以太网标准和物理层及数据链路层专题
以太网标准和物理层、数据链路层专题
华为技术有限公司
版权所有侵权必究
修订记录
目录
1以太网标准 (5)
1.1以太网标准 (5)
1.2IEEE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)
1.4FE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)
1.4.4GE自协商 (18)
1.5物理层芯片和MAC层芯片接口简介 (19)
1.5.1MII (19)
1.5.2MDIO管理寄存器 (20)
1.5.3RMII (20)
1.5.4SMII (21)
1.5.5SS－SMII (21)
1.5.6GMII (22)
1.5.7TBI (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)
2.3CSMA/CD算法 (26)
2.3.1CSMA/CD发送过程 (27)
2.3.2CSMA/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)
2.5.2PAUSE 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 。
802.9媒体物理层
接入802.3媒体物理层接入802.4媒体物理层接入802.5媒体物理层接入802.6媒体物理层接入802.2 LLC 控制802.1 桥路转换802.7 宽带标准
802.8 光纤标准
8021管理802.1总揽
和
构
架8
2
.
1
安
全
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：
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：
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
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。
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。
数据位编码
1101
D0D1D2D3
……
……
T1：100ns T2：62.5us T3：125us
图 1-9 单一快速连接脉冲（FLP）的波形
FLP Burst NLPs
T4
T5
T4：2ms T5：16ms
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。
S1S2S3S4A0A1A2A3A4A5A6A7RF Ack NP
S0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D11D12D13D14D15
D0D10Selector Field Technolodgy Ability Field
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
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。
1.4.3 自协商功能的寄存器控制
前面已经介绍过，与自协商功能有关的寄存器为寄存器4-7。它们分别是自协
商公告寄存器（地址0x4）、自协商能力寄存器（地址0x5）、自协商扩展寄存
器（地址0x6）、自协商下一页传送寄存器（地址0x7）。下面一一介绍它们。
自协商公告寄存器（地址0x4）
自协商公告寄存器的域定义如下图所示：
Selector Field Technology Ability Field NP Rsv RF 0
412131415
5
图 1-13 自协商公告寄存器的域定义图
由上图可以看出，寄存器的域定义与基本页编码的域定义是一一对应的，除
了比特14是保留域（置为0）外。因为在基本页编码的比特14是应答域（Ack ），
此域是由硬件自动处理的，所以寄存器对应的此位被保留了。其它的域对应
这里就不在重复介绍了。在芯片启动自协商时，此域中的值（除比特14外）
会被编入基本页编码中在FLP 脉冲中发送出去并等待对方应答。
自协商能力寄存器（地址0x5）
自协商能力寄存器的域定义如下图所示。
Selector Field Technology Ability Field
NP Ack
RF 0412
131415NP Rsv MP Ack2Tog Message/Unformatted Code Field 01112131415
10寄存器是基本页的域定义格式
寄存器是下一页的域定义格式
5
图 1-14 自协商能力寄存器的域定义图
此寄存器的数据格式有两种形式，是分别用来存放从对方收到的FLP 脉冲中
提取的自协商基本页数据和下一页信息编码的。所以寄存器的域定义与基本
页信息编码的域定义或下一页信息编码是一一对应的，所以就不再介绍域定
义了，另外在新的802.3协议中此寄存器的功能作了改动，改为只接收基本
页的数据，而下一页的数据信息存放在寄存器地址0x08的位置。在查阅物理层芯片的寄存器的功能时要主要这一点。
