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以太網(wǎng)入門:從零開始,掌握以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)!

大大通 ? 2025-06-09 14:00 ? 次閱讀
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以太網(wǎng)作為現(xiàn)代通信技術(shù)的基石,其重要性不言而喻。無(wú)論是日常網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,還是AI對(duì)高速大帶寬網(wǎng)絡(luò)的需求,以太網(wǎng)都扮演著不可或缺的角色。本文將從

零開始,帶您了解以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí),幫助您快速入門。


什么是以太網(wǎng)?

以太網(wǎng)是一種基于異步載波偵聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)(CSMA/CD)協(xié)議的通信技術(shù)。它支持的有效負(fù)載大小為46-1500個(gè)八位字節(jié),數(shù)據(jù)速率可達(dá)10Mbps、100Mbps、1000Mbps甚至更高。以太網(wǎng)的高數(shù)據(jù)速率使其幾乎能夠滿足所有有線通信的需求,但通常不適用于低功耗場(chǎng)景。


以太網(wǎng)的工作原理


以太網(wǎng)的核心由IEEE 802.3規(guī)范定義,涵蓋數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議。根據(jù)不同的應(yīng)用需求,以太網(wǎng)可分為以下幾種類型:

最大比特率:10Mbps、100Mbps、1000Mbps等。

傳輸模式:寬帶和基帶。

物理傳輸介質(zhì):同軸線纜、光纖和非屏蔽雙絞線(UTP)等。


這些特性使以太網(wǎng)在不同場(chǎng)景下具有極高的靈活性和適應(yīng)性。


常見(jiàn)以太網(wǎng)術(shù)語(yǔ)解析


為了更好地理解以太網(wǎng)技術(shù),以下是一些常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)的簡(jiǎn)要說(shuō)明:

術(shù)語(yǔ)

定義

CRC

循環(huán)冗余校驗(yàn):一種校驗(yàn)和算法,用于計(jì)算所有以太網(wǎng)幀的FCS以及對(duì)接收數(shù)據(jù)包進(jìn)行哈希表過(guò)濾的哈希表密鑰。

DA

目標(biāo)地址:以太網(wǎng)幀的目標(biāo)地址字段,共6個(gè)八位字節(jié)。

ESD

流結(jié)束分隔符:在100 Mbps模式中,通過(guò)在FCS之后(幀間隔期間)傳輸ESD來(lái)表示幀結(jié)束。

FCS

幀校驗(yàn)序列:以太網(wǎng)幀末尾的4個(gè)八位字節(jié)字段,其中包含該幀的錯(cuò)誤檢測(cè)校驗(yàn)和。

IP

Internet協(xié)議:指IPv4或IPv6。

LAN

局域網(wǎng)或大型區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。

MAC

介質(zhì)訪問(wèn)控制:負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)規(guī)范的介質(zhì)訪問(wèn)控制功能的模塊。

MAC地址

6個(gè)八位字節(jié)的標(biāo)識(shí),代表以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的物理地址。每個(gè)以太網(wǎng)幀都包含源地址和目標(biāo)地址, 兩者都是MAC地址。

MDI

介質(zhì)相關(guān)接口或管理數(shù)據(jù)輸入。

MDO

管理數(shù)據(jù)輸出。

MDIO

管理數(shù)據(jù)輸入/輸出。

MII

介質(zhì)無(wú)關(guān)接口:MAC和PHY之間的標(biāo)準(zhǔn)4位接口,用于傳輸TX和RX幀數(shù)據(jù)。在10 Mbps模式 下,MII以2.5 MHz運(yùn)行;在100 Mbps模式下,MII以25 MHz運(yùn)行。

MIIM

MII管理:用于訪問(wèn)PHY寄存器的MII邊帶信號(hào)集。

OUI

組織唯一標(biāo)識(shí)符:MAC地址的前三個(gè)八位字節(jié)稱為OUI,通常分配給組織或公司。Microchip的OUI為00-04-A3h。

八位字節(jié)

在以太網(wǎng)術(shù)語(yǔ)中,表示一個(gè)8位字節(jié)。

數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)

存儲(chǔ)所有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包(幀)的物理或虛擬存儲(chǔ)器。

PHY

實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)物理層的模塊。

RAM

隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(通常為易失性存儲(chǔ)器)。

接收緩沖區(qū)

數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)的邏輯部分,用于存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)包。

RX

接收

SA

源地址:以太網(wǎng)幀的源地址字段,共6個(gè)八位字節(jié)。

SFD

幀起始分隔符:以太網(wǎng)幀中用于標(biāo)記幀起始的單個(gè)八位字節(jié)字段。

SPI

串行外設(shè)接口。

SSD

流起始分隔符:在100 Mbps以太網(wǎng)中,前導(dǎo)碼的第一個(gè)八位字節(jié)稱為SSD,其編碼方式與前 導(dǎo)碼的其余部分不同。

站地址

站地址是以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的MAC地址。通常將該地址與接收到的以太網(wǎng)幀中的目標(biāo)地址進(jìn)行比 較,以確定是否應(yīng)接收該幀。在發(fā)送端,通常將該地址作為以太網(wǎng)幀的源地址發(fā)送。

發(fā)送緩沖區(qū)

數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)的邏輯部分,用于存儲(chǔ)要發(fā)送的數(shù)據(jù)包。

TX

發(fā)送。

RMII

精簡(jiǎn)的介質(zhì)無(wú)關(guān)接口:MII的2位版本。

SMII

串行介質(zhì)無(wú)關(guān)接口:MII的1位版本。

NRZI

不歸零反相:二進(jìn)制代碼,信號(hào)跳變表示邏輯1,無(wú)跳變表示邏輯0。


通過(guò)掌握這些術(shù)語(yǔ),您可以更輕松地理解以太網(wǎng)的技術(shù)細(xì)節(jié)。


以太網(wǎng)模型與數(shù)據(jù)封裝


以太網(wǎng)的協(xié)議棧模型是其核心架構(gòu)之一。它定義了從物理層到應(yīng)用層的完整通信流程。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,以太網(wǎng)幀會(huì)按照協(xié)議棧的要求進(jìn)行封裝和解封裝,確保數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地傳遞到目標(biāo)設(shè)備。


以太網(wǎng)的模型,如下圖示:

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以下是以太網(wǎng)協(xié)議棧和數(shù)據(jù)封裝的示意圖:

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總結(jié)與展望


通過(guò)本文的介紹,您已經(jīng)對(duì)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)有了初步了解。未來(lái),我們將進(jìn)一步探討以太網(wǎng)協(xié)議棧和數(shù)據(jù)封裝的細(xì)節(jié),幫助您深入掌握這一關(guān)鍵技術(shù)。


如果您對(duì)本文內(nèi)容有任何建議或想法,歡迎在評(píng)論區(qū)留言。讓我們共同努力,為中國(guó)高科技的自主可控貢獻(xiàn)一份力量!

加油!ヾ(?°?°?)??**

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