一、概述

以太网是应用最为广泛的局域网,包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网,采用的是CSMA/CD访问控制法,它们都符合IEEE802.3。

常见的802.3应用为:

10M:10base-T(铜线UTP模式)

100M:100base-TX(铜线UTP模式):100BASE-TX是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线,一对用于发送,一对用于接收数据。在传输中使用4B/5B编码方式,信号频率为125MHz。符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT1类布线标准。使用同10BASE-T相同的RJ-45连接器。它的最大网段长度为100米。它支持全双工的数据传输。

100base-FX(光纤线):100BASE-FX是一种使用光缆的快速以太网技术,可使用单模和多模光纤(62.5和125um)。多模光纤连接的最大距离为550米。单模光纤连接的最大距离为3000米。在传输中使用4B/5B编码方式,信号频率为125MHz。它使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。它的最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里,这与所使用的光纤类型和工作模式有关,它支持全双工的数据传输。100BASE-FX特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。

1000M:1000base-T(铜线UTP模式)

二、以太网结构: 

802.3通常使用专门的网络接口卡或通过系统主电路板上的电路实现。以太网使用收发器与网络媒体进行连接。收发器可以完成多种物理层功能,其中包括对网络碰撞进行检测。收发器可以作为独立的设备通过电缆与终端站连接,也可以直接被集成到终端站的网卡当中。

以太网采用广播机制,所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数据。通过查看包含在帧中的目标地址,确定是否进行接收或放弃。如果证明数据确实是发给自己的,工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。

以太网采用CSMA/CD媒体访问机制,任何工作站都可以在任何时间访问网络。在发送数据之前,工作站首先需要侦听网络是否空闲,如果网络上没有任何数据传送,工作站就会把所要发送的信息投放到网络当中。否则,工作站只能等待网络下一次出现空闲的时候再进行数据的发送。

作为一种基于竞争机制的网络环境,以太网允许任何一台网络设备在网络空闲时发送信息。因为没有任何集中式的管理措施,所以非常有可能出现多台工作站同时检测到网络处于空闲状态,进而同时向网络发送数据的情况。这时,发出的信息会相互碰撞(collision)而导致损坏。工作站必须等待一段时间之后,重新发送数据。补偿算法用来决定发生碰撞后,工作站应当在何时重新发送数据帧。

三、以太网的工作过程

以太网传输的数据必须经过GPU处理才能显示吗 以太网数据传输使用_数据段

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、监听信道上收否有信号在传输。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)。

四、以太网/IEEE802.3帧的结构

下图所示为以太网/IEEE802.3帧的基本组成。

以太网传输的数据必须经过GPU处理才能显示吗 以太网数据传输使用_快速以太网_02

 

如图所示,以太网和IEEE802.3帧的基本结构如下:

前导码:由0、1间隔代码组成,可以通知目标站作好接收准备。IEEE802.3帧的前导码占用7个字节,紧随其后的是长度为1个字节的帧首定界符(SOF)。以太网帧把SOF包含在了前导码当中,因此,前导码的长度扩大为8个字节。

帧首定界符(SOF):IEEE802.3帧中的定界字节,以两个连续的代码1结尾,表示一帧实际开始。

目标和源地址:表示发送和接收帧的工作站的地址,各占据6个字节。其中,目标地址可以是单址,也可以是多点传送或广播地址。

类型(以太网):占用2个字节,指定接收数据的高层协议。

长度(IEEE802.3):表示紧随其后的以字节为单位的数据段的长度。

数据(以太网):在经过物理层和逻辑链路层的处理之后,包含在帧中的数据将被传递给在类型段中指定的高层协议。虽然以太网版本2中并没有明确作出补齐规定,但是以太网帧中数据段的长度最小应当不低于46个字节。

数据(IEEE802.3):IEEE802.3帧在数据段中对接收数据的上层协议进行规定。如果数据段长度过小,使帧的总长度无法达到64个字节的最小值,那么相应软件将会自动填充数据段,以确保整个帧的长度不低于64个字节。

帧校验序列(FSC):该序列包含长度为4个字节的循环冗余校验值(CRC),由发送设备计算产生,在接收方被重新计算以确定帧在传送过程中是否被损坏。