IEEE 你吃透了吗？

                                                             IEEE802标准

        相信大多数人都对这个很熟悉,但为了能系统的了解一下，还是有必要整体的将IEEE标准列出来，希望不是很清楚的同仁和我一道好好的学习，了如指掌的同仁也温习温习@说不一定会有意外的收获《温故而知新嘛》

      

局域网802标准定义了 网卡如何访问 传输介质（如 光缆、 双绞线、 无线等），以及如何在传输介质上传输数据的方法，还定义了传输信息的网络设备之间连接建立、维护和拆除的途径。遵循IEEE802标准的产品包括网卡、 桥接器、 路由器以及其他一些用来建立局域网络的组件。

局域网出现以后，发展迅速，类型繁多。1980年2月， 美国电气和 电子工程师学会（IEEE）成立802课题组，研究并制定了局域网标准IEEE802。后来，国际标准化组织（ISO）经过讨论，建议将802标准定为局域网国际标准。

一、IEEE802委员会
IEEE802委员会成立于1980年初，专门从事局域网标准的制定工作，该委员会分成三个分会：
传输介质分会----研究局域网物理层协议
信号访问控制分会----研究数据链路层协议
高层接口分会----研究从网络层到应用层的有关协议
二、IEEE802局域网标准系列
IEEE802是一个局域网标准系列
IEEE802.1A------局域网体系结构
IEEE802.1B------寻址、网络互连与网络管理
IEEE802.2-------逻辑链路控制(LLC)
IEEE802.3-------CSMA/CD访问控制方法与物理层规范
IEEE802.3i------10Base-T访问控制方法与物理层规范
IEEE802.3u------100Base-T访问控制方法与物理层规范
IEEE802.3ab-----1000Base-T访问控制方法与物理层规范
IEEE802.3z------1000Base-SX和1000Base-LX访问控制方法与物理层规范
IEEE802.4-------Token-Bus访问控制方法与物理层规范
IEEE802.5-------Token-Ring访问控制方法
IEEE802.6-------城域网访问控制方法与物理层规范
IEEE802.7-------宽带局域网访问控制方法与物理层规范
IEEE802.8-------FDDI访问控制方法与物理层规范
IEEE802.9-------综合数据话音网络
IEEE802.10------网络安全与保密
IEEE802.11------无线局域网访问控制方法与物理层规范
IEEE802.12------100VG-AnyLAN访问控制方法与物理层规范
三、IEEE802局域网模型
IEEE802标准定义了ISO/OSI的物理层和数据链路层，
1.物理层
物理层包括物理介质、物理介质连接设备(PMA)、连接单元(AUI)和物理收发信号格式(PS)。物理层的主要功能是提供 编码、 解码、 时钟提取与同步、 发送、 接收和 载波检测等，为数据链路层提供服务。
2.数据链路层
数据链路层包括逻辑链路控制(LLC)子层和介质访问控制(MAC)子层
LLC子层的主要功能是控制对传输介质的访问。目前，常用LLC协议有： CSMA/CD、 Token-Bus、 Token-Ring和 FDDI。MAC子层的主要功能是提供连接服务类型，其中，面向连接的服务能提供可靠的通信。

　　IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN标准委员会制定的局域网、城域网技术标准。其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等。

         这一系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责。现有标准・IEEE 802.1局域网协议高层・IEEE 802.2逻辑链路控制・IEEE 802.3以太网・IEEE 802.4令牌总线・IEEE 802.5令牌环・IEEE 802.6城域网・IEEE 802.7宽带TAG ・IEEE 802.8 FDDI ・IEEE 802.9同步局域网・IEEE 802.10局域网网络安全・IEEE 802.11无线局域网・IEEE 802.12需求优先级・IEEE 802.13(未使用)・IEEE 802.14电缆调制解调器・IEEE 802.15无线个人网・IEEE 802.16宽带无线接入・IEEE 802.17可靠个人接入技术

 

 

