802.3标准

802.3 通常指以太网。一种网络协议。描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法，在多种物理媒体上以多种速率采用CSMA/CD访问方式，对于快速以太网该标准说明的实现方法有所扩展。

DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。
严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网。
早期的IEEE 802.3描述的物理媒体类型包括：10Base2、10Base5、10BaseF、10BaseT和10Broad36等；快速以太网的物理媒体类型包括：100 BaseT、100BaseT4和100BaseX等。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：
逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层
媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的。
由于TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此 802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。
很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。
MAC子层的数据封装所包括的主要内容有：数据封装分为发送数据封装和接收数据封装两部分，包括成帧、编制和差错检测等功能。
数据封装的过程：当LLC子层请求发送数据帧时，发送数据封装部分开始按MAC子层的帧格式组帧：
（1）将一个前导码P和一个帧起始定界符SFD附加到帧头部分；
（2）填上目的地址、源地址、计算出LLC数据帧的字节数并填入长度字段LEN；
（3）必要时将填充字符PAD附加到LLC数据帧后；
（4）求出CRC校验码附加到帧校验码序列FCS中；
（5）将完成封装后的MAC帧递交MIAC子层的发送介质访问管理部分以供发送； 接收数据解封部分主要用于校验帧的目的地址字段，以确定本站是否应该接受该帧，如地址符合，则将其送到LLC子层，并进行差错校验。

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以太网系统由三个基本单元组成：
 1 物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；
2 介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；
3 以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
在所有 IEEE 802 协议中，ISO数据链路层被划分为两个 IEEE 802 子层，介质访问控制（MAC）子层和 MAC－客户端子层。IEEE 802.3物理层对应于 ISO 物理层。

MAC子层有两个基本职能：
数据封装，包括传输之前的帧组合和接收中、接收后的帧解析 / 差错检测。
介质访问控制，包括帧传输初始化和传输失败恢复。
介质访问控制（MAC）－客户端子层可能是以下一种：
逻辑链路控制（LLC），提供终端协议栈的以太网MAC 和上层之间的接口，其中 LLC 由 IEEE 802.2 标准定义。

网桥实体，提供 LANs 之间的 LAN-to-LAN 接口，可以使用同种协议（如以太网到以太网）和不同的协议（如以太网到令牌环）之间。网桥实体由 IEEE 802.1 标准定义。
以太网上的每台计算机都能独立运行，不存在中心控制器。连接到以太网的所有工作站都接入共享信令系统，又称为介质。要发送数据时，工作站首先监听信道，如果信道空闲，即可以以太帧或数据包格式传输数据。
每帧传输完毕之后，各工作站必须公平争取下一帧的传输机会。对于共享信道的访问取决于嵌入到每个工作站的以太网接口的介质访问控制机制。该机制建立在载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）基础上。
当以太帧发送到共享信道后，所有以太网接口查看它的目标地址。如果帧目标地址与接口地址相匹配，那么该帧就能被全部读取并且被发送到那台计算机的网络软件上。如果发现帧目标地址与它们本身的地址不匹配时，则停止帧读取操作。
信号如何通过组成以太网系统的各个介质段有助于我们掌握系统拓朴结构。以太网的信号拓朴是一种逻辑拓朴，用来区别介质电缆的实际物理布局。以太网的逻辑拓朴结构提供了一条单一信道（或总线）用于传送以太网信号到所有工作站。
多个以太网段可以链接在一起构成一个较大的以太网，这通过一种能够放大信号和重新计时的叫做中继器的设备实现。通过中继器，多段以太网系统可以像“无根分支树”（non-rooted branching tree）一样扩展。“无根”意味着系统在任意方向上都可以生成链接段，且没有特定的根段。最重要的是，各段的连接不能形成环路。系统的每个段必须具有两个终端，这是由于以太网系统在环路路径上不能正确运行。
即使介质段以星形模式物理连接，且许多段都接在中继器上，但是它的逻辑拓朴结构仍就是通过以太网单信道传送信号至所有工作站。 

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IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5三种局域网的区别？
IEEE802．3是载波侦听多路访问局域网的标准。同时需要理解总线网的特点，即它进行媒体访问无优先权，信息的发送是通过竞争进行的；结构简单，媒体介入方便，价格便宜；但节点之间的最大距离有限制；信息负载少，数据吞吐量较高，延时短；反之，冲突的增加，数据吞吐量下降，网络延时增加；实时性差；采用点到点或广播式通信。通过这些特点，大家可以对局域网的性能有所了解，同时对于10BASE5、10BASE2、10BASE—T三种以太网从长度、连接数、接口等方面做到心中有数，从而为局域网组网选择提供依据。
IEEE802．4是令牌网的标准。应当注意的是它的4种优先级，使用的传输介质和它的特点，从它的特点我们可以清晰的看出该标准采用无冲突媒体访问方式；结构从物理上讲是总线网，而逻辑上是环形网，连接简单；信息载荷与总线网在信息载荷方面的特点正好相反；传输延迟固定。
IEEE802.5标准,定义了令牌环(Token Ring)介质访问控制子层与物理层规范
主要表现为：
1.单令牌协议； 2.优先级位； 3.监控站； 4.预约指示器 ；
IEEE802.5标准定义了25种截止访问控制桢,用以完成环维护功能。

