計算機三級網絡技術考點輔導：以太網
導語：全國計算機等級考試，是經教育部批准，由教育部考試中心主辦，面向社會，用於考查應試人員計算機應用知識與技能的全國性計算機水平考試體系。下面我們來看看計算機三級網絡技術考點輔導：以太網，供參考借鑑！
以太網
1.以太網的發展
1976年7月，Bob在ALOHA網絡的基礎上，提出總線型局域網的設計思想，並提出衝突檢測、載波偵聽與隨機後退延遲算法，將這種局域網命名為以太網(Ethernet)。
以太網的核心技術是：
介質訪問控制方法CDMA/CD.這種方法解決了多結點共享公用總線的問題。
早期以太網的傳輸介質是同軸電纜，後用雙絞線，再後用光纖。
2.以太網的幀結構與工作流程
(1)以太網數據發送流程
衝突：多個站點同時利用總線發送數據，導致數據接收不正確。
總線網沒有控制中心，如果一個站點發送數據幀，以廣播方式通過總線發送，每一個站點都能收到數據幀，其它站點也可以同時發送，因此衝突不可避免。
CSMA/CD發送流程可簡單概括為：先聽後發，邊聽邊發，衝突停止，延遲重發。
實現公共傳輸介質的控制策略，需要解決的問題是：載波偵聽，衝突檢測，衝突後的處理方法。
(a)載波偵聽
結點利用總線發送數據時，首先偵聽總線是否空閒，以太網規定發送數據採用曼徹斯特編碼。判斷總線是否空閒可以判斷總線上是否有電平跳變。不發生跳變總線空閒。此時如果有結點已準備好發送數據，可以啟動發送。
(b)衝突檢測方法
載波偵聽不能完全消除衝突，原因是數字信號是以一定的速率傳輸的。例如：結點A發送數據幀時，離他1000m距離的結點在一定的時間延遲後才能收到數據幀，此時間段內如果B也發送數據，造成衝突。從物理層上看，衝突時多個信號疊加，導致波形不同於任何結點的波形信號。
解決方案：結點A發送數據前，先發送偵聽信號，如果偵聽信號在最大距離傳輸時間2倍時，沒有衝突信號出現，結點A肯定取得總線的訪問權。
衝突信號的延遲時間=2*D/V。其中：D是結點到最遠結點的距離，V表示信號傳輸速度，信號往返的時間為延遲時間。
進行衝突檢測的方法有兩種：比較法和編碼違例法。
比較法：將發送信號波形與從總線上接收的信號比較，如果不同説明有衝突。
違例編碼法：檢查總線上的波形是否符合曼徹斯特編碼規則，不符合説明有衝突。
(c)衝突解決方案
發現衝突，停止發送如果發送數據的過程中檢測出衝突，為解決信道爭用衝突，發送結點停止發送，隨機延遲後重發的流程。
隨機延遲後重發的第一步：發送衝突加強信號，目的是延續衝突的持續時間，使得網絡中的所有結點都能檢測出衝突的存在，並立即丟棄衝突幀，提高信道利用率。
隨機延遲重發。以太網協議規定每幀的最大重發次數不得超過16次，若超過則認為線路故障。為公平解決信道爭用問題，需要確定後退延遲算法。典型的`CSMA/CD採用二進制指數退避算法，退避延遲時間計算為：t=2k×R×a 。其中：a是衝突窗口大小，R是隨機數，k為衝突次數，定義k的最大值，一旦k是最大值時是最後一次發送。每次的延遲時間都會根據公式求出。
以太網中任何結點都需要通過CSMA/CD方法爭取總線使用權，從準備發送到成功發送時間不確定。因此又稱為隨機爭用介質訪問控制方法。簡單易實現。
(2)以太網幀結構
前導碼(7B)與幀前定界符字段：用於接收同步階段。
目的地址與源地址(6B)：分別表示幀的接收節點地址與發送節點的硬件地址。
類型字段：表示網絡層使用的協議類型。
數據字段(46B—15000B)：是高層待發送的數據部分。
幀校驗字段：採用32位的循環宂餘校驗。校驗範圍：目的地址、源地址、長度、LLC數據。
(3)以太網接收流程
如果一個結點利用總線成功發送數據，其它結點都應該處於接收狀態。所有結點只要不發送數據，就應該處於接收狀態。一個結點接收幀，首先判斷幀的長度。(規定了最小長度，若小與最小長度，衝突，丟棄該幀，結點重新進入接收狀態)。如果沒有衝突，結點接收幀後首先檢查幀的目的地址。(目的地址單一地址或組地址或廣播地址，屬於自己則保留，否則丟棄)。地址匹配後確認是自己應該接收的幀，進一步進行CRC校驗。 如果校驗正確，則進一步檢測LLC數據長度是否正確。出錯則報告”幀長度錯“，否則報告”成功接收”，進入結束狀態。如果檢驗出錯，首先判斷該幀是否是8為的整數倍，是，表示沒有丟失位，則記錄”幀檢驗錯“，否則報告”幀位錯“，進入結束狀態。
以太網協議將接收出錯分為3類：幀檢驗錯、幀長度錯與幀位錯。
3.以太網的實現方法
每個站點都可以接收到所有來自其他站點的數據
為決定那個站點接收，需要尋址機制來標識目的站點
目的站點將該幀複製，其他站點則丟棄該幀
4.以網的物理地址
IEEE802標準為每個DTE規定了一個48位的全局地址，它是站點的全球唯一的標識符，與其物理位置無關。即MAC地址(物理地址)，MAC地址為6字節(48位)。MAC地址的前3個字節(高24位)由IEEE統一分配給廠商，低24位由廠商分配給每一塊網卡。網卡的MAC地址可以認為就是該網卡所在站點的MAC地址。