      <一> IEEE 802.1系列协议

       IEEE 802.1是一组协议的集合，如生成树协议、VLAN协议等。为了将各个协议区别开来，IEEE在制定某一个协议时，就在IEEE 802.1后面加上不同的小写字母，如IEEE 802.1a定义局域网体系结构；IEEE 802.1b定义网际互连，网络管理及寻址；IEEE 802.1d定义生成树协议；IEEE 802.1p定义优先级队列；IEEE 802.1q定义VLAN标记协议；IEE 802.1s定义多生成树协议；IEEE 802.1w定义快速生成树协议；IEEE 802.1x定义局域网安全认证等。 
       IEEE 802.1d协议
1. IEEE 802.1d协议简介
为了解决“广播风暴”这一在二层数据网络中存在弊端，IEEE（电机和电子工程师学会）制定了IEEE 802.1d的生成树（Spanning Tree）协议。生成树协议是一种链路管理协议，为网络提供路径冗余，同时防止产生环路。为使以太网更好地工作，两个工作站之间只能有一条活动路径。
STP（生成树协议）允许网桥之间相互通信以发现网络物理环路。该协议定义了一种算法，网桥能够使用它创建无环路（loop-free）的逻辑拓朴结构。换句话说，STP创建了一个由无环路树叶和树枝构成的树结构，其跨越了整个第二层网络。
2. 生成树协议工作原理
STP协议中定义了根桥（Root Bridge）、根端口（Root Port）、指定端口（Designated Port）、路径开销（Path Cost）等概念，目的就在于通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。用于构造这棵树的算法称为生成树算法 SPA。
要实现这些功能，网桥之间必须要进行一些信息的交流，这些信息交流单元就称为配置消息BPDU。STP BPDU是一种二层报文，目的MAC是多播地址01-80-C2-00-00-00，所有支持STP协议的网桥都会接收并处理收到的BPDU报文。该报文的数据区里携带了用于生成树计算的所有有用信息。具体的 工作原理参见书中介绍。
3. STP的弊端和增强技术
STP的主要不足表现在：二层数据网的收敛时间过长；网络拓扑容易引起全局波动；缺乏对现有多 VLAN 环境的支持。具体不足和所采用的增强技术参见局介绍。
    IEEE 802.1p协议
IEEE 802.1P是流量优先权控制标准，工作在媒体访问控制（MAC）子层，使得二层交换机能够提供流量优先级和动态组播过滤服务。IEEE 802.1p标准也提供了组播流量过滤功能，以确保该流量不超出第二层交换网络范围。
IEEE 802.1p协议头包括一个3位优先级字段，该字段支持将数据包分组为各种流量种类。它是IEEE 802.1q（VLAN标签协议）标准的扩充协议，它们协同工作。IEEE 802.1q标准定义了为以太网MAC帧添加的标签。VLAN 标签有两部分：VLAN ID（12比特）和优先级（3比特）。IEEE 802.1q VLAN标准中没有定义和使用优先级字段，而IEEE 802.1p中则定义了该字段。
IEEE 802.1p中定义的优先级有8种。最高优先级为7，应用于关键性网络流量；优先级6和5主要用于延迟敏感（delay-sensitive）应用程序；优先级4到1主要用于受控负载（controlled-load）应用程序；优先级0是缺省值，在没有设置其它优先级值的情况下自动启用。 
IEEE 802.1q协议
IEEE 802.1q协议也就是“Virtual Bridged Local Area Networks”（虚拟桥接局域网，简称“虚拟局域网”）协议，主要规定了VLAN的实现方法。
1. VLAN简介
“Virtual LANs”（虚拟局域网）目前发展很快，世界上主要的大网络厂商在他们的交换机设备中都实现了VLAN协议。在一个支持VLAN技术的交换机中，可以将它的以太网口划分为几个组，比如生产组，工程组，市场组等。这样，组内的各个用户就象在同一个局域网内（可能各组的用户位于很多的交换机上，而非一个交换机）一样，同时，不是本组的用户就无法访问本组的成员，在一定程度上提高了各组的网络安全性。
VLAN成员的定义可以分为4种，即根据端口划分VLAN；根据MAC地址划分VLAN；根据网络层划分VLAN；根据IP组播划分。
2. IEEE 802.1q协议简介
IEEE 802.1q协议为标识带有VLAN成员信息的以太帧建立了一种标准方法。IEEE802.1q标准定义了VLAN网桥操作，从而允许在桥接局域网结构中实现定义、运行以及管理VLAN拓朴结构等操作。IEEE 802.1q标准主要用来解决如何将大型网络划分为多个小网络，如此广播和组播流量就不会占据更多带宽的问题。此外IEEE 802.1q标准还提供更高的网络段间安全性。IEEE802.1q完成这些功能的关键在于标签。支持IEEE 802.1q的交换端口可被配置来传输标签帧或无标签帧。一个包含VLAN信息的标签字段可以插入到以太帧中。如果端口有支持IEEE 802.1q的设备（如另一个交换机）相连，那么这些标签帧可以在交换机之间传送VLAN成员信息，这样VLAN就可以跨越多台交换机。但是，对于没有支持IEEE 802.1q设备相连的端口我们必须确保它们用于传输无标签帧。
