以太网标准和物理层及数据链路层专题

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目录

1 以太网标准 5

1.1 以太网标准 5

1.2 IEEE标准 5

1.3 物理层 8

1.3.1 以太网接口类型 8

1.3.2 电口 8

1.3.3 光口 11

1.4 FE自协商 12

1.4.1 自协商技术的功能规范 13

1.4.2 自协商技术中的信息编码 14

1.4.3 自协商功能的寄存器控制 16

1.4.4 GE自协商 18

1.5 物理层芯片和MAC层芯片接口简介 19 1.5.1 MII 19

1.5.2 MDIO管理寄存器 20

1.5.3 RMII 20

1.5.4 SMII 21

1.5.5 SS－SMII 21

1.5.6 GMII 22

1.5.7 TBI 22

2 以太网数据链路层 23

2.1 以太网的帧格式 23

2.2 以太网的MAC地址 25

2.3 CSMA/CD算法 26

2.3.1 CSMA/CD发送过程 27

2.3.2 CSMA/CD如何接收 28

2.4 半双工以太网的限制 31

2.5 以太网流量控制 34

2.5.1 反压（Backpressure） 34

2.5.2 PAUSE 流控 34

关键词：

以太网物理层数据链路局域网城域网协议标准祯结构

摘要：

本文详细地阐述了以太网的标准，以太网在各个传输层面的具体结构和工作方式以及控制方式。

缩略语清单：

无。

参考资料清单

无。

以太网标准和物理层、数据链路层专题

1 以太网标准

1.1 以太网标准

局域网(LAN)技术用于连接距离较近的计算机，如在单个建筑或类似校园的集中建筑中。城市区域网(MAN)是基于10－100Km的大范围距离设计的，因此需要增强其可靠性。但随着通信的发展，从技术上看，局域网和城域网有融合贯通的趋势。

1.2 IEEE标准

IEEE是电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的简称，IEEE组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。IEEE于1980年2月成立了IEEE 802委员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。IEEE 802委员会由6个分委员会组成，其编号分别为802.1

至802.6，其标准分别称为标准802.1至标准802.6，目前它已增加到12个委员会，这些分委员会的职能如下：

802.1--高层及其交互工作。提供高层标准的框架，包括端到端协议、网络互连、网络管理、路由选择、桥接和性能测量。

802.2--连接链路控制LLC，提供OSI数据链路层的高子层功能，提供LAN 、MAC子层与高层协议间的一致接口。

802.3--以太网规范，定义CSMA/CD标准的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。

802.4--令牌总线网。定义令牌传递总线的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。

802.5--令牌环线网，定义令牌传递环的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。

802.6--城域网MAN，定义城域网（MAN）的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范(DQDB分布队列双总线)。

802.7--宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建议和咨询。

802.8--光纤技术咨询组，为其他分委员会提供使用有关光纤网络技术的建议和咨询。

802.9--综合话音/数据局域网（IVD LAN ）。定义综合话音/数据终端访问综合话音/数据局域网（包括IVD LAN、MAN、WAN ）的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。

802.10--可互操作局域网安全标准（SILS ）。定义局域网互连安全机制。

802.11--无线局域网。定义自由空间媒体的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。

802.12--按需优先（100VG-ANYLAN ）。定义使用按需优先访问方法的

100Mpbs 的以太网标准。

目前，IEEE标准802.1-802.6 已成为ISO的国际标准ISO8802-1~8802-6。他们的组成和作用示意图如图 1-1 。

图 1-1 IEEE 802各分委员会的组成和作用示意图

802.3协议族描述了以太网的相关规范，包括：

802.3：定义了CSMA/CD标准的媒体访问控制MAC和物理层规范。

802.3u：定义100M的以太网技术标准，为802.3的一部分。

802.3z：定义1000M的以太网技术标准，为802.3的一部分。

IEEE802.3主要使用了带冲突检测的载波监听多路访问协议(CSMA/CD：Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)。CSMA/CD与人际间的通话非常相似(即先听再说)，假设很多人在聊天，同一时间只允许一个人讲话。

1、载波侦听：想发送信息包的站要确保现在没有其他节点和站在使用共享介质，所以该站首先要监听信道上的动静(即先听后说)；

2、如果信道在一定时间段内寂静无声(称为帧间缝隙IFG)，该站就开始传输(无声则讲)；

3、如果信道一直很忙碌，就一直监视信道，直到出现最小的帧间IFG时段时，该站开始发送它的数据(一等到有空就讲)；

4、冲突检测：如果两个站或更多的站都在监听和等待发送，然后在信道空时同时决定立即(几乎同时)开始发送数据，此时就发生碰撞。这一事件会导致冲突，并使双方信息包都受到损坏，因此以太网在传输过程中不断的监听信道，以检测碰撞冲突(边谈边听)；

5、如果一个站在传输期间检测出碰撞冲突，则立即停止该次传输，并向信道发出一个“拥挤”信号，以确保所有其他站也发现该冲突，从而摒弃可能一直在接收的受损的信息包(抛弃废话)；

6、多路存取：在等待一段时间(后退)后，想发送的站试图进行新的发送。一种特殊的随机后退算法决定了不同的站在试图再次发送数据前要等待一段时间。二进制指数后退算法，即检测到n次冲突以后，则在0~2^n个时间片(512Bit时间)之间随机选择一个等待时间，一直等到成功发送为止。

IEEE 802.3u定义了100M快速以太网的标准，其采用的协议几乎与10M以太网完全相同，只是速率提高了10倍，传输的介质增加了对光纤的支持。

IEEE802.3z定义了1000M以太网的标准，千兆以太网针对不同的介质定义了不同的标准，如下表所示。

千兆以太网针对不同的介质定义的不同标准

以太网的分层模型如图所示：

图 1-2 以太网模型

PMD子层的功能是在PMA子层和介质之间交换串行化的8B/10B符号代码位，PMD子层将这些电信号转换成适合于在某种特定介质上传输的形式。如光纤和铜线媒体进行的1000BASE-X物理层信号。

PMA为PCS层提供媒体无关的连接方式，支持采用串行码流物理媒体。

PCS层提供所有GMII服务，还包括：

和下层PMA通信的GMII八位数据到（从）十位码群（8B/10B）的编解码功能；

通过PHY层的半双工服务，提供载波侦听和碰撞检测信号；

当PHY准备工作时，通过GMII管理自动协商过程和通知管理实体。

PLS子层只在10M以太网上使用，现在很少使用，这里不在描述。以太网物理层

1.3 物理层

1.3.1 以太网接口类型

以太网接口常用有双绞线接口（俗称电口）和光纤接口（俗称光口）2种。另外还有早期的同轴电缆接口。

下面是常用以太网接口的代号：

Clause 39.)

1000BASE-LX: 1000BASE-X 采用单模或多模长波激光器的规格(参见 IEEE 802.3 Clause 38.)

1000BASE-SX: 1000BASE-X 采用多模短波激光器的规格(参见 IEEE 802.3 Clause 38.)

1000BASE-T: 采用四对五类平衡电缆的1000 Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 40.)

