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以太網入門:從零開始,掌握以太網基礎知識!

大大通 ? 2025-06-09 14:00 ? 次閱讀
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以太網作為現代通信技術的基石,其重要性不言而喻。無論是日常網絡應用,還是AI對高速大帶寬網絡的需求,以太網都扮演著不可或缺的角色。本文將從

零開始,帶您了解以太網的基礎知識,幫助您快速入門。


什么是以太網?

以太網是一種基于異步載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)協議的通信技術。它支持的有效負載大小為46-1500個八位字節,數據速率可達10Mbps、100Mbps、1000Mbps甚至更高。以太網的高數據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景。


以太網的工作原理


以太網的核心由IEEE 802.3規范定義,涵蓋數據鏈路層和物理層協議。根據不同的應用需求,以太網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:同軸線纜、光纖和非屏蔽雙絞線(UTP)等。


這些特性使以太網在不同場景下具有極高的靈活性和適應性。


常見以太網術語解析


為了更好地理解以太網技術,以下是一些常見術語的簡要說明:

術語

定義

CRC

循環冗余校驗:一種校驗和算法,用于計算所有以太網幀的FCS以及對接收數據包進行哈希表過濾的哈希表密鑰。

DA

目標地址:以太網幀的目標地址字段,共6個八位字節。

ESD

流結束分隔符:在100 Mbps模式中,通過在FCS之后(幀間隔期間)傳輸ESD來表示幀結束。

FCS

幀校驗序列:以太網幀末尾的4個八位字節字段,其中包含該幀的錯誤檢測校驗和。

IP

Internet協議:指IPv4或IPv6

LAN

局域網或大型區域網絡。

MAC

介質訪問控制:負責實現以太網規范的介質訪問控制功能的模塊。

MAC地址

6個八位字節的標識,代表以太網節點的物理地址。每個以太網幀都包含源地址和目標地址, 兩者都是MAC地址。

MDI

介質相關接口或管理數據輸入。

MDO

管理數據輸出。

MDIO

管理數據輸入/輸出。

MII

介質無關接口:MAC和PHY之間的標準4位接口,用于傳輸TX和RX幀數據。在10 Mbps模式 下,MII以2.5 MHz運行;在100 Mbps模式下,MII以25 MHz運行。

MIIM

MII管理:用于訪問PHY寄存器的MII邊帶信號集。

OUI

組織唯一標識符:MAC地址的前三個八位字節稱為OUI,通常分配給組織或公司。Microchip的OUI為00-04-A3h。

八位字節

在以太網術語中,表示一個8位字節。

數據包緩沖區

存儲所有發送和接收數據包(幀)的物理或虛擬存儲器。

PHY

實現以太網物理層的模塊。

RAM

隨機訪問存儲器(通常為易失性存儲器)。

接收緩沖區

數據包緩沖區的邏輯部分,用于存儲接收到的數據包。

RX

接收

SA

源地址:以太網幀的源地址字段,共6個八位字節。

SFD

幀起始分隔符:以太網幀中用于標記幀起始的單個八位字節字段。

SPI

串行外設接口。

SSD

流起始分隔符:在100 Mbps以太網中,前導碼的第一個八位字節稱為SSD,其編碼方式與前 導碼的其余部分不同。

站地址

站地址是以太網節點的MAC地址。通常將該地址與接收到的以太網幀中的目標地址進行比 較,以確定是否應接收該幀。在發送端,通常將該地址作為以太網幀的源地址發送。

發送緩沖區

數據包緩沖區的邏輯部分,用于存儲要發送的數據包。

TX

發送。

RMII

精簡的介質無關接口:MII的2位版本。

SMII

串行介質無關接口:MII的1位版本。

NRZI

不歸零反相:二進制代碼,信號跳變表示邏輯1,無跳變表示邏輯0。


通過掌握這些術語,您可以更輕松地理解以太網的技術細節。


以太網模型與數據封裝


以太網的協議棧模型是其核心架構之一。它定義了從物理層到應用層的完整通信流程。在數據傳輸過程中,以太網幀會按照協議棧的要求進行封裝和解封裝,確保數據能夠準確無誤地傳遞到目標設備。


以太網的模型,如下圖示:

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以下是以太網協議棧和數據封裝的示意圖:

wKgZPGhGUo6AG1hFAACz6mJQUpQ583.jpg


總結與展望


通過本文的介紹,您已經對以太網的基礎知識有了初步了解。未來,我們將進一步探討以太網協議棧和數據封裝的細節,幫助您深入掌握這一關鍵技術。


如果您對本文內容有任何建議或想法,歡迎在評論區留言。讓我們共同努力,為中國高科技的自主可控貢獻一份力量!

加油!ヾ(?°?°?)??**

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