以太网基础

计算机网络

利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来,以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。根据网络覆盖的范围,计算机网络可以分为局域网 (LAN) 和广域网 (WAN)

以太网

以太网 (Ethernet) 是为了实现局域网通信而设计的一种技术,它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容

以太网采用两种标准帧格式 : Ethernet II 帧与 IEEE 802.3 帧
当 Type 字段值大于等于 1536 (0x0600) 时,使用的是 Ethernet II 结构
当 Type 字段值小于等于 1500 (0x05DC) 时,则使用的是 IEEE 802.3 结构

Ethernet II 帧结构

W_EthernetII
HF_EthernetII
  • D.MAC : 目标 MAC 地址
  • S.MAC : 源 MAC 地址
  • Type : 类型
  • Data : 数据
  • FCS : 帧校验

IEEE 802.3 帧结构

W_IEEE802.3_ws
HF_IEEE802.3
  • D.MAC : 目标 MAC 地址
  • S.MAC : 源 MAC 地址
  • Length : 长度
  • LLC : 逻辑链路控制
    • D.SAP : 目的服务访问点
    • S.SAP : 源服务访问点
    • Control : 控制帧
  • SNAP : Sub-network Access Protocol
    • Org Code : 机构代码
    • Type : 类型
  • Data : 数据
  • FCS : 帧校验

广播域与冲突域

广播域

广播域是电脑网络的一种逻辑划分。广播域中的任意一个节点可以在数据链路层通过广播的方式到达任意一个节点。广播域可以部署在同一个区域网络或桥接到其他的区域网络

根据目前的技术,任意链接到同一以太网中继器或交换机的电脑属于同一个广播域,并且任意链接到同一个互相链接的中继器或交换机的集合的电脑也属于同一广播域中。而路由器和其他网络层设备会在广播域间形成隔离

冲突域

同一个网络上两个设备同时进行传输则会产生冲突,在网络内部数据分组所产生与发生的区域称为冲突域,所有的共享介质环境都是一个冲突域

CSMA / CD

Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection (载波侦听多路访问/碰撞检测)
CSMA / CD 是一种介质访问控制协议。载波侦听指任何连接到介质的设备在欲发送帧前必须对介质进行侦听,当确认其空闲时才可以发送。多路访问指多个设备可以同时访问介质,一个设备发送的帧也可以被多个设备接收

CSMA_CD

CSMA / CD 方案主要表现为:

先听后发 (侦听介质是否为空闲状态)
边听边发 (一边发送一边侦听介质)
冲突停发 (发生冲突时停止发送)
延迟再发 (等待随机时间后再侦听)

通信方式

通信方式
  • 单工模式 : 只有一个方向的通信而没有反方向的交互,仅需要一条信道

  • 半双工 (双向交替通信) : 通信的双方都可以发送或接收信息,但任何一方都不能同时发送和接收,需要两条信道

  • 全双工 (双向同时通信) : 通信的双方可以同时发送和接收信息,需要两条信道

网络模型

网络模型
  • 应用层 (为应用软件提供接口,使应用程序能够使用网络服务)
  • 表示层 (数据的格式化、数据加密解密、数据的压缩解压缩)
  • 会话层 (建立、管理、终止实体之间的会话连接)
  • 传输层 (数据的分段及重组、提供端到端的数据服务[TCP/UDP])
  • 网络层 (将分组从源端传送到目的端、逻辑寻址、路由选择)
  • 数据链路层 (将分组数据封装成帧、实现两个相邻结点之间的通信、差错检测)
  • 物理层 (在介质上传输比特、提供机械的和电气的规约)

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