第1章 以太网技术

1.1 引言

以太网（Ethernet）属于局域网（LAN），局域网是指传输距离有限、传输速率较高、以网络通信和共享网络资源为主要目的的网络系统。局域网属于企业或个人投资建造的私用网络，投资规模较小，网络容易实现，新技术易于推广应用。因此，局域网技术取得了快速发展和长足进步，有力地推动了网络的广泛应用。

在局域网技术发展过程中，不同时期出现了各种不同的局域网技术，如Ethernet、Token Bus、Token Ring、FDDI、100VG-AnyLAN等，以太网因简单可靠、性价比高而受到用户的广泛认可，在市场竞争中独占鳌头，其他的局域网技术则被逐步淘汰。

在推动局域网技术快速发展的诸多因素中，局域网的标准化是一个很重要的因素，这主要得益于IEEE 802委员会制定的IEEE 802局域网标准。

IEEE 802委员会于1980年初成立，专门从事局域网标准化方面的工作，目的是推动局域网技术的应用，规范局域网产品的开发。IEEE 802委员会分为三个分会：

（1）通信介质（或称媒体）分会。该分会的研究领域对应于ISO的OSI参考模型的物理层。该层主要涉及局域网通信的物理传输特性以及标准的物理介质与链路接口的性质。

（2）信号访问控制分会。该分会的研究领域对应于ISO的OSI参考模型的数据链路层。该层主要涉及逻辑链路控制协议和介质访问控制协议，以及与物理层（在数据链路层下面）和网络层（在数据链路层上面）的接口。

（3）高层接口分会。该分会负责检查局域网对ISO的OSI参考模型高层（即从网络层到应用层）的影响。

IEEE 802局域网标准是一个标准系列，并不断地增加新的标准，它们之间的关系如图1-1所示。

现有的IEEE 802局域网标准如下。

● IEEE 802.1A：体系结构。

● IEEE 802.1B：寻址、网间互连及网络管理。

● IEEE 802.2：通用的逻辑链路控制规范。

● IEEE 802.3：CSMA/CD介质访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.3i：10BASE-T介质访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.3u：100BASE-T介质访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.3ab：千兆位以太网介质访问控制方法和物理层技术规范（半双工）。

● IEEE 802.3z：千兆位以太网介质访问控制方法和物理层技术规范（全双工）。

● IEEE 802.3ae：万兆位以太网介质访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.4：Token Bus介质访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.5：Token Ring介质访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.6：面向城域网（MAN）的分布式队列双总线（DQDB）访问方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.7：宽带局域网的推荐实践。

● IEEE 802.8：光纤局域网/城域网的推荐实践。

● IEEE 802.9：综合服务局域网介质访问控制和物理层接口。

● IEEE 802.10：可互操作局域网/城域网安全标准。

● IEEE 802.11：无线网介质访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.12：需求优先访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.14：线缆电视（Cable-TV）访问方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.15：无线个人域网（WPAN）介质访问控制方法和物理层技术规范。

● IEEE 802.16：固定宽带无线接入系统的空中接口规范。

IEEE 802标准主要规定了物理层和数据链路层两个层次，并将数据链路层分成逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）两个子层，见图1-2。

1．物理层

物理层由四部分组成：

（1）物理介质；

（2）物理介质连接设备（PMA）或接口；

（3）连接单元接口（AUI）及电缆；

（4）物理收发信号（PLS）。

物理层提供编码、解码、时钟提取、发送、接收和载波检测等功能，并为数据链路层提供服务。协议中规定了物理链路操作的电气和机械特性参数。

2．数据链路层

数据链路层包含了两个子层：逻辑链路控制（Logical Link Control，LLC）子层和介质访问控制（Medium Access Control，MAC）子层。

（1）LLC层：定义了LAN公共的网络服务。服务类型有两种，包括面向连接的服务和无连接的服务。网络服务功能包括数据帧的封装和解封，为高层提供网络服务的逻辑接口等。

（2）MAC层：定义了特定的介质访问控制（MAC）方法。不同类型的LAN所用的介质访问控制方法是不同的。例如，Ethernet、Token Ring、FDDI等LAN分别采用不同的介质访问控制方法。

LLC层为所有的局域网提供公共的服务，而每种局域网都定义了各自的MAC层和物理层，换句话说，LLC层协议独立于各种局域网的MAC层和物理层协议。下面首先介绍LLC层协议。