在IEEE 802.1q中，用于标签帧的最大合法以太帧大小已由1518字节增加到1522字节，这样就会使网卡和旧式交换机由于帧“尺寸过大”而丢弃标签帧。具体帧格式参见书中介绍。
IEEE 802.1w协议
为了解决前面介绍的STP协议缺陷，在20世纪初IEEE推出了802.1w标准。它同样是属于生成树协议类型，称之为“快速生成树协议”，作为对802.1D标准的补充。之所以要制定IEEE 802.1w协议的原因是IEEE 802.1d协议虽然解决了链路闭合引起的死循环问题，但是生成树的收敛（过程仍需比较长的时间。
1. IEEE 802.1w协议原理
IEEE 802.1w RSTP的特点是将许多思科增值生成树扩展特性融入原始IEEE 802.1d中，如Portfast、Uplinkfast和Backbonefast。IEEE 802.1w协议通过利用一种主动的网桥到网桥握手机制，取代 IEEE 802.1d根网桥中定义的计时器功能，提供了交换机（网桥）、交换机端口（网桥端口）或整个LAN的快速故障恢复功能。
RSTP协议在STP协议基础上做了以下两个重要改进，使得收敛速度快得多（最快1秒以内） 。
为根端口和指定端口
IEEE 802.1w设置了快速切换用的替代端口（Alternate Port）和备份端口（Backup Port）两种角色，当根端口/指定端口失效的情况下，替代端口/备份端口就会无时延地进入转发状态。
减少转发延时
使用了RSTP协议后，在只连接了两个交换端口的点对点链路中，指定端口只需与下游网桥进行一次握手就可以无时延地进入转发状态。
3. IEEE 802.1w标准的缺陷
RSTP的主要缺陷表现在以下三个方面：
由于整个交换网络只有一棵生成树，在网络规模比较大的时候会导致较长的收敛时间，拓扑改变的影响面也较大。
在网络结构不对称的时候， RSTP协议的单生成树就会影响网络的连通性。
当链路被阻塞后将不承载任何流量，造成了带宽的极大浪费，这在环行城域网的情况下比较明显。
IEEE 802.1s协议
IEEE 802.1s标准中的多生成树（MST）技术把IEEE 802.1w快速单生成树（RST）算法扩展到多生成树，这为虚拟局域网（VLANs）环境提供了快速收敛和负载均衡的功能，是IEEE 802.1 VLAN标记协议的扩展协议。
1. MST工作原理
IEEE802.1s引入了IST（Single Spanning Tree，单生成树）概念和MST实例。IST是一种RSTP实例，它扩展了MST区域内的802.1D单一生成树。IST连接所有MST网桥，并从边界端口发出、作为贯穿整个网桥域的虚拟网桥。MST实例（MSTI）是一种仅存在于区域内部的RSTP实例。它可以缺省运行RSTP，无须额外配置。不同于IST的是，MSTI在区域外既不与BPDU交互，也不发送BPDU。MST可以与传统和PVST+交换机互操作。
采用MST技术，可以通过干道（trunks）建立多个生成树，关联VLANs到相关的生成树进程，而且每个生成树进程具有独立于其它进程的拓扑结构。MST还提供了多个数据转发路径和负载均衡，提高了网络容错能力，因为一个进程（转发路径）的故障不会影响其它进程（转发路径）。
每台运行MST的交换机都拥有单一配置，包括一个字母数字式配置名、一个配置修订号和一个4096部件表，与潜在支持某个实例的各4096 VLAN相关联。作为公共MST区域的一部分，一组交换机必须共享相同的配置属性。重要的是要记住，配置属性不同的交换机会被视为位于不同的区域。
2. MST的主要特性
MST具有下列特性:
MST在MST区中运行IST常量
一个运行MST的桥提供与单生成树桥的互操作性
MST在每个区内建立和维护额外的生成树
说明：具体工作原理和主要特性参见书中介绍。
IEEE 802.1x协议
IEEE 802.1x也称为“基于端口的访问控制协议”（Port based network access control protocol）。它的体系结构包括三个重要的部分：Supplicant System（客户端系统）、Authenticator System（认证系统）、Authentication Server System（认证服务器系统）。
“客户端系统”一般为一个用户终端系统。该终端系统通常要安装一个客户端软件，用户通过启动这个客户端软件发起IEEE 802.1x协议的认证过程。
“认证系统”通常为支持IEEE 802.1x协议的网络设备。该设备对应于不同用户的端口有两个逻辑端口：受控（controlled Port）端口和不受控端口（uncontrolled Port）。
“认证服务器系统”通常为RADIUS服务器，该服务器可以存储有关用户的信息，比如用户所属的VLAN、CAR参数、优先级、用户的访问控制列表等等。