1.3.2 电口

电口传输距离标准为100m，电口采用RJ－45接口。这是一种习惯的叫法，实际上RJ45只是一种接线方式，此处沿用习惯的叫法。RJ-45 插座可以分为屏蔽式和非屏蔽式、直插式和侧插式、带LED灯和不带LED灯，有单端口、两端口、单排四端口、单排6端口、单排8端口、双排8端口、双排12端口、双排16端口等，有8PIN、6PIN和4PIN。图3所示是常用的屏蔽式、侧插、带LED指示灯、单排四端口的RJ-45插座。其中LED指示灯是绿色和黄色，按公司规范可以分别表示LINK（链路完整）和ACT（有收发活动）等。

图 1-3 RJ－45插座

与RJ－45 插座相对应的是RJ－45 插头，如图4所示，一般为8PIN。在

10/100M以太网时，其中2根表示1对发送数据，另2根表示1对接收数据，剩下4根保留（100BASE-T4使用4对线，是为3类线设计的）；在1000M以太网时，

1000BASE-T使用的是4对双绞线，每一对线都作双向数据传输，因为目前应用很少，这里不做介绍。下面只介绍FE的网线。

图 1-4 RJ－45插头

我们常用的网线有两种：不带交叉网线和带交叉网线。平时所说的网线名称与802.3标准中所说的网线名称容易混淆。

标准中的直连网线（Straight Through Cable）不带交叉，针脚定义如下表所示。主要用于交换机或集线器与工作站或PC机的网卡之间连接的以太网双绞线电缆。不能直接连接两台PC机的网卡。

直连网线针脚定义

插头1针脚插头2针脚信号芯线颜色备注

1 1 发送white-orange 双绞线

2 2 orange

3 3 接收white-green 双绞线

6 6 green

4 4 双向blue 双绞线

5 5 white-blue

7 7 双向white-brown 双绞线

标准中交叉网线（Cross Over Cable）的连线为交叉方式，如下表所示，主要用于交换机与中继器、集线器和集线器、工作站的网络接口卡和工作站的网络接口卡之间连接的以太网双绞线电缆。

直连网线针脚定义

对于常说的RJ－45的MDI和MDIX接口，对应为DTE侧接口和DCE侧接口，MDI接口的PIN定义如下图所示。

图 1-5 MDI接口PIN定义

而MDI－X接口的PIN定义如下图所示，其收发方向刚好与MDI接口相反。

图 1-6 MDI－X接口PIN定义

现在有些物理层芯片支持MDI和MDIX自动识别功能，它可以根据与其相连的对端设备是DTE还是DCE及使用的是MDIX还是MDI模式，也可以设成MDI或MDIX 的固定模式。

1.3.3 光口

目前以太网光模块封装有GBIC、SFF、SFP，公司目前推荐使用的是GBIC和SFP两种可热插拔的光模块，有850nm、1310nm、1550nm波长，还可以分为多模和

单模，而传输距离也不一样，多模传输距离为275～550m，单模则可以达到2Km、10Km、15Km、40Km、70Km，甚至100Km或以上。

下图为GBIC（Gigabit Interface Converter）封装的光模块，其收发分开，采用SC光纤接头，多模的波长为850nm，单模有1310nm和1550nm，支持热插拔。

图 1-7 GBIC封装光模块

下图为SFP（Small Form－factor Pluggable）封装的光模块，其收发分开，采用LC光纤，支持热插拔。SFF封装与SFP一样，唯一区别只是SFF为固定式。

图 1-8 SFP封装光模块

1.4 FE自协商

自协商功能允许一个网络设备能够将自己所支持的工作模式信息传达给网络上的对端，并接受对方可能传递过来的相应信息。它使用修订过的10BASE-T的整合性测试脉冲序列（link integrity test pulse sequence）来传递信息，自协商功能完全由物理层芯片设计实现，因此并不使用专用数据包或带来任何高层协议开销。

自协商功能的基本机制就是将协商信息封装进一连串修改后的“10BASE-T连接测试收发波形”的连接整合性测试脉冲。这串脉冲被称为快速连接脉冲（FLP）。

每个网络设备必须能够在上电、管理命令发出、或是用户干预时发出此串脉冲。快速连接脉冲包含一系列连接整合性测试脉冲组成的时钟/数字序列。将这些数据从中提取出来就可以得到对端设备支持的工作模式，以及一些用于协商握手机制的其他信息。

为了保持与现有10BASE-T设备的互操作性，自协商协议还具有接受与

10BASE-T兼容的连接整合性测试脉冲（也被称为普通连接脉冲（NLP）序列）的功能。

当一个设备不能对快速连接脉冲做出有效的反应，而仅返回了一个普通连接脉冲时，它将被作为一个10BASE-T兼容设备对待。

FE自协商的规则，可以用下表表示：（FD表示全双工，HD表示半双工）。对于只有一方支持自协商的情况，根据IEEE 802.3的标准，采用并行检测机制。

自协商100M，全双工

10M FD 10M HD

10M HD 10M HD

100M FD 100M HD

100M HD 100M HD

1.4.1 自协商技术的功能规范

脉冲序列中的第一个脉冲为时钟脉冲，并在其后每隔125us出现一个时钟脉冲，数据脉冲出现的位置在相邻两个时钟脉冲的中点上（偏差+/-7us）。且以正脉冲表示逻辑1，无脉冲表示逻辑0。一个FLP脉冲序列包含17个时钟脉冲，16个数据脉冲（如果数据比特位都是1的话），16个数据比特位的编码见后面。NLP脉冲波形要比FLP简单，它只是在没有数据帧发送时每隔16+/-8ms发送一次正脉冲。FLP和NLP的波形如下图所示。

图 1-9 单一快速连接脉冲（FLP）的波形

图 1-10 连续的快速连接脉冲（FLP）和普通连接脉冲（NLP）的波形

1.4.2 自协商技术中的信息编码

快速连接脉冲（FLP）的信息编码可以分为两类，一类是基本连接码字（基本页），支持基本的信息的交换。另一类是下一页码字，以支持附加信息页的交换。

基本页的信息编码可由下图表示。

图 1-11 基本页的信息编码图

选择域（Selector Field）

S[0:4]用于标识自协商消息的类型。已定义的类型如下表所示，所有未列出的组合的意义均保留，保留的编码组合目前不应在传输中出现。

自协商的类型含义

S4 S3 S2 S1 S0 Selector description

0 0 0 0 0 Reserved for future Auto-Negotiation development

0 0 0 0 1 IEEE Std 802.3

0 0 0 1 0 IEEE Std 802.9 ISLAN-16T

1 1 1 1 1 Reseerved for future Auto-Negotiation development

技术能力域（Technology Ability Field）

A[0:7]用于描述本端网络接口所支持的各种工作模式。不同的选择域类型对应不同的技术能力域定义。下面表格给出IEEE 802.3标准下定义的各种技术能力及其编码。