自协商扩展寄存器（地址0x6）
PANA PR NPA
PNPA PDF Reserved 01234515
图 1-15 自协商扩展寄存器比特域定义
各比特位含义如下：
比特0：（Link Partner Auto-Negotiation Able ）为1表示对方芯片有自协商能
力，为0表示对方芯片无自协商能力。
比特1：（Page Received ）为1表示收到新的一页信息，为0表示没有收到
新的一页信息。此比特位在读取后会自动清零。
比特2：（Next Page Able ）为1表示芯片允许下一页功能，为0表示芯片不
允许下一页功能。
比特3：（Link Partner Next Page Able ）为1表示对方芯片表示芯片允许下一
页功能，为0表示对方芯片不允许下一页功能。
比特4：（Parallel Detection Fault ）为1表示在比自协商过程中出现错误，为
0表示在自协商过程中没有出现错误。
比特5-15：（Reserved ）保留。
自协商下一页传送寄存器（地址0x7）
其比特域定义如下：
NP Rsv MP Ack2Tog Message/Unformatted Code Field
0101112131415
图 1-16 自协商下一页传送寄存器比特域定义
可以看出，除了比特14外，寄存器的比特域的定义与下一页的信息编码是一
一对应的。比特14是应答域由硬件自己控制，所以寄存器中将此域保留为0，
其它域的含义请见前面介绍。
1.4.4 GE 自协商
1000BASE-X 的自动协商同100BASE-T 的自动协商操作基本相同，指示对其
中的内容进行修改。
1000BASE-X 与100BASE-T 的自动协商的差别
在1000BASE-X 的自动协商中PAUSE 功能的协商有相应的优先级表。
PAUSE 优先级表
1.5 物理层芯片和MAC层芯片接口简介
PHY和MAC之间的接口常用的有MII、RMII、SMII、SS－SMII、GMII和
TBI，下面将对这些接口逐个简介。
1.5.1 MII
图 1-17 MII接口信号定义图
MII （Medium Independent Interface）媒质无关接口是一个18针的信号接
口，数据穿越MII的速率是每个时钟周期为一个半位元组（4bit），这样发送
接收时钟为100Mb/s数据率的1/4，而MII接口支持10/100M自适应，因此
时钟为2.5MHz（10Mb/s）或25MHz（100Mb/s）。MII接口由发送和接收半
位元组、时钟、数据有效、错误报告、冲突检测、载波侦听和管理接口共18
根信号组成。MII接口的最大传输距离为12Inch。
MII发送信号有：发送时钟TCLK、发送数据TXD[0:3]、发送使能TX_EN、
发送错误TX_ERR、载波侦听CRS、冲突COL共9根信号。
MII接收信号有：接收时钟RCLK、接收数据RXD[0:3]、接收数据有效RX_DV、
接收错误RX_ER共7根信号。
管理接口信号有：管理数据时钟MDC和管理数据输入输出MDIO。管理接
口信号是标准的IIC总线，总线上可以挂最多8个器件，通过地址来区分，最
大数率可以达到3.4Mb/s。其数据格式为：
MDIO数据格式
1.5.2 MDIO管理寄存器
1.5.3 RMII
由于最初定义的MII接口的信号线比较多，为了减少芯片的尺寸出现简化的
MII接口（RMII：Reduced Media Independent Interface接口），将接口的
总线减少到8根（一根时钟REFCLK，发送数据TXD[0:1]，接收数据RXD[0:1]，
发送使能TXEN，接收错误指示RXER和载体侦听CRS）。其数据线只有2
根，参考时钟为50MHz。管理数据接口与MII一样。
图 1-18 RMII接口信号定义图
以太网标准和物理层及数据链路层专题
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
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
计算机网络(第5版)课后习题答案：第3章-数据链路层
计算机网络(第5版)课后习题答案：第3章-数据链路层
第三章数据链路层 3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在? 答：数据链路与链路的区别在于数据链路除链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。 “电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了。在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有差错检测功能，才使不太可靠的物理链路变成无差错的数据链路，进行无差错的数据传输。当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。 3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.
