嵌入式软件工程师-硬件接口与通信协议-以太网协议_以太网的QoS服务质量.docxVIP

PAGE1

PAGE1

以太网协议简介

1以太网的历史与发展

以太网，作为当今最广泛使用的局域网技术，其历史可以追溯到1973年。由Xerox公司的BobMetcalfe和DavidBoggs开发，最初的以太网设计运行在10Mbps的速率上，使用同轴电缆作为传输介质。随着技术的进步和需求的增加，以太网经历了多次升级和扩展，包括传输速率的提升（从最初的10Mbps到现在的100Gbps甚至更高），传输介质的多样化（从同轴电缆到双绞线、光纤），以及网络架构的优化。

1.1发展历程

1973年：以太网的初步设计，运行在10Mbps。

1980年代：IEEE802.3标准的制定，标志着以太网技术的标准化。

1990年代：快速以太网（100Mbps）和千兆以太网（1Gbps）的出现，满足了对更高带宽的需求。

2000年代至今：万兆以太网（10Gbps）、40Gbps、100Gbps甚至更高带宽的以太网技术相继推出，同时，以太网技术开始向数据中心、城域网和广域网扩展，成为网络基础设施的基石。

2以太网协议的结构与功能

以太网协议主要由物理层和数据链路层组成，其中数据链路层又分为逻辑链路控制（LLC）子层和媒体访问控制（MAC）子层。

2.1物理层

物理层负责定义信号的传输方式，包括传输介质、信号类型、电压电平、接口类型等。以太网的物理层标准多样，如10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-SX/LX等，分别对应不同的传输速率和介质。

2.2数据链路层

数据链路层负责在物理层上传输数据帧，确保数据的可靠传输。它分为两个子层：

2.2.1逻辑链路控制（LLC）子层

LLC子层主要负责数据帧的封装和解封装，以及上层协议的识别。它通过SAP（ServiceAccessPoint）与上层协议通信，为上层协议提供服务。

2.2.2媒体访问控制（MAC）子层

MAC子层负责控制对物理介质的访问，实现数据的发送和接收。它使用CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）机制来避免和处理数据冲突。在全双工模式下，MAC子层使用流量控制机制来避免数据拥塞。

2.3数据帧结构

以太网数据帧由以下几个部分组成：

前导码（Preamble）：由56位101010序列组成，用于接收端的时钟同步。

起始帧分界符（SFD）：标志数据帧的开始，由一个特殊的字节组成。

目的MAC地址（DestinationMAC）：接收端的MAC地址。

源MAC地址（SourceMAC）：发送端的MAC地址。

类型/长度字段（Type/Length）：指示上层协议类型或数据长度。

数据字段（Data）：承载上层协议的数据，长度可变，最大为1500字节。

帧校验序列（FCS）：用于检测数据传输中的错误，通常使用CRC（CyclicRedundancyCheck）算法。

2.4示例

以下是一个以太网数据帧的结构示例：

Preamble:1010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010

SFD:DestinationMAC:00:11:22:33:44:55

SourceMAC:AA:BB:CC:DD:EE:FF

Type/Length:0800(表示IP协议)

Data:474554202F20485454502F312E310D0A486F73743A207777772E6578616D706C652E636F6D0D0A0D0A(HTTP请求示例)

FCS:ABCDEF12

在这个示例中，我们可以看到一个典型的以太网数据帧结构，其中包含了前导码、起始帧分界符、MAC地址、类型/长度字段、数据字段和帧校验序列。数据字段中承载的是一个简单的HTTPGET请求，用于从获取资源。

3结论

以太网协议作为局域网通信的基础，其历史与发展、结构与功能的深入理解对于网络工程师和IT专业人员至关重要。通过掌握以太网数据帧的结构和传输机制，可以更好地进行网络故障排查、性能优化和安全防护。#以太网QoS服务质量基础

4QoS的概念与重要性

在以太网通信中，QoS（QualityofService，服务质量）是指网络的一种能力，它能够确保关键应用或服务的数据