计算机网络课件：6-2 Ethernet概述.pdf

【计算机网络】 在计算机网络领域，以太网（Ethernet）是一种广泛使用的局域网（LAN）技术。本文主要探讨了以太网的工作原理、连接方法以及其核心协议——载波监听多点接入/碰撞检测（CSMA/CD）。 **以太网的工作原理** 以太网的数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制（LLC）和媒体接入控制（MAC）。LLC子层负责提供一种与物理传输媒介无关的服务，使得数据链路层能适应不同的局域网标准。然而，由于现代网络主要基于TCP/IP体系，且DIX Ethernet V2标准更为常见，LLC子层（802.2标准）的重要性已不如以往。相反，MAC子层承担了与物理媒介相关的任务，包括地址识别、帧的封装与解封、编码与译码，以及链路管理。 **网卡的角色** 网络接口卡（NIC，又称网卡）是连接计算机与局域网的关键硬件。它负责以下功能： 1. **串行/并行转换**：网卡将串行传输的数据转换为并行形式，反之亦然。 2. **数据封装与解封**：添加和去除帧头与帧尾，形成符合以太网标准的帧结构。 3. **编码与译码**：对数据进行缓存处理，并执行曼彻斯特编码和译码，确保数据在传输过程中的准确性。 4. **设备驱动程序**：与操作系统交互，实现以太网协议，如CSMA/CD。 **CSMA/CD协议** 以太网最初采用总线拓扑结构，所有计算机共享一条通信线路。CSMA/CD协议是解决这种多点接入可能产生的碰撞问题的关键。 - **广播方式发送**：数据帧被广播到总线上，只有MAC地址匹配的计算机才会接收。 - **无连接工作方式**：无需预先建立连接即可发送数据，简化通信流程。 - **不可靠交付**：不进行数据帧编号和确认，依赖高层协议进行错误检测和纠正。 **CSMA/CD的工作机制** 1. **多点接入**：多个节点可以直接连接到总线。 2. **载波监听**：在发送前检查总线是否空闲，避免冲突。 3. **碰撞检测**：在发送数据的同时监测信号电压变化，一旦检测到碰撞，立即停止发送并等待随机时间后重试。 以太网的设计基于局域网的高信道质量，允许一定程度的错误容忍，通过上层协议处理错误纠正，实现高效的数据传输。