 

名词说明：

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10base2：通过最长不超过 200 米的细同轴电缆相连、以 10 MB/秒 (Mbps) 的速度传输数据的基带局域网的以太网和 IEEE 802.3 标准。通过 BNC 连接器与网络适配器相连的电缆。

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10base5是一种以太网标准，该标准用于使用粗同轴电缆、速度为10Mbps的基带局域网络，在总线型网络中，最远传输距离为500米。

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载波监听多路访问

控制规程

控制规程的核心问题：解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题（主要是数据碰撞问题）
控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理
（1） 侦听：
通过专门的检测机构，在站点准备发送前先侦听一下总线上是否有数据正在传送（线路是否忙）？
若“忙”则进入后述的“退避”处理程序，进而进一步反复进行侦听工作。
若“闲”，则一定算法原则（“X坚持”算法）决定如何发送。
（2） 发送：
当确定要发送后，通过发送机构，向总线发送数据。
（3） 检测：
数据发送后，也可能发生数据碰撞。因此，要对数据边发送，边检测，以判断是否冲突了。
（4）冲突处理：
当确认发生冲突后，进入冲突处理程序。有两种冲突情况：
① 侦听中发现线路忙
② 发送过程中发现数据碰撞
① 若在侦听中发现线路忙，则等待一个延时后再次侦听，若仍然忙，则继续延迟等待，一直到可以发送为止。每次延时的时间不一致，由退避算法确定延时值。
② 若发送过程中发现数据碰撞，先发送阻塞信息，强化冲突，再进行侦听工作，以待下次重新发送（方法同①）

CSMA/CD工作原理及性能分析（指标与影响因素）

CSMA/CD是carrier sense multiple access/collision detected 的缩写，可译为“载波侦听多路访问/冲突检测”，或“带有冲突检测的载波侦听多路访问”。所谓载波侦听（carrier sense），意思是网络上各个工作站在发送数据前都要侦听总线上有没有数据传输。若有数据传输 （称总线为忙），则不发送数据；若无数据传输（称总线为空），立即发送准备好的数据。所谓多路访问（multiple access)意思是网络上所有工作站收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。所谓冲突（collision），意思是，若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，两个工作站都同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，两个工作站都辨别不出真正的数据是什么。这种情况称数据冲突又称碰撞。为了减少冲突发生后的影响。工作站在发送数据过程中还要不停地检测自己发送的数据，有没有在传输过程中与其它工作站的数据发生冲突，这就是冲突检测（collision detected）。

CSMA/CD媒体访问控制方法的工作原理，可以概括如下：
先听后说，边听边说；
一旦冲突，立即停说；
等待时机，然后再说；
注：“听”，即监听、检测之意；“说”，即发送数据之意。
上面几句话意思是在发送数据前，先监听总线是否空闲。若总线忙，则不发送。若总线空闲，则把准备好的数据发送到总线上。在发送数据的过程中，工作站边发送边检测总线，是否自己发送的数据有冲突。若无冲突则继续发送直到发完全部数据；若有冲突，则立即停止发送数据，但是要发送一个加强冲突的JAM信号，以便使网络上所有工作站都知道网上发生了冲突，然后，等待一个预定的随机时间，且在总线为空闲时，再重新发送未发完的数据。

 

性能指标：信道利用率、吞吐量、介质利用率

CSMA/CD的主要影响因素：传播时延、工作站数。
①CSMA/CD对站点个数不是很敏感，对实际的输入负载比较敏感。
②CSMA/CD对传播时延a比较敏感。
③CSMA/CD冲突不可避免。
④CSMA/CD的介质利用率随a的上升下降较快。
⑤CSMA/CD适合通信量不大，交互频繁的场合
⑥对于CSMA/CD帧越长，吞吐量越大，要求帧具有最小长度，当有许多短消息时，带宽浪费严重。
⑦CSMA/CD在轻负载时提供最短延迟，但对重负载敏感。
主要参数：
时间片512比特时间
帧间间隔9．6微秒
尝试极限16
退避极限10
人为干扰长32比特
最大帧长1518字节
最小帧长64字节
地址字段长48比特