,非屏蔽双绞线。

        CAT:Category,TIA/EIA(Telecommunication Industries Association / Electronic Industries Alliance,美国电信工业协会 / 美国电子工业协议)制定的双绞线规格。CAT值越大,表明传输速度越高。

        MMF:Multi Mode Fiber,多模光纤。

        STP:Shielded Twisted Pair Cable,屏蔽双绞线。

        SMF:Single Mode Fiber,单模光纤。

        FTP:Foil Twisted-Pair,铝箔总屏蔽双绞线。

3、以太网帧格式:

        以太网帧前端有一个叫做前导码(Preamble)的部分,它由0、1数字交替组合而成,表示一个以太网帧的开始,也是对端网卡能够确保与其同步的标志。

        通常8个比特构成一个字节。然而在某些特殊的计算机中,一个字节有时包含6个比特、7个比特或9个比特。

        以太网帧本体的前端是以太网的首部,它总共占14字节。分别是6个字节的目标MAC地址、6个字节的源MAC地址以及2个字节的上层协议类型。

         类型主要有以下几种:

类型编号(16进制) 协议
0000-05DC IEEE802.3 Length Field(01500)
0101-01FF 实验用
0800 Internet IP(IPv4)
0806 Address Resolution Protocol(ARP)
8035 Reverse Address Resolution Protocol(RARP)
8037 IPX(Novell NetWare)
805B VMTP(Versatile Message Transaction Protocol)
809B AppleTalk(EtherTalk)
80F3 AppleTalk Address Resolution Protocol(AARP)
8100 IEEE802.1Q Customer VLAN
814C SNMP over Ethernet
8191 NetBIOS/NetBEUI
817D XTP
86DD IP version 6(IPv6)
8847-8848 MPLS(Multi-protocol Label Switching)
8863 PPPoE Discovery Stage
8864 PPPoE Session Stage
9000 Loopback(Configuration Test Protocol)

        FCS:Frame Check Sequence,帧检验序列。 

        FCS中保存着整个帧除以生成多项式的余数。在接收端也用同样的方式计算,如果得到FCS的值相同,就判定所接收的帧没有差错。

        IEEE802.3Ethernet中标识上一层协议类型的字段就出现在这个SNAP中。不过SNAP中指定的协议类型与一般以太网协议类型的意思基本相同。

         CFI:Canonical Format Indicator,标准格式指示位。当进行源路由时值为1。

        如果再进一步细分,还可以将数据链路层分为介质访问控制层和逻辑链路控制层。

        介质访问控制层根据以太网或FDDI等不同数据链路所特有的首部信息进行控制。与之相比,逻辑链路层则根据以太网或FDDI等不同数据链路所共有的帧头信息进行控制。

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