自协商的技术支持域的含义

当协商双方都支持一种以上的工作方式时，需要有一个优先级方案来确定一个最终工作方式。下表按优先级从高到底的顺序列出了IEEE 802.3所支持的五种模式。

1.100BASE-TX full duplex

2.100BASE-T4

3.100BASE-TX

4.10BASE-T full duplex

5.10BASE-T

远程错误（Remote Fault）

远程错误位（RF）提供了传递简单错误信息的机制。当发信方的自协商广告寄存器中的RF位被置位时，基本连接码字的RF位相应变为逻辑1；当接收方收到

的基本连接码字的RF位为逻辑1时，其MII状态寄存器的RF位也将被置位（如果收方具有MII管理功能的话）。

应答（Acknowledge）

应答位（Ack）在自协商信令中用于表明线路上的一方已经收到了另一方发出的基本连接码字。

下一页（Next Page ）

下一页（NF）在自协商信令中表示要进行下一页的信息的传送。如果一个设备不支持下一页功能，它应将此位置0，如果设备支持下一页功能，但不想进行下一页操作，它也应该将此位置0，只有设备支持此功能并要进行下一页操作时才将此位置1。

自协商功能除了可以发送基本页信息来进行信息的交换，还可以通过发送下一页信息的功能来进行额外的信息的交换。下一页信息的编码又分为两种，一种是消息页编码，另外一种是非格式化页编码，消息页是用来定义一套消息的，非格式化页在某一消息页后发送，用来表示这一消息的数据信息，一个消息页后面可以跟随不止一个非格式化页。这两种页编码格式如下：

图 1-12 下一页的信息编码格式

各个域的含义如下：

（1）消息域（Message Code Field）

消息域为11个比特（M0-M10），由通信双方定义，可以定义2048个消息。

（2）非格式化域（Uformatted Code Field）

非格式化域为11个比特（U0-U10），携带某个消息的数据信息。

（3）比特交替域（Toggle）

比特交替域位于比特11位，它的值为上一页的该比特值的非值。第1个下一页的该值为基本页的比特11位的值。

（4）应答域2（Acknolowledge2）

应答域2用来表示对方可否执行本方发送过来的消息。为0表示不能执行，为1表示可以执行。

（5）消息页域（Message Page）

消息页域用来表示此下一页编码是消息页编码还是非格式化消息页编码。为1表示是消息页编码，为0表示是非格式化消息页编码。

（6）应答域（Acknolowledge）

与基本页中的应答域的含义类似，表示对方收到了本方发送过来的下一页编码数据。

（7）下一页（Next Page）

此域为1表示还有后续页要发送，此域为0表示此页为最后一个下一页。

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资料编码产品名称 使用对象产品版本 编写部门资料版本 以太网标准和物理层、数据链路层专题 拟制：日期： 审核：日期： 审核：日期： 批准：日期： 华为技术有限公司 版权所有侵权必究 修订记录 日期修订版本作者描述

目录 1 以太网标准 5 1.1 以太网标准 5 1.2 IEEE标准 5 1.3 物理层 8 1.3.1 以太网接口类型 8 1.3.2 电口 8 1.3.3 光口 11 1.4 FE自协商 12 1.4.1 自协商技术的功能规范 13 1.4.2 自协商技术中的信息编码 14 1.4.3 自协商功能的寄存器控制 16 1.4.4 GE自协商 18 1.5 物理层芯片和MAC层芯片接口简介 19 1.5.1 MII 19 1.5.2 MDIO管理寄存器 20 1.5.3 RMII 20

1.5.4 SMII 21 1.5.5 SS－SMII 21 1.5.6 GMII 22 1.5.7 TBI 22 2 以太网数据链路层 23 2.1 以太网的帧格式 23 2.2 以太网的MAC地址 25 2.3 CSMA/CD算法 26 2.3.1 CSMA/CD发送过程 27 2.3.2 CSMA/CD如何接收 28 2.4 半双工以太网的限制 31 2.5 以太网流量控制 34 2.5.1 反压（Backpressure） 34 2.5.2 PAUSE 流控 34 关键词： 以太网物理层数据链路局域网城域网协议标准祯结构

摘要： 本文详细地阐述了以太网的标准，以太网在各个传输层面的具体结构和工作方式以及控制方式。 缩略语清单： 无。 参考资料清单 无。 以太网标准和物理层、数据链路层专题 1 以太网标准 1.1 以太网标准 局域网(LAN)技术用于连接距离较近的计算机，如在单个建筑或类似校园的集中建筑中。城市区域网(MAN)是基于10－100Km的大范围距离设计的，因此需要增强其可靠性。但随着通信的发展，从技术上看，局域网和城域网有融合贯通的趋势。 1.2 IEEE标准 IEEE是电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的简称，IEEE组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。IEEE于1980年2月成立了IEEE 802委员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。IEEE 802委员会由6个分委员会组成，其编号分别为802.1

RMII模式以太网PHY芯片DP83848C的应用

引言 DP83848C是美国国家半导体公司生产的一款鲁棒性好、功能全、功耗低的10／100 Mbps单路物理层(PHY)器件。它支持MII(介质无关接口)和RMII(精简的介质无关接口)，使设计更简单灵活；同时，支持10BASE～T和100BASE-TX以太网外设，对其他标准以太网解决方案有良好的兼容性和通用性。 MII(Medium Independent Interface)是IEEE802．3u规定的一种介质无关接口，主要作用是连接介质访问控制层(MAC)子层与物理层(PH-Y)之间的标准以太网接口，负责MAC 和PHY之间的通信。由于MII需要多达16根信号线，由此产生的I／O口需求及功耗较大，有必要对MII引脚数进行简化，因此提出了RMII(Reduced Medium Independent Interface，精简的介质无关接口)，即简化了的MII。 1 硬件设计 1．1 电路设计 DP83848C的收发线路各是一对差分线，经过变比为1：1的以太网变压器后与网线相连。以太网变压器的主要作用是阻抗匹配、信号整形、网络隔离，以及滤除网络和设备双方面的噪音。典型应用如图1所示。 图2是DP83848C与MAC的连接电路。其中，Xl为50 MHz的有源振荡器。

1．2 PCB布局布线 布局方面，精度为1％的49．9 Ω电阻和100 nF的去耦电容应靠近PHY器件放置，并通过最短的路径到电源。如图3所示，两对差分信号(TD和RD)应平行走线，避免短截，且尽量保证长度匹配，这样可以避免共模噪声和EMI辐射。理想情况下，信号线上不应有交叉或者通孔，通孔会造成阻抗的非连续性，所以应将其数目降到最低；同时，差分线应尽可能走在一面，且不应将信号线跨越分割的平面，如图4所示。信号跨越一个分割的平面会造成无法预测的回路电流，极可能导致信号质量恶化并产生EMI问题。注意，图3和图4中，阴影部分为错误方法。 2 RMll模式描述 RMII模式在保持物理层器件现有特性的前提下减少了PHY的连接引脚。

数据通信基本知识

数据通信基本知识 -------------------------------------------------------------------------- 所有计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。 一、有线传输介质(Wired Transmission Media) 有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media)为：铜线和玻璃纤维。 1. 铜线 铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(Interference)，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。 (1)双绞线 双绞线(Twisted Pair)是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图1.1所示。双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。 (2)同轴电缆 同轴电缆(Coaxial Cable)由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带(用于同时传输多路信号)两种。同轴电缆是目前LAN局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。 2.玻璃纤维 目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号)作为信息载体，因此我们又将之称为光导纤维，简称光纤(Optical Fiber)或光缆(Optical Cable)。 光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯)，外加包层（硅橡胶）和保护层构成。在光缆一头的发射器使用LED光发射二极管(Light Emitting Diode)或激光(Laser)来发射光脉冲，在光缆另一头的接收器使用光敏半导体管探测光脉冲。 模拟数据通信与数字数据通信 一、通信信道与信道容量(Communication Channel & Channel Capacity) 通信信道(Communication Channel)是数据传输的通路，在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻?quot;联系"，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和

