局域網(wǎng)
概念
網(wǎng)絡(luò)為一個單位所有丽惶，且地理范圍和站點數(shù)目均有限。局域網(wǎng)比廣域網(wǎng)具有較高的數(shù)據(jù)率、較低的延遲和較小的誤碼率。
分類
星性以太網(wǎng)和多級星型結(jié)構(gòu)的以太網(wǎng)應(yīng)用得最為廣泛博肋。
以太網(wǎng)的兩個標(biāo)準(zhǔn)
DIX Ethernet V2:該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)中采用的電纜類型和信號處理方法。Ethernet II由DEC蜂厅，Intel和Xerox在1982年公布其標(biāo)準(zhǔn)匪凡，Etherent II主要更改了Ethernet I的電氣特性和物理接口，在幀格式上并無變化掘猿。Etherent II采用CSMA/CD的媒體接入和廣播機制
IEEE 802.3: 通常指以太網(wǎng)病游。一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。描述物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層的實現(xiàn)方法稠通，在多種物理媒體上以多種速率采用CSMA/CD訪問方式衬衬，對于快速以太網(wǎng)該標(biāo)準(zhǔn)說明的實現(xiàn)方法有所擴展
適配器
網(wǎng)絡(luò)適配器又稱網(wǎng)卡或網(wǎng)絡(luò)接口卡。它是使計算機聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備改橘。平常所說的網(wǎng)卡就是將PC機和LAN連接的網(wǎng)絡(luò)適配器滋尉。網(wǎng)卡（NIC） 插在計算機主板插槽中，負責(zé)將用戶要傳遞的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)上其它設(shè)備能夠識別的格式飞主，通過網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)傳輸狮惜。它的主要技術(shù)參數(shù)為帶寬、總線方式碌识、電氣接口方式等碾篡。它的基本功能為：從并行到串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，包的裝配和拆裝筏餐，網(wǎng)絡(luò)存取控制开泽，數(shù)據(jù)緩存和網(wǎng)絡(luò)信號。目前主要是8位和16位網(wǎng)卡
適配器接收和發(fā)送幀時胖烛，不使用計算機CPU眼姐，當(dāng)接收到有差錯的幀時會直接丟棄。當(dāng)接收到正確的幀時佩番，使用中斷來通知計算機众旗，并交付協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)處理。發(fā)送IP數(shù)據(jù)報時趟畏，由協(xié)議棧把IP數(shù)據(jù)報向下交給適配器贡歧，組裝成幀發(fā)送到局域網(wǎng)。
以太網(wǎng)適配器具有過濾功能過濾的幀包括以下三種：
- 單播幀，收到的MAC地址必須與本站的MAC地址相同
- 廣播幀利朵，本站局域網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)所有站都可接受
- 多播幀律想，發(fā)給局域網(wǎng)內(nèi)一部分站點
以太網(wǎng)適配器還可以設(shè)置一種特殊的模式，即混雜模式绍弟，該模式下只有探測有局域網(wǎng)內(nèi)有幀傳輸就會接收技即。嗅探器就是設(shè)置為混雜模式的網(wǎng)絡(luò)適配器
CSMA/CD協(xié)議
總線特點
- 當(dāng)一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的所有計算機都能檢測到這個數(shù)據(jù)樟遣。這種就是廣播通信方式而叼。為了在總線上實現(xiàn)一對一的通信，可以使每一臺計算機的適配器擁有一個與其他適配器都不同的地址豹悬。在發(fā)送數(shù)據(jù)楨時葵陵，在幀的首部寫明接收站的地址。僅當(dāng)數(shù)據(jù)幀中的目的地址與適配器ROM中存放的硬件地址一致時瞻佛，該適配器才能接收這個數(shù)據(jù)幀
- 總線上只要有一臺計算機早發(fā)送數(shù)據(jù)脱篙，總線資源就被占用，因此伤柄，同一時間只能允許一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)绊困，否則就會相互干擾
協(xié)議內(nèi)容
- 多點接入 許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上。協(xié)議的實質(zhì)是“載波監(jiān)聽”和“碰撞檢測”响迂。
- 載波監(jiān)聽 就是監(jiān)聽信道考抄，不管在發(fā)送前，還是在發(fā)送中蔗彤，每個站都必須不停地檢測信道川梅。 在發(fā)送前檢測信道，是為了獲得發(fā)送權(quán)然遏。在發(fā)送中檢測信道贫途，是為了及時發(fā)現(xiàn)有沒有其他站的發(fā)送和本站發(fā)送的碰撞。
- 碰撞檢測 適配器邊發(fā)邊檢測信道上的信號電壓的變化情況待侵，以便判斷自己在發(fā)送數(shù)據(jù)時其他站是否也在發(fā)送數(shù)據(jù)丢早。當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓變化幅度將會增大（相互疊加）
