什么是以太网？

　　以太网（Ethernet）指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。

以太网分类：

　　1、标准以太网

　　2、快速以太网

　　3、千兆以太网

　　4、万兆以太网

以太网工作模式：

　　以太网卡可以工作在两种模式下：半双工和全双工。

　　半双工：半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统的共享LAN是在半双工下工作的，在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时传输时，就会产生冲突，这会降低以太网的效率。

　　全双工：全双工传输是采用点对点连接，这种安排没有冲突，因为它们使用双绞线中两个独立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并行的铁轨，同时可有两列火车双向通行。在全双工模式下，冲突检测电路不可用，因此每个全双工连接只用一个端口，用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到50%～60%的带宽，全双工在两个方向上都提供100%的效率。

以太网的工作原理：

　　以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问（CSMA/CD）机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广播网络。以太网的工作过程如下：当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行：

　　1、监听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。

　　2、若没有监听到任何信号，就传输数据

　　3、传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送会返回到监听信道状态。注意：每台计算机一次只允许发送一个包，一个拥塞序列，以警告所有的节点）

　　4、若未发现冲突则发送成功，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。

千兆以太网的构建：

千兆以太网络是由千兆交换机、千兆网卡、综合布线系统等构成的。千兆交换机构成了网络的骨干部分，千兆网卡安插在服务器上，通过布线系统与交换机相连，千兆交换机下面还可连接许多百兆交换机，百兆交换机连接工作站，这就是所谓的“百兆到桌面”。在有些专业图形制作、视频点播应用中，还可能会用到“千兆到桌面”，及用千兆交换机联到插有千兆网卡的工作站上，满足了特殊应用下对高带宽的需求。

　　千兆以太网RJ45接口连线引脚定义：

　　10 100base tx rj45接口是常用的以太网接口，支持10兆和100兆自适应的网络连接速度， 网卡上以及 Hub 上接口的外观为 8 芯母插座 （RJ45）：

rg45接口pc端的，网线为 8 芯公插头：

rg45接口外观图，其实在100兆网络中实际只应用了4根线来传输数据，另4根是备份的。传输的信号为数字信号，双铰线最大传输100米距离

以太网数据帧格式

以太网数据帧格式由于技术发展的历史原因有5种格式，归类整理，以便学习工作使用。

1、Ethernet II 的以太网帧格式(RFC 894  1984)： 以太网Ⅱ Ethernet II RFC 894  1984

帧间隙

每个以太帧之间都要有帧间隙（Interframe Gap），即每发完一个帧后要等待一段时间才能再发另外一个帧，以便让帧接收者对接收的帧作必要的处理（如调整缓存的指针、更新计数、通知对报文进行处理等）。在以太网标准中规定最小帧间隙是12个字节，其数据为全1。对于个别的接口，可减少到64(GE)或40比特(10GE)，其他的接口都不应该小于12字节

前导码 (7B)

以太网标准中规定前导码为10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010（二进制），共7字节；

帧开始定界符目 (1B)

帧开始定界符为10101011，共1字节。

目的MAC (6B)

源MAC (6B)

协议类型

负荷

PAD

FCS

如果PIC卡实际收到的帧间隙、前导码、帧开始界定符，如果跟协议规定的不一样，是不是这个数据帧也会被丢弃？答案是，PIC卡在处理帧间隙时，帧间隙一般可以容忍跟协议规定的不一样（比如不是全1）；但前导码、帧开始界定符必须符合协议规定的值，否则当做帧间隙处理，也就是帧被丢弃了。

以太网标准中规定如下帧为无效帧：

a.帧的长度不是整数个字节；

b.用收到的帧检验序列FCS（Frame Check Sequence）查出有错误；

c.收到的帧的负荷长度不在46~1500字节之间。

对于检查出的无效帧就简单的丢弃，以太网不负责重传丢弃的帧。而这些检查，是在接口卡上执行的。

8 0 2 . 3标准定义的帧和以太网的帧都有最小长度要求。 8 0 2 . 3规定数据部分必须至少为3 8字节，而对于以太网，则要求最少要有 4 6字节。（卷一.p16）

Ethernet II以太网帧无LLC子层。

802.3标准的以太网帧格式 (RFC1042 1988)：

协议标准802.3 SNAP

 

 

 

 

长度：包含他之后除了CRC的部分。

DSAP:0XAA （固定值）

SSAP:0XAA （固定值）

control:全0 （固定值）

type:上层协议类型

 

Ethernet 802.3 SNAP帧格式： 标准以太网 802.3 RFC 1042     1988

目标MAC 源MAC 总长 0xAA 0xAA 0x03 OUI_ID 类型 数据        FCS

6字节   6字节 2字节 1字节 1字节 1字节 3字节 2字节 38-1492字节 4字节

最小：6+6+2+1+1+1+3+2+38+4 = 64

最大：6+6+2+1+1+1+3+2+1492+4 = 1518

Ethernet V2比IEEE802.3更适合于传输大量的数据，但Ethernet V2缺乏数据链路层的控制，不利于传输需要严格传输控制的数据，这也正是IEEE802.3的优势所在，越需要严格传输控制的应用，越需要用 IEEE802.3或SNAP来封装，但IEEE802.3也不可避免的带来数据装载量的损失，因此该格式的封装往往用在较少数据量承载但又需要严格控制传输的应用中。

在实际应用中，我们会发现，大多数应用的以太网数据包是EthernetV2的帧（如HTTP、FTP、SMTP、POP3等应用），而交换机之间的BPDU（桥协议数据单元）数据包则是IEEE802.3的帧，VLANTrunk协议如802.1Q和Cisco的CDP（思科发现协议）等则是采用IEEE802.3 SNAP的帧。如STP对应的帧如下，抓包格式为IEEE 802.3，LLC中的DSAP=SSAP=0X42普通的TCP报文如下，抓包显示为ETHERNET II格式，其实LLC中DSAP=0X06