一、以太網
以太網有兩類:第一類是經典以太網,第二類是
交換式以太網,使用了一種稱為
交換機的設備連接不同的計算機。經典以太網是以太網的原始形式,運行速度從3~10 Mbps不等;而交換式以太網正是廣泛應用的以太網,可運行在100、1000和10000Mbps那樣的高速率,分別以
快速以太網、千兆以太網和萬兆以太網的形式呈現。
以太網的標准
拓撲結構為
總線型拓撲,但目前的快速以太網(
100BASE-T、
1000BASE-T標准)為了減少沖突,將能提高的網絡速度和使用效率最大化,使用交換機來進行網絡連接和組織。如此一來,以太網的拓撲結構就成了
星型;但在邏輯上,以太網仍然使用總線型拓撲和
CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,即載波多重訪問/碰撞偵測)的總線技術。
擴展:
以太網是指遵守 IEEE 802.3 標准組成的局域網,由 IEEE 802.3 標准規定的主要是位於
參考模型的物理層(PHY)和數據鏈路層中的介質訪問控制子層(MAC)。
在家庭、企業和學
校所組建的 PC 局域網形式一般也是以太網,其標志是使用水晶頭網線來連接(當然還有其
它形式)。
IEEE 還有其它局域網標准,如 IEEE 802.11 是無線局域網,俗稱 Wi-Fi。
IEEE802.15 是個人域網,即藍牙技術,其中的 802.15.4 標准則是 ZigBee 技術。
二、以太網幀格式
圖8‑12以太網幀格式
表8‑5以太網幀格式說明
類別 |
字節數 |
說明 |
前導碼(Preamble) |
8 |
連續 7 個 8’h55 加 1 個 8’hd5,表示一個幀的開始,用於雙方設備數據的同步; |
目的 MAC 地址 |
6 |
存放目的設備的物理地址,即 MAC 地址 |
源 MAC 地址 |
6 |
存放發送端設備的物理地址 |
類型 |
2 |
用於指定協議類型: 0800: IP 協議; 0806: ARP 協議; 8035: RARP 協議; |
數據 |
46~1500 |
最少 46 字節,不足需要補全 46 字節,例如 IP 協議層就包含在數據 部分,包括其 IP 頭及數據。 |
FCS(幀尾) |
4 |
稱為幀校驗序列,采用 32 位 CRC 校驗,對目的 MAC 地址字段到數據字段進行校驗。 |
三、以太網接口
以太網接口電路主要由MAC(Media Access Control)控制器和物理層接口PHY(Physical Layer,PHY)兩大部分構成。如下圖所示
但是,在實際的設計中,以上三部分並不一定獨立分開的。 由於,PHY整合了大量模擬硬件,而MAC是典型的全數字器件。考慮到芯片面積及模擬/數字混合架構的原因,通常,將MAC集成進微控制器而將PHY留在片外。更靈活、密度更高的芯片技術已經可以實現MAC和PHY的單芯片整合。可分為下列幾種類型:
1)CPU集成MAC與PHY。目前來說並不多見

2)CPU集成MAC,PHY采用獨立芯片。比較常見

3)CPU不集成MAC與PHY,MAC與PHY采用集成芯片。比較常見

下圖是網絡接口內部結構圖,虛框表示CPU,MAC集成在CPU中,PHY芯片通過MII接口與CPU上的MAC連接。
MAC及PHY工作在OSI七層模型的數據鏈路層和物理層。具體如下

IEEE802.3標准文檔下載地址:https://ieeexplore.ieee.org/browse/standards/get-program/page/。它分為很多個section。
第一部分是10Mb/s以太網(其中有關於MAC的規范),第二部分是100BASE-T 100Mb/s基帶網絡介紹,第三部分是1000 Mb/s基帶網絡介紹,第四部分是10 Gb/s基帶網絡介紹。但是,並不是說每部分都是獨立的。
四、參考資料
2、https://mp.weixin.qq.com/s/EJOdYYI8l7TCD2l1bdy3MA