2.2.3 IEEE 802.3以太网
以太网是一种产生较早且使用相当广泛的局域网，美国施乐（Xerox）公司于1975年推出了第一个局域网。它因为具有结构简单、工作可靠、易于扩展等优点，所以得到了广泛的应用。
1980年，美国Xerox、DEC与Intel三家公司联合提出了以太网规范，这是世界上第一个局域网的技术标准。后来的以太网国际标准IEEE 802.3就是参照此技术标准建立的，两者基本兼容。为了与后来提出的快速以太网相区别，通常又将这种按IEEE 802.3规范生产的以太网产品简称为以太网。
IEEE 802.3带冲突检测的载波监听多路访问，即CSMA/CD。CSMA/CD是采用争用技术的一种介质访问控制方法。CSMA/CD通常用于总线型拓扑结构和星状拓扑结构的局域网。它的每个站点都能独立决定发送帧，若两个或多个站同时发送，即产生冲突。每个站都能判断是否有冲突发生，如冲突发生，则等待随机时间间隔后重发，以避免再次发生冲突。
CSMA/CD的工作原理可概括为：先听后发，边发边听，冲突停止，随机延迟后重发。具体过程如下：
①如果信道忙，则等待，直到信道空闲。
②如果信道闲，则站点传输数据。
③在发送数据的同时，站点继续监听网络，确认没有其他站点在同一时刻传输数据。
④若发现冲突，则避让一个随机时间再发。
在通信过程中，有可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传输数据。如果两个或多个站点同时发送数据，就会产生冲突。当一个传输结点识别出一个冲突时，它就发送一个拥塞信号，这个信号使得冲突的时间足够长，让其他的结点都能发现。其他结点收到拥塞信号后，都停止传输，等待一个随机产生的时间间隙后重发。
总之，CSMA/CD采用的是一种“有空就发”的竞争型访问策略，因而不可避免地会出现信道空闲时多个站点同时争发的现象，无法完全消除冲突，只能采取一些措施减少冲突，并对产生的冲突进行处理。因此这种协议的局域网环境不适合对实时性要求较强的网络。
（1）以太网的帧结构
以太网的帧结构如表2.1所示。
表2.1 以太网的帧结构
①前导同步码由7个同步字节组成，用于收发之间的定时同步。
②SFD是帧起始定界符。
③目的地址是帧发往的站点地址，每个站点都有自己唯一的地址。
④源地址是发送帧的站点地址。
⑤数据长度是要传输数据的总长度。
⑥协议首部是数据字段的一部分，含有更高层协议嵌入数据字段中的信息。
⑦数据字节的长度为0～1500字节，但必须保证帧不小于64字节，否则就要填入填充字节。
⑧帧校验占用4字节，采用循环冗余校验（cyclic redunclancy check，CRC）码，用于校验帧传输中的差错。
（2）以太网地址
以太网使用的是MAC地址，即IEEE 802.3以太网帧结构中定义的地址。每块网卡出厂时，都被赋予一个MAC地址，网卡的实际地址共有6字节。以太网在物理层可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、光纤等多种传输介质，并且在IEEE 802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准。
（3）以太网MAC子层
以太网是一种总线型局域网，使用的介质访问控制子层方法是CSMA/CD，帧格式采用以太网格式，即802.3帧格式。以太网是基带系统，使用曼彻斯特编码，通过检测通道上的信号存在与否来实现载波检测。
（4）以太网分类
有如下4种正式的10 Mb/s以太网标准：
①10Base－5：最初的粗同轴电缆以太网标准。
②10Base－2：细同轴电缆以太网标准。
③10Base－T：10 Mb/s的双绞线以太网标准。
④10Base－F：10 Mb/s的光缆以太网标准。
5.以太网物理层
以太网在物理层可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、光缆等多种传输介质，并且在IEEE 802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准。