 

 

 

    《二》 IEEE 802.2逻辑链路控制协议
逻辑链路控制（Logic Link Control，LLC）是一种IEEE 802.2 LAN协议，规定了局域网参考模型中数据链路层中LLC子层的实现。IEEE 802.2 LLC应用于IEEE802.3（以太网）和 IEEE802.5（令牌环）LAN，以实现如下功能：
管理数据链路通信
链接寻址
定义服务接入点Service Access Points（SAP）
排序
LLC为上层提供了处理任何类型MAC层的方法，如以太网IEEE 802.3 CSMA/CD 或者令牌环IEEE 802.5令牌传递（Token Passing）方式。它是在高级数据链路控制（HDLC）的基础上发展起来的，并使用了HDLC规范的子集。它定义了“类型1”（无连接）、“类型2”（有连接）和“类型3”（无连接应答响应服务）三种数据通信操作。

 IEEE 802.3协议
以太网协议是由一组IEEE 802.3标准定义的局域网协议集。当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种：
10Mbps：10Base-T以太网
100Mbps：快速以太网
1000Mbps：千兆位以太网（802.3z）
10千兆位以太网：IEEE802.3ae　
 IEEE 802.3协议简介
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）媒体访问控制规则，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。
1. IEEE 802.3协议结构
在所有IEEE 802协议中，OSI数据链路层被划分为两个IEEE 802子层，媒体访问控制（MAC）子层和MAC客户端子层。IEEE 802.3物理层对应于OSI的物理层。MAC子层和MAC客户端子层的具体功能参见书中介绍。
2. MAC帧格式
MAC帧是在MAC子层实体间交换的协议数据单元，10/100Mbps以太网中的MAC帧的格式如下图所示。
3. 以太网基本工作原理
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。该机制建立在载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）基础上。 
IEEE 802.3媒体访问控制协议体系结构
IEEE 802.3是一个使用CSMA/CD媒体访问控制方法的局域网标准。
从逻辑上可以将CSMA/CD总线的实现模型划分为两大部分：一部分由LLC子层和MAC子层组成，实现OSI参考模型的数据链路层功能；另一部分实现物理层功能。把依赖于媒体的特性从物理层中分离出来的目的，是要使得LLC子层和MAC子层能适应于各类不同的媒体。
物理层内定义了两个兼容接口：依赖于媒体的“媒体相关接口”MDI和“访问单元接口”AUI。MDI是一个同轴电缆接口，所有站点都必须遵循IEEE 802.3定义的物理媒体信号的技术规范，与这个物理媒体接口完全兼容。由于大多站点都设在离电缆连接处有一段距离的地方，在与电缆靠近的MAC中只有少量电路，而大部分硬件和全部的软件都在站点中，AUI的存在为MAC和站点的配合使用带来了极大的灵活性。
