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以太网控制器设计方案 程鹏 06.24 以太网的简单介绍 一般来说以太网协议是指IEEE 802.3 规范制定的局域网协议LAN(LOGICAL AREA NETWORK)中的CSMA/CD协议,当前的以太网传输媒介主要有双绞线和光纤.目前以太网可以实现4种传输速率: 10M bit/s : 10Base-T 以太网 100M bit/s : 快速以太网 1000M bit/s: 千兆位以太网 10千兆位以太网 以太网基本知识 以太网，属网络低层协议，通常在OSI模型的物理层和数据链路层操作。它是总线型协议中最常见的，数据速率为10Mbps（兆比特/秒）的同轴电缆系统。该系统相对比较便宜且容易安装，直接利用每个工作站网卡上的BNC-T型连接器，就可以将电缆从一个工作站连接到另一个工作站，完成网络传输控制任务。 　　　以太网是由Xerox（施乐）公司创建的，在1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司联合开发为一个标准。最开始以太网只有10Mbps的吞吐量，它所使用的是CSMA／CD（带有冲突检测的载波侦听多路访问）的访问控制方法，通常把这种最早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。以太网主要有两种传输介质，那就是双绞线和同轴电缆。 　　　所有的以太网都遵循IEEE 802.3标准，下面列出是以太网和IEEE 802.3之间的区别以及不同IEEE 802.3物理层协议之间的区别，在这些标准中前面的数字表示传输速度，单位是“Mbps”，最后的一个数字表示单段网线长度（基准单位是100m），Base表示“基带”的意思，Broad代表“带宽”。。 以太网的特点 　以太网具有的一般特征概述如下： 　共享媒体：所有网络设备依次使用同一通信媒体。 　广播域：需要传输的帧被发送到所有节点，但只有寻址到的节点才会接收到帧。 　　　 　　　 　CSMA/CD：以太网中利用载波监听多路访问/冲突检测方法（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）以防止 twp 或更多节点同时发送。 　MAC 地址：媒体访问控制层的所有 Ethernet 网络接口卡（NIC）都采用48位网络地址。这种地址全球唯一。 以太网的逻辑关系遵循OSI(开放式系统互联的参考模型) 上层协议根据不同的需求可以选择不同的协议,如IP协议,TCP协议,HTTP协议. 常用的TCP协议有: 　　　在进行以太网的实际传输过程中,每一层协议都是运行在其下层协议基础上的,如两个计算机系统使用FTP协议传输文件时,从用户来,是2个系统基于FTP协议的直接传输,实质上是文件的传输经过了层层打包和解包的层层协议. 　　　以太网控制器芯片的功能是实现TCP/IP协议簇中分层模型中链路层的相关工作. MAC层有3个基本的功能： 　决定节点何时发送数据帧 　 将帧发送到物理层(PHY)转换成包，然后发送到介质上 从PHY接收帧，然后上传给MAC客户 　以太网的工作原理: 　　以太网是一种基于带冲突检测的载波侦听多路访问协议(CSMA/CD)的局域(LAN)，介质访问控制(MAC)子层负责执行CSMA/CD协议。以太网上所有节点都共享同一个介质以太局域网上没有中心控制设备，节点自己相互协作来保证网络操作有序。以太网MAC在发送之前必须通过载波侦听来确认载波是否空闲。只有当一个节点发送数据时载波才会存。PHY(物理层)检测到载波之后向MAC发送载波指示，载波指示表示介质正在被使用，侦听节点应该推迟当前的发送。 　　MAC等待最后一个正在发送的帧发送之后要等待很短的一段时间之后才能开始发送，这段时间叫做帧间隔(IPG为96比特时间)。第一帧发送完之后，‘局域网上的所有节点都必须要等待一个IPG之后才能发送。 　　　网络上的所有节点都必须要遵守这个规则，即使某个节点有多个帧要发送而且它还是网络上唯一有帧要发送的节点，它也必须保证每个发送帧之间的间隔至少为一个IPG时间。这就是以太网介质访问规则的CSMA部分； 　　在发送数据的过程中，工作站边发送边检测总线，看是否发生了冲突。若无冲突则继续发送直到发送完该数据;若发生冲突，则停止发送，之后要发送32比特的JAM信号，这样网络上所有站点都知道发生了冲突.然后，等待一个随机时间，且在总线空闲时从新发送该数据，这就是以太网介质访问规则的CD部分，简单的说：边发送边检测是否有冲突发生 　 　CSMA/CD媒体访问方法从上面的描述可归纳为下述4步： 　　第一步：如果媒体信道空闲，则可进行发送。　第二步：如果媒体信道有载波(忙)，则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