答：功能：链路管理、帧定界、透明传输、差错控制。 可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。 3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层? 答：网络适配器（即网卡）是用来实现数据链路层和物理层这两层协议的硬件和软件。 网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）。 3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？ 答：帧定界是分组交换的必然要求；透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆；差错检测防止有差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源。
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。
第四章 以太网数据链路层
肆 以太网数据链路层 P 目标： 了解数据链路层结构。 熟悉各以太网帧格式，CSMA/CD （载波监听多路访问/冲突检测）机制， 熟悉PAUSE 帧格式，和流量控制原理 了解半双工模式下以太网端口的工作方式。 根据IEEE 的定义，以太网的数据链路层又分为2个子层：逻辑链路控制子层（LLC ）和媒体访问控制子层（MAC ）。 划分2个子层的原因是：数据链路层实际是与物理层直接相关的，针对不同的物理层需要有与之相配合的数据链路层，例如针对以太网、令牌环需要不同的数据链路层，而这是不符合分层原则的；于是通过划分LLC 和MAC 2个子层，尽量提高链路层的独立性，方便技术实现。 其中MAC 子层与物理层直接相关，以太网的MAC 层和物理层都是在802.3 中定义的，LLC 子层则可以完全独立，在802.2中定义，可适用于以太网、令牌环、WLAN 等各种标准。 í?1 以太网数据链路层 MAC 子层处理CSMA/CD 算法、数据出错校验、成帧等；LLC 子层定义了一些字段使上次协议能共享数据链路层。 在实际使用中，LLC 子层并非必需的。 1 以太网的帧格式 有两种主要的以太网帧类型：由RFC894定义的传统以太网（EthernetII ）和802.3定义的以太网； 最常使用的封装格式是RFC 894定义的格式。 下图显示了两种不同形式的封装格式。图中每个方框下面的数字是它们的字节长度。 EthernetII （RFC894）帧结构如下，该帧包含了5个域（前导码在此不作描应用层 传输层 网络层 链路层 物理层逻辑链路控制（LLC ）子层MAC 子层
述），它们分别是：目的MAC地址、源MAC地址、类型、净荷（PAD）、FCS、 ?? EthernetII（RFC894）帧结构 1）目的MAC地址（ D A ） 包含6个字节。 D A标识了帧的目的地站点。 D A可以是单播地址（单个目的地）或组播地址（组目的地）。 2）源MAC地址（ S A ） 包含6个字节。S A标识了发送帧的站。 S A通常是单播地址（即，第1位是0 ）。 3）类型域包含 2个字节。 类型域标识了在以太网上运行的客户端协议。使用类型域，单个以太网可以向上复用（upward multiplex）不同的高层协议（ I P，I P X，A p p l e Ta l k，等等）。以太网控制器一般不去解释这个，但是使用它来确定所连接计算机上的目的进程。本来类型域的值由X e r o x公司定义，但在1 9 9 7年改由I E E E负责。例如08-00 表示 IP、81-37表示 NetWare。 5）数据域 包含 4 6 ~ 1 5 0 0字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。由于C S M A / C D算法的限制，以太网帧必须不能小于某个最小长度（46字节）。高层协议要保证这个域至少包含4 6字节。如果实际数据不足 4 6个字节，则高层协议必须填充到46字节，填充数为PAD。数据域长度的上限是任意的，但已经被设置为 1 5 0 0字节（1 5 0 0字节最大长度的真正原因是 1 9 7 9年（ 1 0 M b / s以太网正在设计之中）的内存成本以及低成本的 L A N控制器的缓冲区要求）。 6）帧效验序列（ F C S ） 包含4个字节。F C S是从D A开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是3 2位的循环冗余校验法（ C R C ）。生成多项式是： G （ x ） = x3 1+ x2 6+ x2 3+ x2 2+ x1 6+ x1 2+ x11+ x1 0+ x8+ x7+ x5+ x4+ x2+ x1+ 1 F C S域的传送方法是：第 1位是x3 1项的系数，而最后 1位是x0项的系数。因此C R C的各个位传输了：x3 1，x3 0，. . .，x1，X0。 802.3 以太网帧（RFC1042）的结构与Ethernet II 的非常类似，如下图所