第二、三章 以太网标准和物理层

修订记录 第二章以太网标准 目标： 了解以太网标准结构。 熟悉各以太网标准定义的内容 一、以太网标准 局域网(LAN)技术用于连接距离较近的计算机，如在单个建筑或类似校园的集中建筑中。城市区域网(MAN)是基于10－100Km的大范围距离设计的，因此需要增强其可靠性。但随着通信的发展，从技术上看，局域网和城域网有融合贯通的趋势。 IEEE是电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的简称，IEEE组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。 IEEE于1980年2月成立了IEEE 802委员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。IEEE 802委员会由6个分委员会组成，其编号分别为802.1至802.6，其标准分别称为标准802.1至标准802.6，目前它已增加到12个委员会，这些分委员会的职能如下： ·802.1--高层及其交互工作。提供高层标准的框架，包括端到端协议、网络互 连、网络管理、路由选择、桥接和性能测量。 ·802.2--连接链路控制LLC，提供OSI数据链路层的高子层功能，提供LAN 、 MAC子层与高层协议间的一致接口。 ·802.3--以太网规范，定义CSMA/CD标准的媒体访问控制（MAC）子层和物理 层规范。 ·802.4--令牌总线网。定义令牌传递总线的媒体访问控制（MAC）子层和物理 层规范。 ·802.5--令牌环线网，定义令牌传递环的媒体访问控制（MAC）子层和物理层 规范。 ·802.6--城域网MAN，定义城域网（MAN）的媒体访问控制（MAC）子层和物理

数据链路层与网络安全

课 程 设 计 任 务 书 题目：网络安全技术分析与安全方案设计 小组成员：

姓名：刘锡淼学号：540907040127 负责内容：统筹协作和运输层安全分析与解决方案 姓名：杨大为学号：540907040144 负责内容：应用层安全分析与解决方案 姓名：余飞学号：540907040145 负责内容：网络层安全分析与解决方案 姓名：周恺学号：540907040156 负责内容：物理层安全分析与解决方案 姓名：赵伟学号：540907040153 负责内容：数据链路层安全分析与解决方案 基本要求：

?设计网络安全技术实现方案。选择合适的安全协议、安全 技术、安全设备，设计安全组网方案。 ?按5人左右组合成一个小组，集中讨论，提出各小组的实现 方案，总结并写出报告。 设计目的： ?分析网络各种安全技术和安全设备 ?设计网络安全的方案 计算机网络安全技术内容: ?保密性 ?安全协议的设计 ?访问控制 网络安全分析类别: ?物理层安全分析及解决方案 ?数据链路层安全分析及解决方案 ?网络层安全分析及解决方案 ?运输层安全分析及解决方案 ?应用层安全分析及解决方案 设计内容：数据链路层与网络安全

通信的每一层中都有自己独特的安全问题。数据链路层（第二协议层）的通信连接就安全而言，是较为薄弱的环节。网络安全的问题应该在多个协议层针对不同的弱点进行解决。在本部分中，我将集中讨论与有线局域网相关的安全问题。在第二协议层的通信中，交换机是关键的部件，它们也用于第三协议层的通信。对于相同的第三协议层的许多攻击和许多独特的网络攻击，它们和路由器都会很敏感，这些攻击包括： 内容寻址存储器（CAM）表格淹没：交换机中的CAM 表格包含了诸如在指定交换机的物理端口所提供的MAC 地址和相关的VLAN 参数之类的信息。一个典型的网络侵入者会向该交换机提供大量的无效MAC 源地址，直到CAM 表格被添满。当这种情况发生的时候，交换机会将传输进来的信息向所有的端口发送，因为这时交换机不能够从CAM 表格中查找出特定的MAC 地址的端口号。CAM 表格淹没只会导致交换机在本地VLAN 范围内到处发送信息，所以侵入者只能够看到自己所连接到的本地VLAN 中的信息。 VLAN 中继：VLAN 中继是一种网络攻击，由一终端系统发出以位于不同VLAN 上的系统为目标地址的数据包，而该系统不可以采用常规的方法被连接。该信息被附加上不同于该终端系统所属网络VLAN ID 的标签。或者发出攻击的系统伪装成交换机并对中继进行处理，以便于攻击者能够收发其它VLAN 之间的通信。 操纵生成树协议：生成树协议可用于交换网络中以防止在以太网拓朴结构中产生桥接循环。通过攻击生成树协议，网络攻击者希望将自己的系统伪装成该拓朴结构中的根网桥。要达到此目的，网络攻击者需要向外广播生成树协议配置/拓朴结构改变网桥协议数据单元（BPDU），企图迫使生成树进行重新计算。网络攻击者系统发出的BPDU 声称发出攻击的网桥优先权较低。如果获得成功，该网络攻击者能够获得各种各样的数据帧。 媒体存取控制地址（MAC）欺骗：在进行MAC 欺骗攻击的过程中，已知某其它主机的MAC 地址会被用来使目标交换机向攻击者转发以该主机为目的地址的数据帧。通过发送带有该主机以太网源地址的单个数据帧的办法，网络攻击者改写了CAM 表格中的条目，使得交换机将以该主机为目的地址的数据包转发给该网络攻击者。除非该主机向外发送信息，否则它不会收到任何信息。当该主

数据通信基础练习题(含答案).

1、以下哪一些不属于网络资源( C A、硬件资源 B、软件资源 C、人力资源 D、数据资源 2、国际标准化组织的英文简称为( A A、ISO B、OSI C、ICP D、ISP 3、以下哪一项不属于Internet的应用( C A、电子商务 B、信息发布 C、过程控制 D、电子邮件 4、以下哪一项不属于网络设备( D A、双绞线 B、网卡 C、集线器

D、网络操作系统 5、网络作用范围大约在几十至及千千米又称为远程网的网络为( D A、局域网 B、城域网 C、广域网 D、以上都不是 6、大部分的局域网都是采用以太网网卡,则其拓扑结构为( A A、星型 B、环型 C、总线型 D、网型 7、在数据传输中,DTE是指( A A、数据终端设备 B、数据传输率 C、数据电路终接设备 D、数据通信方式 8、以下哪一项不属于数据线路的通信方式( D A、单工通信 B、半双工通信

C、全双工通信 D、无线通信 9、数据传输方式不包括( D A、基带传输 B、频带传输 C、宽带传输 D、并行传输 10、数据传输中,传输延迟最小的是( A A、信元交换 B、分组交换 C、电路交换 D、报文交换 11、计算机网络通信系统是( D A、信号传输系统 B、电信号传输系统 C、模拟信号系统 D、数据通信系统 12、在数据传输中,需要建立连接的是( D A、电路交换

