使用廣播信道的以太網
1.使用集線器的星型拓撲
- 傳統以太網最初是使用粗同軸電纜，后來演進到使用比較便宜的細同軸電纜，最后發展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。
- 這種以太網采用星形拓撲，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設備，叫做集線器(hub) （現在已很少使用）
星形網 10BASE-T
- 不用電纜而使用無屏蔽雙絞線。每個站需要用兩對雙絞線，分別用於發送和接收。
- 集線器使用了大規模集成電路芯片，因此這樣的硬件設備的可靠性已大大提高了。
- 10BASE-T 的通信距離稍短，每個站到集線器的距離不超過 100 m。
- 這種 10 Mb/s 速率的無屏蔽雙絞線星形網的出現，既降低了成本，又提高了可靠性。
- 其他還有100Base-FX(快速以太網即光纖)、100Base-T、100Base-T4等
10BASE-T 雙絞線以太網的出現，是局域網發展史上的一個非常重要的里程碑，它為以太網在局域網中的統治地位奠定了牢固的基礎。
集線器的特點
具有三個接口的集線器：
- 集線器是使用電子器件來模擬實際電纜線的工作，因此整個系統仍然像一個傳統的以太網那樣運行。
- 使用集線器的以太網在邏輯上仍是一個總線網，各工作站使用的還是 CSMA/CD 協議，並共享邏輯上的總線。
- 集線器很像一個多接口的轉發器，工作在物理層。
2.以太網的信道利用率
以太網信道被占用的情況下：
- 爭用期長度為 2τ，即端到端傳播時延的兩倍。檢測到碰撞后不發送干擾信號。
- 幀長為 L (bit)，數據發送速率為 C (b/s)，因而幀的發送時間為 L/C = T0 (s)。
一個幀從開始發送，經可能發生的碰撞后，將再重傳數次，到發送成功且信道轉為空閑(即再經過時間 τ 使得信道上無信號在傳播)時為止，是發送一幀所需的平均時間。（時間 τ 為一端到達另一端所需時間）。
以太網的信道利用率：參數a
- 要提高以太網的信道利用率，就必須減小 τ 與 T0 之比（即T0相對於 τ 要大）。在以太網中定義了參數 a，它是以太網單程端到端時延 τ 與幀的發送時間 T0 之比：
- a→0 表示一發生碰撞就立即可以檢測出來，並立即停止發送，因而信道利用率很高。
- a 越大，表明爭用期所占的比例增大，每發生一次碰撞就浪費許多信道資源，使得信道利用率明顯降低。
對以太網參數的要求
要保證參數a小則：
- τ 不能大，即以太網的連線的長度不能太長，否則 τ 的數值會太大。
- T0不能小，即以太網的幀要有一定長，否則 T0 的值會太小。
**信道利用率的最大值 Smax **
- 在理想化的情況下，以太網上的各站發送數據都不會產生碰撞（這顯然已經不是 CSMA/CD，而是需要使用一種特殊的調度方法），即總線一旦空閑就有某一個站立即發送數據。
- 發送一幀占用線路的時間是 T0 + τ，而幀本身的發送時間是 T0。於是我們可計算出理想情況下的極限信道利用率 Smax為：
這是不可能出現的，使用CSMA/CD協議的以太網數據的傳輸一定會發生碰撞。
3.以太網的MAC層
3.1MAC 層的硬件地址
- 在局域網中，硬件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址。（硬件出廠時芯片就會燒錄一個全球唯一的MAC地址）
- 802 標准所說的“地址”嚴格地講應當是每一個站的“名字”或標識符。
- 但鑒於大家都早已習慣了將這種 48 位的“名字”稱為“地址”，所以通常采用這種習慣用法，盡管這種說法並不太嚴格。
48位的MAC地址
- IEEE 的注冊管理機構 RA 負責向廠家分配地址字段的前三個字節(即高位 24 位)。
- 地址字段中的后三個字節(即低位 24 位)由廠家自行指派，稱為擴展標識符，必須保證生產出的適配器沒有重復地址。
- 一個地址塊可以生成224個不同的地址。這種 48 位地址稱為 MAC-48，它的通用名稱是EUI-48。
- MAC地址”實際上就是適配器地址或適配器標識符EUI-48。
可以通過命令行窗口查看本計算機的MAC（物理）地址
適配器檢查 MAC 地址
適配器從網絡上每收到一個 MAC 幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址.
- 如果是發往本站的幀則收下，然后再進行其他的處理。
- 否則就將此幀丟棄，不再進行其他的處理。
發往本站的幀”包括以下三種幀：
- 單播(unicast)幀（一對一）
- 廣播(broadcast)幀（一對全體）
- 多播(multicast)幀（一對多）
案例
一台計算機在多個教室都能上網，唯獨在某間教室不能上網，排除網線與計算機的故障。原因在於在不能上網那間教室出現了MAC地址沖突。本來網卡的MAC地址出廠時就定死了，但是我們可以告訴計算機，不使用該網卡的MAC地址而是重新指定一個MAC地址，這樣就有可能出現MAC地址沖突造成網絡故障。
更改MAC地址
打開設備管理器，找到相應的網卡，右鍵屬性，找到網絡地址，即可手動更改。
好處：可以蹭網呀~
MAC幀格式
常用的以太網MAC幀格式有以下兩種標准：
- DIX Ethernet V2標准
- IEEE 的 802.3 標准
最常用的MAC幀是以太網V2的格式。
總的格式
- 可以看到MAC幀的開頭插入了8個字節內容，其中只有幀開始界定符而沒有結束符。這是因為MAC幀采用的是曼徹斯特編碼，沒數據時沒有電平跳變表示結束。
各個部分
- 為何數據字段最小長度為64字節？因為以太網規定了最短有效幀長為 64 字節，凡長度小於 64 字節的幀都是由於沖突而異常中止的無效幀。
抓包驗證
- 圖中可見目的MAC地址為六個字節；
- 圖中框出來的是六個字節的源MAC地址；
- 圖中框出來的是兩字節的類型標識，圖中 08 00表示的是 IP 地址。
無效的MAC幀
- 數據字段的長度與長度字段的值不一致；
- 幀的長度不是整數個字節；
- 用收到的幀檢驗序列 FCS 查出有差錯；
- 數據字段的長度不在 46 ~ 1500 字節之間。
- 有效的 MAC 幀長度為 64 ~ 1518 字節之間。
- 對於檢查出的無效 MAC 幀就簡單地丟棄。以太網不負責重傳丟棄的幀。
幀間最小間隔
- 幀間最小間隔為 9.6 μs，相當於 96 bit 的發送時間。
- 一個站在檢測到總線開始空閑后，還要等待 9.6 μs 才能再次發送數據。
- 這樣做是為了使剛剛收到數據幀的站的接收緩存來得及清理，做好接收下一幀的准備。