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
第4章 数据链路层
第4章数据链路层 本章能帮助大家掌握以下技术要点： ①了解数据链路层的功能 ②了解以太网的地址和帧格式 ③了解交换机的数据转发原理 ④熟悉Cisco交换机的几种操作模式 ⑤能够正确接入交换机，并掌握Cisco交换机的基本配置
本章将讲解TCP/IP参考模型中数据链路层的功能、协议。工作在数据链路层的协议有很多种，但是在 本部分，以目前使用最广泛的局域网技术——以太网技术为主，讲解协议以及工作在数据链路层的设备一交换机。 在本章中，首先要了解一些关于以太网的理论知识，在局域网中，以太网技术是目前使用最为广泛的技术。 在学习以太网的理论知识之前，首先来思考几个问题，如果是你需要将几台计算机连接起来通信，如图4.1所示，你是否也需要考虑下面这些问题呢? 图4.1 多台计算机通信 (1)如果中间的线路是共享的，这条链路在同一时间由谁来使用呢？如何来保证这些主机能有序地使用共享线路，不发生数据的冲突？ (2)如果主机A发出一个数据包给主机B，如何标识主机A和主机B呢？这就是主机的地址问题。 (3)主机之间发送的数据，需要保证双方都能读懂，那么它们发送的数据的格式是不是需要有一个统一的规范呢？ 本章将就这几个问题，展开对以太网工作原理的介绍。 4.1 数据链路层 数据链路层负责网络中相邻节点之间可靠的数据通信，并进行有效的流量控制。在局域网中，数据链路层使用帧完成主机对等层之间数据的可靠传输。如图 4.2所示，以主机A 与主机B的一次数据发送为例，数据链路层的作用包括数据链路的建立、维护与拆除、帧包装、帧传输、帧同步、帧的差错控制以及流量控制等。 数据链路层(Data Link Layer)在物理线路上提供可靠的数据传输，使之对网络层呈现为一条无差错的线路，本层所关心的问题包括以下几方面： ◇物理地址、网络拓扑
网络基础习题及答案
1、使用DHCP服务，下面哪种情况不会发生（ A ）。 A.IP地址冲突 B.计算机名冲突 C.机器的IP地址经常变化 D.计算机无法启动 2、令牌总线（Token Bus）的访问方法和物理层技术规范由( C)描述。 A.IEEE802.2 B.IEEE802.3 C.IEEE802.4 D.IEEE802.5 3、数据链路层中的数据块常被称为( C )。 A.信息 B.分组 C.帧 D.比特流 4、实现计算机网络需要硬件和软件，其中，负责管理整个网络各种资源、协调各种操作的（D）软件叫做 A.网络应用软件 B.通信协议软件 C.OSI D.网络操作系统 5、对局域网来说，网络控制的核心是（C） A.工作站 B.网卡 C.网络服务器
D.网络互连设备 6、实现通信协议的软件一般固化在( C )的ROM中。 A.微机主板 B.IDE卡 C.网卡 D.MODEM卡 7、PPP是Internet中使用的( C )。 A.传输协议 B.分组控制协议 C.点到点协议 D.报文控制协议 8、制定各种控制规程（即OSL协议）的国际标准化组织是（D） A.INTEL B.IBM C.ARPA D.ISO 9、一个80个站点的传统以太网被分割为4个冲突域，那么任何一个时间最多有( D)个站点竞争访问介质。 A.320个 B.80个 C.76个 D.20个 10、SNMP调用的下层协议是( B )。 A.TCP B.UDP
C.TCP或UDPD D.TCP与UDP 1、因特网中最基本的IP地址分为A、B、C三类，对C类地址，它的网络号占（C ）个字节。 A.1 B.2 C.3 D.4 2、在传输介质中，抗干扰能力最强的是( B )。 A.微波 B.光纤 C.同轴电缆 D.双绞线 3、X.25网络是一种（D） A.企业内部网 B.帧中继网 C.局域网 D.公用分组交换网 4、二维奇偶监督码( B )。 A.能发现奇数个错，但不能纠正 B.若仅有一位错码，则能发现哪位有错，并可纠正 C.若有两位错码，则能发现哪两位有错，并可纠正 D.能发现所有错码，但不能纠正 5、PPP是Internet中使用的( C )。 A.传输协议