B、信元交换 C、报文交换 D、数据报交换 13、在ISO/OSI中,网络层属于( C A、第一层 B、第二层 C、第三层 D、第四层 14、OSI参考模型中,完成差错报告,网络拓扑结构和流量控制功能的是( A A、网络层 B、传输层 C、数据链路层 D、物理层 15、IEEE802工程标准中的802.3协议是( C A、令牌总线 B、局域网的互联标准 C、局域网的令牌环网标准 D、局域网的载波侦听多路访问标准 16、16 BASE-T通常是指( D A、粗缆

以太网物理层信号测试与分析报告

以太网物理层信号测试与分析 1 物理层信号特点 以太网对应OSI七层模型的数据链路层和物理层，对应数据链路层的部分又分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。MAC与物理层连接的接口称作介质无关接口（MII）。物理层与实际物理介质之间的接口称作介质相关接口（MDI）。在物理层中，又可以分为物理编码子层（PCS）、物理介质连接子层（PMA）、物理介质相关子层（PMD）。根据介质传输数据率的不同，以太网电接口可分为10Base-T，100Base-Tx和1000Base-T三种，分别对应10Mbps，100Mbps和1000Mbps三种速率级别。不仅是速率的差异，同时由于采用了不同的物理层编码规则而导致对应的测试和分析方案也全然不同，各有各的章法。下面先就这三种类型以太网的物理层编码规则做一分析。 1、1 10Base-T 编码方法 10M以太网物理层信号传输使用曼彻斯特编码方法，即“0”=由“+”跳变到“-”，“1”=由“-”跳变到“+”,因为不论是”0”或是”1”,都有跳变,所以总体来说,信号是DC平衡的, 并且接收端很容易就能从信号的跳变周期中恢复时钟进而恢复出数据逻辑。 图1 曼彻斯特编码规则 1、2100Base-Tx 编码方法 100Base-TX又称为快速以太网，因为通常100Base-TX的PMD是使用CAT5线传输，按TIA/EIA-586-A定义只能达到100MHz，而当PCS层将4Bit编译成5Bit时，使100Mb/s数据流变成125Mb/s数据流，所以100Base-TX同时采用了MLT-3（三电平编码）的信道编码方法，目的是使MDI的5bit输出的速率降低了。MLT-3定义只有数据是“1”时，数据信号状态才跳变，“0”则保持状态不变，以减低信号跳变的频率，从而减低信号的频率。

以太网接口PCB设计经验分享

以太网口PCB布线经验分享 目前大部分32 位处理器都支持以太网口。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由 MAC 控制器和物理层接口（Physical Layer ，PHY ）两大部分构成，目前常见的以太网接口 芯片，如LXT971 、RTL8019 、RTL8201、RTL8039、CS8900、DM9008 等，其内部结构也 主要包含这两部分。 一般32 位处理器内部实际上已包含了以太网MAC 控制，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。 常用的单口10M/100Mbps 高速以太网物理层接口器件主要有RTL8201、LXT971 等，均提供MII 接口和传统7 线制网络接口，可方便的与CPU 接口。以太网物理层接口器件主 要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX 编码/ 解码器和双绞线媒体访问单元等。 下面以RTL8201 为例，详细描述以太网接口的有关布局布线问题。 一、布局 CPU M A RTL8201 TX ± 变 压 RJ45 网口 器 C RX± 1、RJ45和变压器之间的距离应当尽可能的缩短. 2、RTL8201的复位信号Rtset 信号（RTL8201 pin 28 ）应当尽可能靠近RTL8021,并且，如果可能的话应当远离TX+/-,RX+/-, 和时钟信号。 3、RTL8201的晶体不应该放置在靠近I/O 端口、电路板边缘和其他的高频设备、走线或磁性 元件周围. 4、RTL8201和变压器之间的距离也应该尽可能的短。为了实际操作的方便，这一点经常被放弃。但是，保持Tx±, Rx±信号走线的对称性是非常重要的，而且RTL8201和变压器之间的距离需要保持在一个合理的范围内，最大约10~12cm。 5、Tx+ and Tx- (Rx+ and Rx-) 信号走线长度差应当保持在2cm之内。 二、布线 1、走线的长度不应当超过该信号的最高次谐波( 大约10th) 波长的1/20 。例如：25M的时钟走线不应该超过30cm，125M信号走线不应该超过12cm (Tx ±, Rx ±) 。 2、电源信号的走线( 退耦电容走线, 电源线, 地线) 应该保持短而宽。退耦电容上的过孔直径 最好稍大一点。 3、每一个电容都应当有一个独立的过孔到地。 4、退耦电容应当放在靠近IC的正端（电源），走线要短。每一个RTL8201 模拟电源端都需要退耦电容(pin 32, 36, 48). 每一个RTL8201 数字电源最好也配一个退耦电容。 5、Tx±, Rx ±布线应当注意以下几点: (1)Tx+, Tx- 应当尽可能的等长，Rx+, Rx- s 应当尽可能的等长； (2) Tx±和Rx±走线之间的距离满足下图: (3) Rx±最好不要有过孔, Rx ±布线在元件侧等。

《数据通信与网络基础》教学计划与教学大纲

《数据通信与网络基础》教学计划与教学大纲 课程代号：CS16021 任课教师：杨献春 开课时间：2001/2002学年第一学期 授课对象：专升本99级和00级，二学历00级 教学安排： 教室地点教102 选课人数272人 授课时间星期二18:30-21:20 教学1班（99级专升本00级二学历127人） 星期四18:30-21:20 教学2班（00级专升本145人） 一、教学计划： 总计60学时，两个教学班计划相同。 教学16次计48学时第1-4周，第6-17周（第5周国庆节休假） 讲座1次3学时第18周（20XX年1月3日，星期四，两班合讲，自愿参加） 复习1次3学时第19周 答疑1次3学时第19或20周（待定） 考试1次2小时左右 二、教学大纲： 课程名称 数据通信与网络基础 课程概述 这是一个学期的课程, 旨在学习数据通信基本原理和了解数据通信网络。本课程向学生介绍计算机之间及人机之间通信相关的各种基本技术，涉及的主题有：简单的通信模型，通信系统硬件（传输媒质、数据传输技术、数据终端设备，数据通信设备与接口），通信系统中的软件（数据编码、数据传输方式、数据传输协议），数据通信网（网络分层体系结构、交换式网络与广播式网络、宽带传输网、接入网），多媒体数据通信，数据通信发展历史与趋势。 教学目标 通过本课程的学习，学生能够 ●了解电信与及数据通信的发展历史与前景 ●知道通信种类及其使用的频段 ●熟悉数据通信模型与术语 ●知道数据通信标准及其制定机构 ●知道数据通信网及其分类和用途 ●描述数字传输与模拟传输的区别与各自的特点 ●掌握信息的度量方法和信号时域频域特性分析方法 ●了解传输信道特性及其对信号的影响

