4、以太网网络基础与搭建指南

以太网网络基础与搭建指南

1. 以太网帧结构与基本概念

以太网帧由数据和前置的头部组成，数据字段只要满足长度要求，其内容并不受以太网帧的限制。数据字段的内容也被称为消息，数据有效负载或消息体是指消息减去数据字段中的任何头部或其他补充信息。

以太网帧效率与数据字节数相关，具有完整1500数据字节的帧最为高效，因为其开销仅26字节，占比不到2%。相反，只有一个数据字节加上26字节头部和45字节填充的帧，开销达71字节。以太网帧不包括前导码和帧起始位时，至少为512位（64字节），这是包含最少46个数据字节的帧大小，接收接口会忽略小于此最小尺寸的帧。

帧校验序列（FCS）字段用于接收接口检测接收到的帧中的错误。网络中的电气噪声或其他问题可能会损坏帧的内容，接收接口通过使用帧校验序列字段中的32位循环冗余校验（CRC）值来检测损坏的数据。发送接口对要发送的字节执行循环冗余校验计算，并将结果放在帧校验序列字段中，接收接口对接收到的字节执行相同计算，若结果匹配，则帧内容大概率与发送时相同。以太网控制器的硬件通常在两端执行CRC计算，检测到错误时，控制器通常会在状态寄存器中设置一个位。

2. 媒体访问控制

在使用半双工接口的以太网网络中，同一时间只能有一个接口进行传输，因此接口需要一种方法来决定何时可以传输，这种决定谁能传输的方法被称为媒体访问控制。

实现媒体访问控制有多种方式：
- 主从控制 ：在一些网络中，一台计算机作为主设备，其他计算机只有在获得主设备的许可后才能传输，如USB接口采用这种方式。
- 令牌传递 ：在令牌传递网络中，