有关 CSMA/CD的具体体系结构说明参见书中介绍。
CSMA工作原理
CSMA/CD是千兆以太网以前版本中统一采用的争用方法，以此来决定对媒体访问权。CSMA/CD 的工作原理可概括成四句话，即先听后发，边发边听，冲突停止，随机延迟后重发。这种争用协议只适用于逻辑上属于总线拓扑结构的网络。在总线网络中，每个站点都能独立决定帧的发送，如果有两个或多个站同时发送帧，就会产生冲突，导致所有同时发送的帧都出错。因此一个用户发送信息成功与否，在很大程度上取决于监测总线是否空闲的算法，以及当两个不同节点同时发送分组，发生冲突后所使用的中断传输的方法。
总线争用技术可分为载波监听多路访问CSMA和具有冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD两大类。CSMA/CD中的“载波监听多路访问”（CSMA）的技术，也称做LBT（Listem Before Talk，先听后说）。最早的CSMA方法起源于美国夏威夷大学的ALOHA广播分组网络 。
CSMA争用技术适用于总线型和树形拓扑结构，主要解决如何共享一条公用广播传输介质。其简单原理?是：在网络中任何一个工作站在发送信息前，要侦听一下网络中有无其它工作站在发送信?号，如无则立即发送；如有即信道被占用，此工作站要先避让一下，等一段时间再争取发送权。
在CSMA技术中，需要有一种退避算法来决定避让的时间，常用的退避算法有：非坚持、1-坚持、P-坚持三种。
非坚持算法：“非坚持”就是在发生媒体是忙的状态时，不坚持继续发送，而是在一个随机延迟后继续监听媒体，一有空闲即发送。
1-坚持算法：“1-坚持”算法中，在发现媒体是忙时，不等待一个延迟，而是继续监听，一旦发现空闲即立即发送，只是在真正发生冲突时再等待一个延迟。
P-坚持算法：“P-坚持”算法是一种既能像“非坚持”算法那样减少冲突，又能像“1-坚持”算法那样减少媒体空闲时间的折中方案。
以上三种退避算法的具体算法规则参见书中介绍。

CSMA/CD工作原理
在CSMA中，由于信道传播时延的存在，即使总线上两个站点没有监听到载波信号而发送帧时，仍可能会发生冲突。由于CSMA算法没有冲突检测功能，即使冲突已发生，仍然将已破坏的帧发送完，使数据的有效传输率降低。
一种CSMA的改进方案是使发送站点传输过程中仍继续监听媒体，以检测是否存在冲突。如果发生冲突，信道上可以检测到超过发送站点本身发送的载波信号的幅度，由此判断出冲突的存在。一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，用以通知总线上其它各有关站点。这样，通道容量就不致因白白传送已受损的帧而浪费，可以提高总线的利用率。这种方案称为“载波监听多路访问/冲突检测协议”（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD），这种协议已广泛应用于局域网中。
1. CSMA/CD的工作原理 （略，参见书中介绍）
2. CSMA/CD二进制算法
为了确保发送数据站点在传输时能检测到可能存在的冲突，数据帧的传输时延至少要两倍于传播时延。换句话说，要求分组的长度不短于某个值，否则在检测出冲突之前传输已经结束，但实际上分组已被冲突所破坏。由此引出了CSMA/CD总线网络中最短帧长的计算关系式如下图所示：