计算机网络 数据链路层 练习题

第三章数据链路层 一、选择题 1、数据在传输过程出现差错的主要原因是（A ） A. 突发错 B. 计算错 C. CRC错 D. 随机错 2、PPP协议是哪一层的协议（B ） A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 高层 3、控制相邻两个结点间链路上的流量的工作在（A ）完成。 A. 链路层 B. 物理层 C. 网络层 D. 运输层 4、在OSI参与模型的各层中，（B ）的数据传送单位是帧。 A．物理层B．数据链路层 C．网络层D．运输层 5、若PPP帧的数据段中出现比特串“”，则采用零比特填充后的输出为(B) 6、网桥是在（A ）上实现不同网络的互连设备。 A.数据链路层 B.网络层 C.对话层 D.物理层 7、局域网的协议结构（B）。 A.包括物理层、数据链路层和网络层 B.包括物理层、LLC子层和MAC子层 C.只有LLC子层和MAC子层 D.只有物理层 18、10Base-T以太网中，以下说法不对的是：( C ) A．10指的是传输速率为10Mbps B．Base指的是基带传输 C．T指的是以太网D．10Base-T 是以太网的一种配置 9、以太网是下面哪一种协议的实现（C ）： A. B. C. D. 10、Ethernet采用的媒体访问控制方式为（A ） A.CSMA/CD B.令牌环 C.令牌总线 D.无竞争协议 11、若网络形状是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环，则称这种拓扑结构为(C ) A.星形拓扑 B.总线拓扑 C.环形拓扑 D.树形拓扑 12、对于基带CSMA/CD而言，为了确保发送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等于信号传播时延的(B ) A.1倍 B.2倍 C.4倍 D.倍 13、以太网采用的发送策略是(C ) A.站点可随时发送，仅在发送后检测冲突 B.站点在发送前需侦听信道，只在信道空闲时发送 C.站点采用带冲突检测的CSMA协议进行发送 D.站点在获得令牌后发送 14、在不同网络之间实现数据帧的存储转发，并在数据链路层进行协议转换的网络互连器称为( C ) A.转换器 B.路由器 C.网桥 D.中继器 15、100Base-T使用哪一种传输介质（C ） A. 同轴电缆 B. 光纤 C. 双绞线 D. 红外线 16、IEEE802规定了OSI模型的哪一层B A.数据链路和网络层 B.物理和数据链路层 C.物理层 D.数据链路层 17、要控制网络上的广播风暴，可以采用哪个手段A A.用路由器将网络分段 B.用网桥将网络分段 C.将网络转接成10BaseT D.用网络分析仪跟踪正在发送广播信息的计算 18、就交换技术而言，局域网中的以太网采用的是（A） A.分组交换技术 B.电路交换技术 C.报文交换技术 D.分组交换与电路交换结合技术 19、交换机工作在哪一层（A） A.数据链路层 B.物理层 C.网络层 D.传输层 20、一个快速以太网交换机的端口速率为100Mbit/s，若该端口可以支持全双工传输数据，那么该端口实际的传输带宽为（C ）。 A.100Mbit/s B.150Mbit/s C.200Mbit/s D.1000Mbit/s 21、以太网协议中使用了二进制指数退避算法，这个算法的特点是__B_____。 A.容易实现，工作效率高 B.在轻负载下能提高网络的利用率 C.在重负载下能有效分解冲突 D.在任何情况下不会发生阻塞 22、关于的CSMA/CD协议，下面结论中错误的是 B 。 CD协议是一种解决访问冲突的协议 CD协议适用于所有以太网

以太网通信接口电路设计规范

目录 1目的 (3) 2范围 (3) 3定义 (3) 3.1以太网名词范围定义 (3) 3.2缩略语和英文名词解释 (3) 4引用标准和参考资料 (4) 5以太网物理层电路设计规范 (4) 5.1：10M物理层芯片特点 (4) 5.1.1：10M物理层芯片的分层模型 (4) 5.1.2：10M物理层芯片的接口 (5) 5.1.3：10M物理层芯片的发展 (6) 5.2：100M物理层芯片特点 (6) 5.2.1：100M物理层芯片和10M物理层芯片的不同 (6) 5.2.2：100M物理层芯片的分层模型 (6) 5.2.3：100M物理层数据的发送和接收过程 (8) 5.2.4：100M物理层芯片的寄存器分析 (8) 5.2.5：100M物理层芯片的自协商技术 (10) 5.2.5.1：自商技术概述 (10) 5.2.5.2：自协商技术的功能规范 (11) 5.2.5.3：自协商技术中的信息编码 (11) 5.2.5.4：自协商功能的寄存器控制 (14) 5.2.6：100M物理层芯片的接口信号管脚 (15) 5.3：典型物理层器件分析 (16) 5.4：多口物理层器件分析 (16) 5.4.1：多口物理层器件的介绍 (16) 5.4.2：典型多口物理层器件分析。 (17) 6以太网MAC层接口电路设计规范 (17) 6.1：单口MAC层芯片简介 (17) 6.2：以太网MAC层的技术标准 (18) 6.3：单口MAC层芯片的模块和接口 (19) 6.4：单口MAC层芯片的使用范例 (20) 71000M以太网（单口）接口电路设计规范 (21) 8以太网交换芯片电路设计规范 (21) 8.1：以太网交换芯片的特点 (21) 8.1.1：以太网交换芯片的发展过程 (21) 8.1.2：以太网交换芯片的特性 (22) 8.2：以太网交换芯片的接口 (22) 8.3：MII接口分析 (23) 8.3.1：MII发送数据信号接口 (24) 8.3.2：MII接收数据信号接口 (25) 8.3.3：PHY侧状态指示信号接口 (25) 8.3.4：MII的管理信号MDIO接口 (25) 8.4：以太网交换芯片电路设计要点 (27) 8.5：以太网交换芯片典型电路 (27) 8.5.1：以太网交换芯片典型电路一 (28)

《计算机网络》第二章—数据通信基础练习题

《计算机网络》 第二章——数据通信基础练习题 一、填空题： 1.________是两个实体间的数据传输和交换。 2._____是传输信号的一条通道，可以分为________和________。 3._____是信息的表现形式，有________和________两种形式。 4.________是描述数据传输系统的重要技术指标之一。 5.________是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为______________________。 6.数据通信系统一般由________、________和________等组成。 7.根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有________、________和________三种。 8.基带、频带、宽带是按照__________________________来分类的。 9.信道的传播延迟和_____________________________与_________________________有关。 10.电路交换的通信过程可分为三个阶段：__________、__________和____________。 11.在分组交换技术中，还可以分为________和________两种不同的方式。 12.信元交换技术是指__________（英文简称为____），它是一种_________的交换技术。 13.多路复用技术通常有两类：____________和____________。 14.常见的差错控制技术有：_________和__________等, 为了确保无差错传输数据，必须具有______和______的功能。 15. CRC码的中文名称是__________，又称________，是一种较为复杂的校验方法，有很强的检错能力。 16. 存储转发方式中常见的有________、________、________，传输的单位分别是____、____、____。 二、选择题 1.在数据通信系统中衡量传输可靠性的指标是____。 A.比特率 B.波特率 C.误码率 D.吞吐量 3.在传输过程中，接收和发送共享同一信道的方式称为____。 A.单工方式 B.半双工方式 C.全双工方式 D.自动方式 5.为了提高通信线路的利用率，进行远距离的数字通信采用____数据传输方式。 A.基带传输 B.频带传输 C.宽带传输 D.窄带传输 6.在数字信道上，直接传送矩形脉冲信号的方法，称为____。 A.

