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以太网(Ethernet)是互联网威廉希尔官方网站
的一种,由于它是在组网威廉希尔官方网站
中占的比例最高,很多人直接把以太网理解为互联网。
以太网是指遵守IEEE 802.3标准组成的局域网,由IEEE 802.3标准规定的主要是位于参考模型的物理层(PHY)和数据链路层中的介质访问控制子层(MAC)。在家庭、企业和学校所组建的PC局域网一般也是以太网,其标志是使用水晶头网线来连接(当然还有其他形式)。IEEE 还有其他局域网标准,如IEEE 802.11是无线局域网,俗称WiFi。IEEE 802.15是个人域网,即蓝牙威廉希尔官方网站 ,其中的IEEE 802.15.4标准则是ZigBee威廉希尔官方网站 。 现阶段,工业控制、环境监测、智能家居的嵌入式设备产生了接入互联网的需求,利用以太网威廉希尔官方网站 ,嵌入式设备可以非常容易的接入到现有的计算机网络中。 1、PHY层 在物理层,由IEEE 802.3标准规定了以太网使用的传输介质、传输速度、数据编码方式和冲突检测机制,物理层一般是通过一个PHY芯片实现其功能的。 ①传输介质 传输介质包括同轴电缆、双绞线(水晶头网线是一种双绞线)、光纤。根据不同的传输速度和距离要求,基于这三类介质的信号线又衍生出很多不同的种类。最常用的是“五类线”适用于100BASE-T和10BASE-T的网络,它们的网络速率分别为100Mbps和10Mbps。 ②编码 为了让接收方在没有外部时钟参考的情况下也能确定每一位的起始、结束和中间位置,在传输信号时不直接采用二进制编码。在10BASE-T的传输方式中采用曼彻斯特编码,在100BASE-T中则采用4B/5B编码。 曼彻斯特编码把每一个二进制位周期分为两个间隔,在表示‘1’时,以前半个周期为高电平,后半个周期为低电平。表示“0”时则相反。 采用曼彻斯特码在每个位周期都有电压变化,便于同步。但这样的编码方式效率太低,只有50%。 在100BASE-T采用的4B/5B编码是把待发送数据位流的每4位分为一组,以特定的5位编码来表示,这些特定的5位编码能是数据流有足够多的跳变,达到同步的目的,而且效率也从曼彻斯特编码的50%提高到了80%。 ③CSMA/CD冲突检测 早期的以太网大多是多个节点连接到同一条网络总线上(总线型网络),存在信道竞争问题,因而每个连接到以太网上的节点都必须具备冲突检测功能。以太网具备CSMA/CD冲突检测机制,如果多个节点同时利用同一条总线发送数据,则会产生冲突,总线上的节点可通过接收到的信号与原始发送的信号做比较检测是否存在冲突,若存在冲突则停止发送数据,随机等待一段时间再重传。 现在大多数局域网组建的时候很少采用总线型网络,大多是一个设备接入到一个独立的路由或交换机接口,组成星型网络,不会产生冲突。但为了兼容,新出的产品还是带有冲突检测机制。 2、MAC子层 ①MAC的功能 MAC子层是属于数据链路层的下半部分,它主要负责与物理层进行数据交接,如是否可以发送数据,发送的数据是否正确,对数据流进行控制等。它自动对来自上层的数据包加上一些控制信号,交给物理层。接收方得到正常数据时,自动去除MAC控制信号,把该数据包交给上层。 ②MAC数据包 IEEE对以太网传输的数据包格式也进行了统一规定,该数据包被称为MAC数据包。 MAC数据包由前导字段、帧起始定界符、目标地址、源地址、数据包类型、数据域、填充域、校验和域组成。
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