在CSMA/CD算法中，一旦检测到冲突并发完阻塞信号后，为了降低再次冲突的概率，需要等待一个随机时间，然后再使用CSMA方法试图传输。为了保证这种退避操作维持稳定采用了一种称为“二进制指数退避”算法。该算法是按“后进先出”（List In First Out，LIFO）的次序控制的，即未发生冲突或很少发生冲突的数据帧，具有优先发送的概率；而发生过多次冲突的数据帧，发送成功的概率就更少。
交换以太网
早在10Mbps以太网时代，就出现了用交换机替代集线器的交换式以太网，以区别于以集线器为代表的共享式以太网。交换式以太网从改变中心集线器入手改进网络的通信质量，采用的关键设备是交换式集线器（switching hub），简称为“交换器”（交换机的前身）。
符合10BASE-T标准的、基于“共享介质”工作原理的集线器称为“共享式集线器”。它是10BASE-T网络上使用的中心控制设备。其工作原理是建立在“共享介质”基础上的，相应的媒体访问控制方法是CSMA/CD。这些访问控制的方法保证了各节点能够公平地使用传输介质。
“交换式集线器”是交换式快速以太网上使用的中心控制设备。在交换式快速以太网中，可以通过“交换式集线器”为所有节点建立并行的、独立的和专用带宽的连接。不管有多少个节点，各节点均可以得到专用的带宽，整个网络的带宽为各个节点专用带宽之和。

    <三>

以太网 Ethernet：IEEE 802.3 局域网协议 （Ethernet LAN protocols as defined in IEEE 802.3 suite）

以太网协议是由一组 IEEE 802.3 标准定义的局域网协议集。在以太网标准中，有两种操作模式：半双工和全双工。半双工模式中，数据是通过在共享介质上采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协议实现传输的。它的主要缺点在于有效性和距离限制，链路距离受最小 MAC 帧大小的限制。该限制极大的降低了其高速传输的有效性。因此，引入了载波扩展技术来确保千兆位以太网中 MAC 帧的最小长度为 512 字节，从而达到了合理的链路距离要求。

当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种：

• 10 Mbps － 10Base-T 以太网
• 100 Mbps － 快速以太网
• 1000 Mbps － 千兆位以太网（802.3z）
• 10 千兆位以太网 － IEEE 802.3ae　

本文我们主要讨论以太网的总体概况。有关快速以太网、千兆位以太网以及 10 千兆位以太网的具体内容将在其它文档中另作介绍。

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。

协议结构

10/100 Mbps 以太网中的基本 IEEE 802.3 MAC 数据格式如下：

7	1	6	6	2	46-1500 bytes	4 bytes
Pre	SFD	DA	SA	Length Type	Data unit + pad	FCS

• Preamble（Pre） �D 7字节。Pre 字段中1和0交互使用，接收站通过该字段知道导入帧，并且该字段提供了同步化接收物理层帧接收部分和导入比特流的方法。
• Start-of-Frame Delimiter（SFD） �D 1字节。字段中1和0交互使用，结尾是两个连续的1，表示下一位是利用目的地址的重复使用字节的重复使用位。
• Destination Address（DA） �D 6字节。DA 字段用于识别需要接收帧的站。
• Source Addresses（SA） �D 6字节。SA 字段用于识别发送帧的站。
• Length/Type �D 2字节。如果是采用可选格式组成帧结构时，该字段既表示包含在帧数据字段中的 MAC 客户机数据大小，也表示帧类型 ID。
• Data �D 是一组 n（46=< n =<1500）字节的任意值序列。帧总值最小为64字节。
• Frame Check Sequence（FCS） �D 4字节。该序列包括32位的循环冗余校验（CRC）值，由发送 MAC 方生成，通过接收 MAC 方进行计算得出以校验被破坏的帧。

包含千兆位载波扩展的 MAC 帧：

1000 Base-X 最小帧大小为416字节；1000 Base-T 最小帧大小为520字节。通过扩展字段可以满足长度小于最小值的帧需求。

7	1	6	6	2	46=< n =<1500	4 bytes	Variable
Pre	SFD	DA	SA	Length Type	Data unit + pad	FCS	Ext