ISO11898-1数据链路层和物理层信号

ISO11898-1数据链路层和物理层信号 ISO 11898-1定义了哪些内容，相关项目如何测试？ 1、关于ISO 11898 ISO是世界性的标准化组织，主要任务是制定国际标准，协调世界范围内的标准化工作，与其他国际性组织合作研究有关标准化问题。IS0 11898由以下部分组成： ISO11898-1：数据链路层和物理层信号 ISO11898-2：高速接入单元 ISO11898-3：低速容错接入单元 11898-4：时间触发通讯 ISO11898-5：低功耗的高速接入单元 ISO11898-6：选择性唤醒的高速接入单元 最新的ISO 11898-2、ISO 11898-5和ISO 11898-6已经取代ISO 11898-2:2003、ISO 11898-5:2007和ISO 11898-6:2013。 2、ISO11898-1的定位 对比标准的OSI通讯协议模型，ISO 11898-1定义了CAN的数据链路层和部分物理层，如图1。数据链路层和物理层具体可分为逻辑链路控制、媒介访问控制、物理层编码、物理层介质、物理层媒介依赖。 图1 ISO 11898的定位 3、适用范围 ISO11898-1旨在实现CAN模块之间数据链路层上的信息规范。控制器区域的网络是一种串行通信协议，用于道路车辆和其他控制领域，支持分布式实时控制和多路复用。ISO11898-1：2015适用于经典CAN帧与灵活CAN帧（CAN-FD）。经典的CAN帧有效载荷达8个字节，比特率最高允许1 Mbit/s。最新的CAN帧（CAN-FD）帧格式允许比特率高于1 mbit/s，并且有效载荷大于每帧8字节。新帧架构（CAN-FD）兼容经典帧结构。 图2 新旧帧关系

数据通信与网络技术试题

一、填空（每空1分，共20分） 1.传输层协议包括 TCP 和 UDP ，FTP采用 TCP 进行传输。 2.TCP/IP协议栈具有简单的分层设计，它将网络分为5层，从底层到高层依次 为物理层，数据链路层，网络层，传输层和应用层。 3.ZXR10 G产品系列支持的IGP为 IS-IS 、 RIP 、 OSPF 。 4.路由协议大体上可分为链路状态协议和距离矢量协议两种。其中，OSPF属于 链路状态协议， RIP属于距离矢量协议。 5.OSPF通过 Hello 报文来建立并维护邻居关系。 6.在OSPF中，路由汇总只能在 ARP 和 ASBR 上做。 7.Access port是可以承载 1 个VLAN的端口；Tagged port是可以承载多 个VLAN的端口。 8.TCP是面向连接的传输层协议，所谓面向连接就是先完成连接建立的过程， 然后进入数据传输阶段。 9.“毒性逆转”是指防止路由自环的措施。 10.做smart trunk的三个前提条件为：速率相同、端口双工式、 链路属性相同。 二、选择题（每空2分，共20分） 1、当今世界上最流行的TCP/IP协议的层次并不是按OSI参考模型来划分的， 相对应于OSI 的七层网络模型，没有定义（D ）。 A、物理层与链路层 B、链路层与网络层 C、网络层与传输层 D、会话层与表示层 2、在以太网中ARP报文分为ARP Request和ARP Response，其中ARP Response是（ B ）传送。 A、广播 B、单播 C、组播 D、多播 3、主机地址10.10.10.10/255.255.254.0的广播地址是多少？（B ） A、10.10.10.255 B、10.10.11.255 C、10.10.255.255 D、10.255.255.255 4、使用子网规划的目的是什么? （D ） A、将大的网络分为多个更小的网络 B、提高IP地址的利用率 C、增强网络的可管理性 D、以上都是 5、下面协议中那一个是工作在传输层并且是面向无连接的。（D ） A、IP B、ARP C、TCP D、UDP

泰克以太网接口物理层一致性测试

以太网接口物理层一致性测试 苏水金 有限公司 司 ）有限公 （中国 泰克科技 克科技（ 中国）

以太网的起源与发展 1972年Metcalf与他在Xerox PARC的同事们，在研究如何将Xerox Altos工作站与其他Xerox Altos工作站、服务器以及激光打印机相互联网。他们成功的用一个网络实现了2.94Mb/s的数据传输率的互联, 并将此网络命名为Alto Aloha网络。1973年Metcalf 将此延伸至支持其他的计算机类型, 并改名为Ethernet。因为Ether（以太）,曾被科学家认为是电磁波在真空中的传输介质。而Ethernet就是以太网的意思，就是数据传输的网络。如此，以太网便诞生了。1976年, Metcalf拿到了专利, 并邀请了Intel 与Digital 成立了DIX group, 并在1989 年, 演变成了IEEE802标准。基本上IEEE 802.3 是OSI第二层的协议，负责链路的接入管理与流量控制。IEEE 802.3物理层可以通过不同的介质来实现，包括3类、4类、5类线（STP屏蔽与UTP非屏蔽双绞线），同轴铜线，多模与单模光纤等等。其传输速率也从最初的10M发展到100M、1000M乃至当今的10G

IEEE 802.3标准的发展 IEEE 802.3定于1985年 –10M速率，采用同轴电缆作为传输载体 IEEE 802.3i定于1990年 –10M速率，采用双绞线(屏蔽/非屏蔽)作为传输载体 IEEE 802.3u定于1995年 –100M速率，采用双绞线(屏蔽/非屏蔽)作为传输载体 –100M速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体 IEEE 802.3z定于1998年 –1000M速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体 IEEE 802.3ab定于1999年 –1000M速率，采用双绞线（单模/多模）作为传输载体 IEEE 802.3ae定于2001年 –10G速率，采用光纤（单模/多模）作为传输载体

数据链路层概述

数据链路层： 在网络层和物理层之间，承上启下作用。 信息流向下过程,负责将报文封装成帧，加入头部和尾部信息。 信息流向上过程，负责解除帧头和尾部，并对其做处理。 数据链路层的主要功能作用是将上层的数据报封装成帧和从帧中提取数据报文。在不同帧的封装中有各自具体不同的应用。 帧概念： 所谓帧就是有自己固定结构和时序的数据块，块中的字节字段都有自己本身的意义。以帧的定界字符作为帧的开始和结束标识，不同帧的封装模式，定界符是不同的。通常来讲定界符只占用一个字节的大小，定界字符是固定不变的。在定界字符之间的数据便是上层的数据报文。 封装概念： 在上层数据报的前面加上头部信息，在数据的末加上尾部信息。 封装类型： 根据接口类型的不同进行不同的封装。 基于以太网接口的以太网封装和802.3封装； 基于串行接口的SLIP和PPP封装； 以太网封装和802.3封装可以支持ip数据报、ARP报文和RARP报文的封装。

以太网帧封装格式： 类型字段：ox0800 ip数据报文 Ox0806 ARP数据报文 Ox8035 RARP数据报文 ARP和RARP数据报的以太网帧是固定64字节长度的；ARP数据报文28字节长度的请求应答数据部分和18字节的PAD数据填充部分，总共46字节；Ip数据报文的以太网帧长度在64字节-1518字节之间； 802.3帧封装格式：

