以太网是一种计算机局域网技术,规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

以太网是随机接入技术的一种,随机接入技术的特点是所有的用户可以随机地发送信息,属于共享信道技术。共享信道考虑如何使众多用户能够合理和方便地共性通信媒体资源,在技术上主要有两种方法,静态划分信道和动态媒体接入控制。动态媒体接入控制又分为随机接入和受控接入。[1]

以太网是美国施乐(Xerox)公司的 Palo Alto 研究中心(PARC)于 1975 年研制成功的。当时以太网是一种基带总线局域网,数据率为 2.94Mbit/s。以太网用无源电缆作为总线来传送数据帧,并以曾经在历史上表示传播电磁波的以太(Ether)来命名。[1]

1976年7月,Metcalfe 和 Boggs 发表他们的以太网里程碑论文[METC76]。1980 年 9 月,DEC 公司、Intel 公司和施乐公司联合提出了 10Mbit/s 以太网规约的第一个版本 DIX V1。1982年改为第二版规约 DIX Ethernet V2,成为世界上第一个局域网产品的规约。在此基础上 IEEE 802 委员会的 802.3 工作组于 1983 年制定了第一个 IEEE 的以太网标准 IEEE 802.3[W-IEEE802.3][2] ,数据为 10Mbit/s。这两个标准只有很小的差别,因此很多人也经常把 802.3 局域网简称为“以太网”。[1]

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以太网通过适配器将计算机与局域网连接,适配器通常嵌在计算机主板上,负责数据的串行传输与并行传输转换,并能独立处理数据帧而不占用 CPU。以太网采用 CSMA/CD 协议来管理数据的发送,结合了载波监听和碰撞检测来协调网络中的数据传输,使用曼彻斯特编码提取位同步信号。

以太网使用星型拓扑和集线器,提供比传统总线型拓扑更高的可靠性和性能。以太网 MAC 层使用硬件地址(MAC 地址),支持单播、广播和多播等多种通信方式。MAC 帧格式由目的地址、源地址、类型字段、数据和帧检验序列等部分组成[2] 。下面将对这些内容进行详细介绍。

计算机与外界局域网的连接是通过适配器(adapter),现在通常嵌入在计算机主板上。在这种通信适配器上面装有处理器和存储器(包括 RAM 和 ROM)。适配器和局域网之间的通信是通过电缆或者双绞线以串行传输方式进行的,而适配器和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的 I/O 总线以并行传输方式进行的。适配器的一个重要功能是要进行数据串行传输和并行传输的转换。[1]

适配器在接收和发送各种帧时,不使用计算机的 CPU。这时计算机中的 CPU 可以处理其他任务。当适配器收到有差错的帧时,就把这个帧直接丢弃而不必通知计算机。当计算机要发送 IP 数据报时,就由协议栈把 IP 数据包向下交给适配器,组装成帧发送到局域网[1] 。

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