顯然秧倾，在使用CSMA/CD協(xié)議時怨酝，一個站不可能同時進行發(fā)送和接收。因此使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不可能進行全雙工通信而只能進行半雙工通信那先。
每個站在自己發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)农猬，存在著遭遇碰撞的可能性。因此以太網(wǎng)不能保證某一段時間之內(nèi)一定把自己的數(shù)據(jù)幀成功地發(fā)送出去售淡。
最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的A站斤葱，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間2t就可以知道所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞慷垮。因此這個時間段稱為爭用期。爭用期又稱為碰撞窗口揍堕，經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞料身，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。
以太網(wǎng)使用截斷二進制指數(shù)退避算法來確定碰撞后重傳的時機衩茸。
以太網(wǎng)規(guī)定了最短幀長度為64字節(jié)芹血，即512bit。如果要發(fā)送的數(shù)據(jù)非常少递瑰，那么必須加入一些填充字節(jié)祟牲，使幀長不小于64字節(jié)。對于10Mb/s抖部，發(fā)送512bit的時間需要51.2us，也就是上面提到的爭用期议惰。
以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時慎颗，如果在爭用期沒有發(fā)生碰撞，那么后續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)就一定不會發(fā)生沖突言询。如果發(fā)生碰撞俯萎，就一定是在發(fā)送前64字節(jié)之內(nèi)。
傳輸過程
- 準(zhǔn)備發(fā)送：適配器從網(wǎng)絡(luò)層獲得一個分組运杭，加上以太網(wǎng)的首部和尾部夫啊，組成以太網(wǎng)幀，放入適配器的環(huán)從中辆憔。但在發(fā)送之前撇眯，必須首先檢測信道。
- 檢測信道：若檢測到信道忙虱咧，則不停地檢測熊榛，一直等待信道轉(zhuǎn)為空閑。若檢測到信道空閑腕巡，并在96比特時間內(nèi)信道保持空閑（保證幀間最小間隔）玄坦，就發(fā)送這個幀。
- 在發(fā)送過程中仍不停地檢測信道绘沉，即網(wǎng)絡(luò)適配器要邊發(fā)邊監(jiān)聽煎楣。
集線器
- 使用集線器的局域網(wǎng)物理上仍然是一個星型汪，邏輯上仍然是一個總線網(wǎng)车伞，使用的仍是CSMA/CD協(xié)議
- 一個集線器有多個接口择懂，很想一個多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器
- 主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離帖世，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上休蟹。它工作于OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）參考模型第一層沸枯，即”物理層“
以太網(wǎng)的MAC層
MAC層的硬件地址：
局域網(wǎng)中的硬件地址被成為物理地址或MAC地址，在文獻中[SHOC78]中給出了一下定義：名字指出了我們所要尋找的那個資源赂弓，地址指出了那個資源在何處绑榴，路由告訴我們?nèi)绾蔚竭_該處。
名字和系統(tǒng)的所在位置無關(guān)盈魁，而我們一般講的MAC地址指的是固化在適配器的ROM中的地址翔怎，所以局域網(wǎng)中的地址應(yīng)當(dāng)是每一個站的名字或者是標(biāo)識符。
MAC地址一共由6個字節(jié)組成杨耙，其中前三個字節(jié)是生產(chǎn)局域網(wǎng)適配器的廠家向IEEE 的注冊管理系統(tǒng)RA 購買的赤套，地址段的后三個字節(jié)是廠家自行指派的。前三個字符的正式名稱是組織唯一標(biāo)識符珊膜，后三個字節(jié)稱為擴展標(biāo)識符容握。這六個字符一共組成了一個MAC地址。MAC地址被稱為硬件地址或物理地址车柠，實際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識符剔氏。
MAC地址的第一字節(jié)的最低位為I/G位，其中I/G位為1時指組地址竹祷，第二低位指G/L位谈跛，為0指是全球管理（保證在全球沒有一個相同的地址），為1指本地管理塑陵。
MAC幀格式
MAC層
目的地址（6字節(jié)）
源地址（6字節(jié)）
類型（2字節(jié)）IP數(shù)據(jù)報（若干字節(jié)）
FCS（4字節(jié)）FCS用于CRC檢驗感憾。
物理層（MAC層到物理層幀錢插入8個字節(jié)，由硬件生成）
前同步碼（7字節(jié)令花，1 和0交替）
幀開始定界符（1字節(jié)阻桅，前6為與前同步碼 類似， 1彭则、0交替鳍刷，后兩位為連續(xù)1，告訴適配器MAC幀信息即將發(fā)送）
其中前同步碼是使接收端的適配器在接收MAC幀時能夠迅速調(diào)整其的時鐘頻率俯抖，使其和發(fā)送端同步输瓜。
