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       以太網(wǎng)支持的傳輸媒體從最初的同軸電纜發(fā)展到雙絞線和光纜。星型拓?fù)涞某霈F(xiàn)使以太網(wǎng)技術(shù)上了一個(gè)新的臺(tái)階，獲得迅速發(fā)展。從共享型以太網(wǎng)發(fā)展到交換型以太網(wǎng)，并出現(xiàn)了全雙工以太網(wǎng)技術(shù)，致使整個(gè)以太網(wǎng)系統(tǒng)的帶寬成十倍、百倍地增長(zhǎng)，并保持足夠的系統(tǒng)覆蓋范圍。以太網(wǎng)以其高性能、低價(jià)格、使用方便的特點(diǎn)繼續(xù)發(fā)展。本文討論10Mbit/s以太網(wǎng)技術(shù)，并對(duì)交換式以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)加以簡(jiǎn)單介紹。

一、以太網(wǎng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式

       以太網(wǎng)與前面講過(guò)的交換式數(shù)據(jù)網(wǎng)有著很大差別。它的核心思想是利用共享的公共傳輸媒體。常規(guī)的共享媒體只以半雙工的模式工作，網(wǎng)絡(luò)在同一時(shí)刻要么發(fā)送數(shù)據(jù)，要么接收數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)發(fā)送和接收。直至1997年，全雙工以太網(wǎng)才誕生。

       以太網(wǎng)的媒體訪問(wèn)控制方式是以太網(wǎng)的核心技術(shù)，它決定了以太網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)。

       在公共總線或樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)上，通常使用帶碰撞檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)技術(shù)(CSMA/CD)。CSMA/CD又可稱(chēng)為隨機(jī)訪問(wèn)或爭(zhēng)用媒體技術(shù)，它討論網(wǎng)絡(luò)上多個(gè)站點(diǎn)如何共享一個(gè)廣播型的公共傳輸媒體，即解決“下一個(gè)該輪到誰(shuí)往媒體上發(fā)送幀”的問(wèn)題。對(duì)網(wǎng)絡(luò)上任何站來(lái)說(shuō)，不存在預(yù)知的或由調(diào)度來(lái)安排的發(fā)送時(shí)間，每一站的發(fā)送都是隨機(jī)發(fā)生的。因?yàn)椴淮嬖谟萌魏慰刂苼?lái)確定該輪到哪一站發(fā)送，所以網(wǎng)上所有站都在時(shí)間上對(duì)媒體進(jìn)行爭(zhēng)用。

       想利用CSMA/CD傳輸信息的工作站。首先要監(jiān)聽(tīng)媒體，以確定是否有其他的站正在傳播。如果媒體空閑，該工作站則可以傳播。在同一時(shí)刻，兩個(gè)或多個(gè)工作站都欲傳輸信息的情況是極有可能發(fā)生的。如果這種情況發(fā)生，將會(huì)引起沖突，雙方傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將變得雜亂不清，導(dǎo)致不能成功地接收。因此必須制定一個(gè)處理過(guò)程，以解決要發(fā)送信息的工作站當(dāng)發(fā)現(xiàn)媒體忙時(shí)應(yīng)怎樣工作，以及當(dāng)發(fā)生沖突時(shí)應(yīng)怎樣解決的問(wèn)題。其規(guī)則是：

       •  如果媒體空閑，則傳輸；

       •  如果媒體忙，一直監(jiān)聽(tīng)直到信道空閑，馬上傳輸；

       •  如果在傳輸中檢測(cè)到?jīng)_突，立即取消傳輸；

       •  沖突后，等待一段隨機(jī)時(shí)間，然后再試圖傳輸(重復(fù)第一步)。

二、以太網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成

1.協(xié)議結(jié)構(gòu)

       以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是以局域網(wǎng)的IEEE802參考模型為基礎(chǔ)的。IEEE802參考模型與OSI的區(qū)別是：它用帶地址的幀來(lái)傳送數(shù)據(jù)，不存在中間交換，所以不要求路由選擇,這樣就不需要網(wǎng)絡(luò)層了；在局域網(wǎng)中只保留了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層分成2個(gè)子層，即媒體接入控制子層(MAC)和邏輯鏈路控制子層(LLC),如圖9所示。

       MAC子層負(fù)責(zé)媒體訪問(wèn)控制，以太網(wǎng)采用競(jìng)爭(zhēng)方式，對(duì)于突發(fā)式業(yè)務(wù)，競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)是合適的。LLC子層負(fù)責(zé)沒(méi)有中間交換節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)站之間的數(shù)據(jù)幀的傳輸。它不同于傳統(tǒng)的鏈路層，即它還必須支持鏈路的多路訪問(wèn)特性；它可利用MAC子層來(lái)擺脫鏈路訪問(wèn)中的某些細(xì)節(jié)；它必須提供某些屬于第3層的功能。所以LLC子層不但要有差錯(cuò)、流量控制，還需有復(fù)用、提供無(wú)連接的服務(wù)或面向連接的服務(wù)等功能。

       在這里需要解釋一下以太網(wǎng)的尋址問(wèn)題。先考慮交換數(shù)據(jù)的要求，一般地說(shuō)，通信涉及3個(gè)因素：進(jìn)程、主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)。進(jìn)程是進(jìn)行通信的基本實(shí)體。從一個(gè)進(jìn)程到另一個(gè)進(jìn)程的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程是：首先將數(shù)據(jù)加給駐留該進(jìn)程的主機(jī)，然后再送給另一個(gè)進(jìn)程。這個(gè)概念暗示至少需要兩級(jí)尋址。

       •  MAC地址：標(biāo)識(shí)局域網(wǎng)上的一個(gè)站地址，即計(jì)算機(jī)硬件地址；

圖9   IEEE802 參考模型與OSI的比較

       •  LLC地址：標(biāo)識(shí)一個(gè)LLC用戶，即進(jìn)程在某一主機(jī)中的地址，也就是LLC子層上的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（SAP）。

       這里MAC地址與網(wǎng)絡(luò)上的物理連接點(diǎn)有關(guān)。LLC子層的SAP則與一個(gè)站內(nèi)的特定用戶有關(guān)。在某些情況下，SAP對(duì)應(yīng)于一個(gè)主機(jī)進(jìn)程，另一種情況.集中器的每個(gè)端口對(duì)應(yīng)于唯一的SPA。

2.以太網(wǎng)系統(tǒng)組成

       以太網(wǎng)系統(tǒng)通常由集線器、網(wǎng)卡以及雙絞線組成，如圖10所示。

圖10    以太網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