1.2 以太网基本概念及原理(5)

在设备的网卡中有一个配置寄存器，该寄存器内部保留了该网卡能够支持的工作模式，比如该网卡可以支持100M和10M模式下运行，则把相应的寄存器内容置位。在网卡加电后，如果允许自动协商，则网卡就把自己的配置寄存器内容读出来，编码后发送出去（如下图所示）。

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第1章 概述

1.4.4 集线器运行速率双工模式流量控制…...101001010111000101001101010101…...

图1-3 编码发送

发送的同时，可以接收对端发送过来的自动协商数据。接收到对方发送的自动协商数据后，跟自己的配置寄存器比较，选择自己支持的且一般情况下最优的组合投入运行。比如自己支持全双工模式和100M的速率，对端也支持该配置，则选择的运行模式就是100M全双工，如果对端只支持全双工模式和10M的能力，则运行模式就定为全双工10M模式。如果两端支持的能力集合不相交，则协商不通过，两端设备不能通信。

一旦协商通过，网卡就把该链路置为激活状态，可以传输数据了，如果不能协商通过，则该链路不能使用，不能再进行数据传输。如果两端的设备有一端不支持自动协商，则支持自动协商的一端选择一种默认的方式工作，一般情况下是10M半双工模式。 ??注意：?

如果链路两端的设备有一端不支持自动协商，则支持自动协商的设备选择一种默认的工作方式，比如10M半双工模式运行。这时可能影响了效率，因为不支持自动协商的设备可能支持100M全双工。这时，我们可以禁止自动协商，并手工指定两端设备的运行模式，以增强效率。?

当用双绞线把终端设备进行互连时，需要一个中间设备来进行集中，这个设备就是集线器，所谓的HUB。HUB一般是一个多端口的盒式设备，每个接口可以连接一个终端设备。这样多个设备（比如，12个等）可以通过HUB连接

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第1章 概述

在一起，组成一个星形的网络。需要注意的是，网络在物理上是星形结构的，但在HUB内部还是使用了共享总线的技术，采用CSMA/CD技术进行交互。 HUB可以根据接口的特点进行区分，分为I类HUB和II类HUB。这两类HUB在内部工作模式上没有区别，但因为提供的接口不同而使用于不同的场合。I类HUB只提供一种类型的物理接口，比如只提供五类双绞线接口或只提供三类双绞线接口，或者只提供光纤接口等，而II类HUB则可以提供多种不同类型的接口，可以在一个II类HUB上集成五类双绞线接口和光纤接口等。实际中应用最多的是I类HUB。

传统的HUB都是运行在半双工模式下的，但有一些应用需要在全双工模式下运行，于是人们开发了一种运行在全双工模式下的HUB，即所谓全双工HUB。这种HUB的内部结构还是一条总线，各个终端共享这条总线进行数据交互，所不同的是，全双工HUB在每个接口上预增加了一个缓冲区，如果总线繁忙，终端发送的数据可以暂存在缓冲区里面，等总线空闲之后，再进行传输。连接在全双工HUB上的终端设备工作在全双工模式下。

1.5 物理层总结

到此为止，以太网物理层的一些基础概念已经介绍完毕，在上面介绍的概念中，主要有下面这些需要引起重视（概述中的一些概念也在这里提起）：

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各种物理层标准：10BASE2，10BASE5，10BASE-T，100BASE-TX，100BASE-FX，100BASE-T2，100BASE-T4，1000BASE-CX，1000BASE-SX，1000BASE-LX，1000BASE-TX等物理层标准的含义，100BAST-TX（10BASE-T）的物理层结构，包括接口特性等；

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通过双绞线连接同类型的设备和不同类型的设备：在两种情况下的线序情况，以及为什么这样；

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自动协商：自动协商的基本概念，实现机理，协商内容等，以及支持自动协商和不支持自动协商设备之间的交互情况；

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CSMA/CD访问方式：运行在半双工模式下的设备采用这种方式访问链路，解释这种访问方式的过程以及碰撞避免机制；

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全双工以太网：全双工以太网得以实现的基础，以及其优点等； HUB：I类HUB和II类HUB的概念，全双工HUB的工作机理。

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第2章 数据链路层

第2章 数据链路层

前面的部分讲述了物理层的一些基础概念，在这些概念的基础上，我们再来详细看一下数据链路层的概念。

2.1 数据链路层特点

按照ISO的OSI七层参考模型，互连的各个系统把各个网络功能分七个层次实现，各个层次之间相互独立，互不干扰。这样就可以实现最大限度的开放和灵活性，设备厂家只要按照层次之间的接口生产设备，就可以做到互通。因此，这个七层模型是高效权威的，而且目前大多数网络技术都是参照这个模型进行设计和开发的。

但在以太网体系结构中，七层模型中层次之间互相独立的规则就不适用了，因为开始的时候，以太网采用了一种共享介质的方式来进行数据通信，而不是传统的全双工通信，随着设备的发展，以太网中又引入了全双工模式的通信，在这样两种通信模式并存的情况下，在进行层次间的严格划分就不容易了。

在前面讲述的内容中曾经提到，针对不同的双工模式，提供不同的介质访问方法，在半双工模式下采用的是CSMA/CD的访问方式，而在全双工模式下则可以直接进行收发，不用预先判断链路的忙闲状态。这里需要注意的是，在以太网中，半双工和全双工是物理层的概念，而针对物理层的双工模式提供不同访问方式则是数据链路层的概念，这样就形成了以太网的一个重要特点：数据链路层和物理层是相关的。理解了这个概念，以后的学习中就相对明白了。

2.2 以太网链路层的分层结构

在上面的介绍中知道，以太网的物理层和数据链路层是相关的，针对物理层的不同工作模式（全双工和半双工），需要提供特定的数据链路层来访问。这样导致了数据链路层和物理层有很大的相关性，给设计和应用带来了一些不便。

为了避免这种不便，一些组织和厂家提出了另外一种方式，就是把数据链路层再进行分层，分为逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。这样不同的物理层对应不同的MAC子层，LLC子层则可以完全独立。这样从一定程度上提高了独立性，方便了实现。

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第2章 数据链路层

网络层数据链路层物理层LLC子层MAC子层

图2-4 数据链路层

2.3 MAC子层

MAC子层是物理层相关的，也就是说，不同的物理层有不同的MAC子层来进行访问，比如物理层是工作在半双工模式的双绞线，则相应的MAC子层为半双工MAC，如果物理层是令牌环，则有令牌环MAC来进行访问。在以太网中，主要存在两种MAC：半双工MAC和全双工MAC，分别针对物理层运行模式是半双工和全双工时提供访问。需要注意的，这两种MAC都是集成在网卡中的，网卡初始化的时候一般进行自动协商，根据自动协商的结果决定运行模式，然后根据运行模式选择相应的访问MAC。

2.3.1 半双工MAC子层

当物理层运行在半双工模式下时，数据链路层使用半双工MAC进行访问。半双工MAC跟物理层之间至少存在六种信号进行通信，如下图所示：

HalfDuplexMACPhysical_Layer数据线指示信号冲突和检测信号

图2-5 MAC对物理层的访问

具体工作过程是这样的：当链路层有数据要发送的时候，首先检查链路空闲信号（物理层通过该信号来报告给数据链路层链路是否空闲），如果链路空闲，则通 …… 此处隐藏：1646字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……