一、以太网
以太网有两类:第一类是经典以太网,第二类是交换式以太网,使用了一种称为交换机的设备连接不同的计算机。经典以太网是以太网的原始形式,运行速度从3~10 Mbps不等;而交换式以太网正是广泛应用的以太网,可运行在100、1000和10000Mbps那样的高速率,分别以快速以太网、千兆以太网和万兆以太网的形式呈现。
以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑,但目前的快速以太网(100BASE-T、1000BASE-T标准)为了减少冲突,将能提高的网络速度和使用效率最大化,使用交换机来进行网络连接和组织。如此一来,以太网的拓扑结构就成了星型;但在逻辑上,以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,即载波多重访问/碰撞侦测)的总线技术。
扩展: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 局域网形式一般也是以太网,其标志是使用水晶头网线来连接(当然还有其它形式)。
IEEE 还有其它局域网标准,如 IEEE 802.11 是无线局域网,俗称 Wi-Fi。IEEE802.15 是个人域网,即蓝牙技术,其中的 802.15.4 标准则是 ZigBee 技术。
二、以太网帧格式
图8‑12以太网帧格式
表8‑5以太网帧格式说明
类别 |
字节数 |
说明 |
前导码(Preamble) |
8 |
连续 7 个 8’h55 加 1 个 8’hd5,表示一个帧的开始,用于双方设备数据的同步; |
目的 MAC 地址 |
6 |
存放目的设备的物理地址,即 MAC 地址 |
源 MAC 地址 |
6 |
存放发送端设备的物理地址 |
类型 |
2 |
用于指定协议类型: 0800: IP 协议; 0806: ARP 协议; 8035: RARP 协议; |
数据 |
46~1500 |
最少 46 字节,不足需要补全 46 字节,例如 IP 协议层就包含在数据 部分,包括其 IP 头及数据。 |
FCS(帧尾) |
4 |
称为帧校验序列,采用 32 位 CRC 校验,对目的 MAC 地址字段到数据字段进行校验。 |
三、以太网接口
以太网接口电路主要由MAC(Media Access Control)控制器和物理层接口PHY(Physical Layer,PHY)两大部分构成。如下图所示
但是,在实际的设计中,以上三部分并不一定独立分开的。 由于,PHY整合了大量模拟硬件,而MAC是典型的全数字器件。考虑到芯片面积及模拟/数字混合架构的原因,通常,将MAC集成进微控制器而将PHY留在片外。更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现MAC和PHY的单芯片整合。可分为下列几种类型:
1)CPU集成MAC与PHY。目前来说并不多见
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1385778/202108/1385778-20210821091341821-1851564384.png)
2)CPU集成MAC,PHY采用独立芯片。比较常见
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1385778/202108/1385778-20210821091351728-759640364.png)
3)CPU不集成MAC与PHY,MAC与PHY采用集成芯片。比较常见
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1385778/202108/1385778-20210821091408887-2121601195.png)
下图是网络接口内部结构图,虚框表示CPU,MAC集成在CPU中,PHY芯片通过MII接口与CPU上的MAC连接。
MAC及PHY工作在OSI七层模型的数据链路层和物理层。具体如下
![](https://img2020.cnblogs.com/blog/1385778/202108/1385778-20210821091429860-1834966418.png)
IEEE802.3标准文档下载地址:https://ieeexplore.ieee.org/browse/standards/get-program/page/。它分为很多个section。
第一部分是10Mb/s以太网(其中有关于MAC的规范),第二部分是100BASE-T 100Mb/s基带网络介绍,第三部分是1000 Mb/s基带网络介绍,第四部分是10 Gb/s基带网络介绍。但是,并不是说每部分都是独立的。
四、参考资料
2、https://mp.weixin.qq.com/s/EJOdYYI8l7TCD2l1bdy3MA