计算机学科专业基础综合计算机网络-数据链路层(四).doc
计算机学科专业基础综合计算机网络-数据链路层(四) (总分：66.00，做题时间：90分钟) 一、{{B}}单项选择题{{/B}}(总题数：51，分数：51.00) 1.以太网的MAC协议提供的是______。 ? A.无连接的不可靠的服务 ? B.无连接的可靠的服务 ? C.有连接的可靠的服务 ? D.有连接的不可靠的服务 （分数：1.00） A. B. C. D. 2.以下关于以太网的说法中，正确的是______。 ? A.以太网的物理拓扑是总线型结构 ? B.以太网提供有确认的无连接服务 ? C.以太网参考模型一般只包括物理层和数据链路层 ? D.以太网必须使用CSMA/CD协议 （分数：1.00） A. B. C. D. 3.下列以太网中，采用双绞线作为传输介质的是______。 ? A.10BASE-2 ? B.10BASE-5 ? C.10BASE-T ? D.10BASE-F （分数：1.00） A. B. C. D. 4.10BaseT以太网采用的传输介质是______。 ? A.双绞线 ? B.同轴电缆 ? C.光纤 ? D.微波
A. B. C. D. 5.如果使用5类UTP来设计一个覆盖范围为200m的10BASE-T以太网，需要采用的设备是______。 ? A.放大器 ? B.中继器 ? C.网桥 ? D.路由器 （分数：1.00） A. B. C. D. 6.网卡实现的主要功能在______。 ? A.物理层和数据链路层 ? B.数据链路层和网络层 ? C.物理层和网络层 ? D.数据链路层和应用层 （分数：1.00） A. B. C. D. 7.每块以太网卡都有自己的时钟，每个网卡在互相通信的时候为了知道什么时候一位结束、下一位开始，即具有同样的频率，它们采用了______。 ? A.量化机制 ? B.曼彻斯特机制 ? C.奇偶校验机制 ? D.定时令牌机制 （分数：1.00） A. B. C. D. 8.以下关于以太网地址的描述，错误的是______。 ? A.以太网地址就是通常所说的MAC地址 ? B.MAC地址又称为局域网硬件地址 ? C.MAC地址是通过域名解析查得的 ? D.以太网地址通常存储在网卡中
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
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：
以太网数据链路层协议分析
v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} st1\:* {behavior:url(#ieooui) } 相信很多新人在学习协议的时候会遇到很多问题，有些地方可能会总是想不明白（因为我自己也是新人^_^），所以，跟据我自己学习的经历和我在学习中所遇到的问题，我总结了一下列出来。如果能对大家有所帮助，将是我莫大的荣耀！ 关于局域网的起源和发展，这里就不多说，因为很多书上和网上都有详细的说明，我们将直接进入对局域网协议的学习中。 局域网的几种协议，主要包括以太网第二版、IEEE802系列、令牌环网和SNAP等（之所以加个“等”字，是因为我只知道这几种，如果还有其他的，欢迎朋友们给我补充）。而最为常见的，也就是以太网第二版和IEEE802系列，我们也主要去了解这两种（IEEE802包括好多种，我们也不一一介绍，只对其中常见做研究）。 一，以太网（V2） 以太网第二版是早期的版本，是由DEC、Intel和Xerox联合首创，简称DIX。帧格式如下图： ：采用1和0的交替模式，在每个数据包起始处提供5MHZ的时钟信号，以充许接收设备锁定进入的位流。 ：数据传输的目标MAC地址。 ：数据传输的源MAC地址。 型：标识了帧中所含信息的上层协议。 ：这一帧所带有的数据信息。（以太网帧的大小是可变的。每个帧包括一个1 4字节的报头和一个4字节的帧校验序列域。这两个域增加了1 8字节的帧长度。帧的数据部分可以包括从4 6
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
以太网接口和框图详细讲解
实时嵌入式系统 以太网接口及应用