802.2部分 DSAP目的服务接入点字段： SSAP源服务接入点字段：

ARP数据报文格式： 操作码部分： Ox0001 ：ARP请求ox0002：ARP应答 Ox0003：RARP请求ox0004：ARAP应答 串行接口的封装： SLIP和PPP封装只对ip数据报进行封装。 SLIP只做简单的ip报文截取，无mac地址信息，无校验。 PPP可以支持链路层参数的协商（LCP），可以支持同步和异步模式，可以支持不同网络层协议（NCP），可以支持加密认证（PAP、CHAP）。 SLIP帧封装

数据通信基础

数据通信基础 【数据(Data) 】：传递（携带）信息的实体（描述物体的数字、字母或符号），信息(Information)则是数据的内容或解释。 【模拟(Analog)数据】是指在某个区间内连续变化的值。例如：声音和视频 【数字(Digital)数据】在某个区间内是离散的值。例如：文本和整数 【信号(Signal) 】：数据的物理量编码（通常为电编码），数据以信号的形式传播。 【模拟信号】是随时间连续变化的电流、电压或电磁波。 【数字信号】是指利用其某个参量（如幅度、频率或相位等）的变化来表示数据【信源】:通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。 【信宿】:通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。 【信道】:信源和信宿之间的通信线路（或通路）是传输信号的通路，由传输线路及相应的附属设备组成。同一条传输线路上可以有多个信道。例如：一条光缆可以同时供几千人通话，有几千条电话信道。 【信号带宽】是指信号的频率范围； 【信道带宽】是指信道上能够传输信号的最大频率范围。信号带宽不能大于信道带宽，否则无法实现通信。 实例：传输线路和信道之间的关系可以看作马路与车道之间的关系，一条马路可以划分成一车道，也可以划分成多车道；信号带宽和信道带宽之间的关系可以看作汽车宽度与车道宽度之间的关系，汽车宽度不能大于车道宽度，否则交通无法实现 【带宽(Bandwidth) 】：信号或信道占据的频率范围 【信道容量(Channel capacity) 】：信道的最大数据率 带宽是指信道能传送的信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差。信道的带宽由传输介质、接口部件、传输协议，以及传输信息的特性等因素所决定，它在一定程度上体现了信道的传输性能，是衡量传输系统的一个重要指标。信道的容量、传输速率和抗干扰性等均与带宽有着密切的联系。一般地说，信道的带宽大，信道的容量也大，其传输速率相应也高。 【比特率(Bit Rate) 】：数据传输速率(bps，b/s)是单位时间内所传送的二进制位的个数，单位为bps或b/s 。 【波特率(Baud) 】：即信号传送速率是单位时间内所传送的信号的个数（码元数），单位为baud(波特) 。 1 Baud = （log2M）bps 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特（bit）。 【误码率(Bit error rate) 】：信道传输可靠性指标 P= 错误的位数/ 传输的总位数 【信息编码】：将信息用二进制数表示的方法。 【数据编码】：将数据用物理量表示的规则。 通信系统的构成 ◆数据传输系统：

以太网知识讲座物理层器件

以太网知识讲座()——物理层器件 以太网知识讲座（3）——物理层器件 2010-05-2513:24 （天津光电通信产业集团恒光科技有限公司；天津300211） 摘要：系统地介绍了以太网的基本要领介质接入控制和物理层标准规范，以太网信号的帧结构、网络硬件设备、网络组成及主要性能，以及以太网信号在PDH、SDH/SONET中的传输等等。由于以太网中的各种设备必需通物理层接口器件才能与网络传输介质相连，因此本部分主要介绍物理层器件。 关键词：以太网；物理层；接口 1物理层器件 物理层器件（PHY:Physical Layer Interface Devices）是将各网元连接到物理介质上的关键部件。负责完成互连参考模型（OSI）第I层中的功能，即为链路层实体之间进行bit传输提供物理连接所需的机械、电气、光电转换和规程手段。其功能包括建立、维护和拆除物理电路，实现物理层比特(bit)流的透明传输等。 通常物理层的功能均被集成在一个芯片之中，但有的芯片也将部分链路层的功能集成进来，如物理介质接入控制（MAC:Media Access Con-brol）子层的功能等。其MAC/Repeater接口在10Mbit/s、100Mbit/s两种速率下有10/100MII、100M符号、10M串行和链路脉冲几种模式。 1.1PHY的结构 如图1所示，物理层包括四个功能层和两上层接口。两个层接口为物理介质无关层接口（MII）和物理介质相关层接口（MDI），在MII的上层是逻辑数据链路层（DLL），而MDI的下层则直接与传输介质相连。 以下对四个功能层和两个层接口分别进行介绍。 1.2MII MII满足ISO/IEC8802-3和IEEE802.3标准的要求，支持以太网数据传输的速率为10Mbit/s，100Mbit/s、1000Mbit/s和10Gbit/s，有对应的运行时钟。MII接口主要由与链路层之间的端口（MAC-PHY）和与站管理实体（STA:Station Management Entity）之间的端口（STA-PHY）两部分组成。 1.2.1MAC-PHY端口 这是MAC与PHY器件之间的接口，包括同步收发接口和介质状态控制接口。在介质状态控制接口中有载波读出信号（CRS:Carrier Sense Signal）和碰撞检测信号（COL:Collision Detection Signal）等。 1.2.2STA-PHY端口

以太网物理层器件

以太网知识讲座（3）——物理层器件 王廷尧，马克城 （天津光电通信产业集团恒光科技有限公司；天津 300211） 摘 要：系统地介绍了以太网的基本要领介质接入控制和物理层标准规范，以太网信号的帧结构、网络硬件设备、网络组成及主要性能，以及以太网信号在PDH、SDH/SONET中的传输等等。由于以太网中的各种设备必需通物理层接口器件才能与网络传输介质相连，因此本部分主要介绍物理层器件。 关键词：以太网；物理层；接口 1 物理层器件 物理层器件（PHY:Physical Layer Interface Devices）是将各网元连接到物理介质上的关键部件。负责完成互连参考模型（OSI）第I层中的功能，即为链路层实体之间进行bit传输提供物理连接所需的机械、电气、光电转换和规程手段。其功能包括建立、维护和拆除物理电路，实现物理层比特(bit)流的透明传输等。 通常物理层的功能均被集成在一个芯片之中，但有的芯片也将部分链路层的功能集成进来，如物理介质接入控制（MAC:Media Access Con-brol）子层的功能等。其MAC/Repeater接口在10Mbit/s、100Mbit/s两种速率下有10/100MII、100M符号、10M串行和链路脉冲几种模式。 1.1 PHY的结构 如图1所示，物理层包括四个功能层和两上层接口。两个层接口为物理介质无关层接口（MII）和物理介质相关层接口（MDI），在MII的上层是逻辑数据链路层（DLL），而MDI的下层则直接与传输介质相连。 以下对四个功能层和两个层接口分别进行介绍。 1.2 MII MII满足ISO/IEC 8802-3和IEEE 802.3标准的要求，支持以太网数据传输的速率为10Mbit/s，100Mbit/s、1000Mbit/s和10Gbit/s，有对应的运行时钟。MII接口主要由与链路层之间的端口（MAC-PHY）和与站管理