网络层次模型
以太网层次模型
以太网层次功能 物理层：物理层：定义了数据传输与接收所需要的光与电信号光与电信号，，线路状态线路状态，，时钟基准时钟基准，，数据编码电路等编码电路等。。并向数据链路层设备提供标准接口准接口。。 数据链路层数据链路层：：提供寻址机制提供寻址机制，，数据帧的构建，数据差错检查数据差错检查，，传输控制传输控制。。向网络层提供标准的数据接口等功能提供标准的数据接口等功能。。
IP 层IP 数据报 以太网的MAC 帧格式在帧的前面插入的8 字节中的第一个字段共7 个字节，是前同步码，用来迅速实现MAC 帧的比特同步。 第二个字段是帧开始定界符，表示后面的信息就是MAC 帧。 MAC 帧物理层 MAC 层以太网V2 MAC 帧 目的地址源地址类型数据FCS 6624字节 46 ~ 150010101010101010 10101010101010101011前同步码帧开始 定界符7 字节 1 字节… 8 字节 插 入 为了达到比特同步，在传输媒体上实际传送的要比MAC 帧还多8 个字节
以太网接口的构成 从硬件的角度看，从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC MAC控制器和物理层接口控制器和物理层接口控制器和物理层接口（（Physical Layer Physical Layer，，PHY PHY））两大部分构成两大部分构成。。 嵌入式网络应用的两种方案 处理器加以太网接口芯片处理器加以太网接口芯片。。芯片如芯片如RTL8019RTL8019RTL8019、、RTL8029RTL8029、、RTL8139RTL8139、、CS8900CS8900、、DM9000DM9000等等，其内部结构也主要包含这两部分部结构也主要包含这两部分。。 自带自带MAC MAC MAC控制器的处理器加物理层接口芯片控制器的处理器加物理层接口芯片控制器的处理器加物理层接口芯片。。如DP83848DP83848、、BCM5221BCM5221、、ICS1893ICS1893等等。
物理层、数据链路层练习 含答案
一、选择题 1.IP地址有__位, MAC地址有____位。( ) A. 32, 16 B.16, 32, C.8, 48 D.32, 48 2．网络协议主要由三个要素组成，下面哪一个不属于三要素 ( )。 A．语法 B. 语义 C. 结构 D. 同步 3．TCP/IP协议栈(Stacks）的网络层的主要功能是通过 ( )_来完成的。 A.IP协议 B.TCP协议 C.以太网协议 D. IGP协议 4. 在_( )_编码方式中,曼彻斯特编码是常用的编码之一。 A.数字信号传输模拟数据 B.数字信号传输数字数据 C.模拟信号传输数字数据 D.模拟信号传输模拟数据 5．局域网络标准对应OSI模型的_( )_层。 A.下2层 B.下3层 C.下4层 D.上3层 6．CSMA/CD的访问控制方式是IEEE 的 ( ) 标准中制定的，当发现冲突后采用的退避算法是 ( ) 。 A、802.2 B、802.3 C、802.4 D、802.5 E、二进制指数 F、随机 G、线性 H、定时 7．访问交换机的方式有多种，配置一台新的交换机时可以( )。 A.通过微机的串口连接交换机的控制台端口 B.通过Telnet程序远程访问交换机 C.通过浏览器访问指定IP地址的交换机 D.通过运行SNMP 8. 快速以太网的帧结构与传统以太网 (10BASET) 的帧结构 ( ) 。 A. 完全相同 B. 完全不同 C. 仅头部相同 D. 仅校验方式相同 9、如果要将两计算机通过双绞线直接连接，正确的线序是（） A、1--1、2--2、3--3、4--4、5--5、6--6、7--7、8—8 B、1--2、2--1、3--6、4--4、5--5、6--3、7--7、8—8 C、1--3、2--6、3--1、4--4、5--5、6--2、7--7、8—8 D、两计算机不能通过双绞线直接连接 10. 能完成VLAN之间数据传递的设备是（） A. 中继器 B. L2交换器 C. 网桥 D. 路由器 11．一个VLAN可以看作是一个（） A、冲突域 B、广播域 C、管理域 D、阻塞域 12．Refer to the exhibit. Each media link is labeled. What type of cable should be used to connect the different devices? ( ) 3 1 2