实验4 IEEE 802.3协议分析和以太网
ieee802.3标准使用的编码方法
IEEE 802.3标准是一个网络通信协议标准，它规定了以太网技术的物理层和数据链路层的实现方式。
在这个协议标准中，使用了一系列的编码方法来实现数据的传输和接收。
本文将介绍IEEE 802.3标准使用的编码方法，并对这些方法进行详细的解析和分析。
1. Manchester编码Manchester编码是一种常用的线路编码方法，它将每个数据位转换成一个高低电平的信号。
在Manchester编码中，0被表示为高电平跟随一个低电平，1被表示为低电平跟随一个高电平。
这种编码方式具有很好的时钟恢复性能，且能够通过相邻信号的边缘来确定数据位的边界。
在IEEE 802.3标准中，Manchester编码被用于10BASE-T和10BASE2等传输介质中。
2. 4B/5B编码4B/5B编码是一种将4位数据转换成5位代码的编码方式。
在这种编码方法中，每个4位数据被映射成一个5位不等的编码，以确保编码后的数据满足特定的传输要求。
这种编码方法的主要作用是确保数据传输的可靠性和线路的平衡性。
在IEEE 802.3标准中，4B/5B编码被用于100BASE-TX和1000BASE-X等传输介质中。
3. 8B/10B编码8B/10B编码是一种将8位数据转换成10位代码的编码方式。
在这种编码方法中，每个8位数据被映射成一个10位不等的编码，以确保编码后的数据满足特定的传输要求。
这种编码方法的主要作用是确保数据传输的可靠性和线路的平衡性。
在IEEE 802.3标准中，8B/10B编码被用于1000BASE-T等传输介质中。
4. ScramblingScrambling是一种通过伪随机序列对数据进行混淆的方法。
在这种编码方式中，发送端通过一个伪随机序列对数据进行处理，然后再发送到接收端进行解码。
这种编码方法的主要作用是降低数据中的直流分量，以减少传输线上的干扰。
在IEEE 802.3标准中，Scrambling被用于高速以太网的传输介质中。
ieee802
ieee802.3的工作原理IEEE 802.3是以太网标准的一部分，下面是其工作原理的简要概述：1. 时分多路复用（Time Division Multiplexing，TDM）：IEEE 802.3使用时分多路复用（TDM）技术，将传输介质（如双绞线、光纤等）分割为时间片段，每个时间片段都被分配给一个节点或设备进行通信。
2. 碰撞检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）：在共享介质（如以太网中的同轴电缆）上，多个节点可以同时发送数据。
但当两个节点同时发送数据时会发生碰撞，因此IEEE 802.3使用碰撞检测机制来解决这个问题。
节点在发送数据前会先侦听传输媒介上是否有其他节点正在发送数据，如果检测到碰撞，则会终止发送并等待一段时间后重新发送。
3. 数据帧结构：IEEE 802.3定义了以太网数据帧的结构，它包括前导码、目的MAC地址、源MAC地址、长度/类型字段、数据字段和帧校验序列等。
这些字段具体定义了数据帧的各部分作用，以及如何进行帧的识别、校验和处理。
4. 数据帧传输：当节点发送数据时，它会将数据封装为一个数据帧，并通过物理介质发送出去。
接收方节点侦听传输媒介，并根据目的MAC地址判断是否接收该数据帧，如果是，则进行数据解封装，并交给上层协议进行处理。
5. MAC地址：以太网中的每个设备都有一个唯一的MAC地址，用于在网络中唯一标识该设备。
节点在发送数据时，会使用目的MAC地址来指定数据帧的接收方，而源MAC地址则用于标识数据帧的发送方。
总而言之，IEEE 802.3通过时分多路复用、碰撞检测等机制，以及定义数据帧的结构和传输方法，实现了节点之间的通信。
这种基于MAC地址的以太网技术被广泛应用于局域网（LAN）和广域网（WAN）等网络环境中。
IEEE 802.3标准及以太网
§4 帧结构
以太网的帧结构
单位：
字节
7 1 2/6
先导字段
目的地
1010101
址
0 帧开始字符10101011
2/6 2
0~1500
源地址
数据
类型：表示上层使用的协议 如IP协议为800H，ARP协议为07FDH
❖ 前四次竞争都冲突的概率为：1 x 0.5 x 0.25 x 0.125 = 0.015625=1/24×(4-1)/2
对于两个站点的第j次竞争，发生在第i次冲 突之后，j=i+1，站点会在[0,2j-1)或[0,2i)范围 选择等待时隙。 其发生冲突的概率=1/2j-1=1/2i
前j次竞争都冲突的概率= 1×1/2×…×1/2j-1=1/2(j-1)×j/2=1/2i×(i+1)/2
帧结构字段说明
两个地址 数据字段长度和校验和 填充字段
两个地址
目的地址和源地址都允许为2字节或6字节，在10M bps 的基带以太网中是6字节
目的地址最高位为0：普通地址 1：多点发送（多播,Multicast）
目的地址全1：广播发送（Broadcast） 目的地址次高位(第46位)用来标识局部地址还是全局地
❖ 第三次竞争，即第二次冲突后：A、B都将在0、1、2、3之间选择，选择的 组合有：00、01、02、03、10、11、12、13、20、21、22、23、30、31、 32、33共16种，其中00、11、22、33将再次冲突，所以第三次竞争时，冲 突的概率为0.25=1/22
❖ 第四次竞争，即第三次冲突后：A、B都将在0、1、2、3、4、5、6、7之间 选择，选择的组合共有64种，其中00、11、… …、77将再次冲突，所以第 四次竞争时，冲突的概率为0.125=1/23
IEEE_802.3和以太网
IEEE 802.3和以太网OSI参考模型(Open System Interconnect Reference Model，开放系统互联参考模型) :A seven layer abstract reference model for communications protocols in which each layer performs a specific task. The intent of the model is to allow different vendors on different hardware to communicate with each other at the same layer. The seven layers are physical, data link, network, transport, session, presentation, and application.一种通信协议的7层抽象的参考模型，其中每一层执行某一特定任务。
该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。
这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。
IEEE 802.3委员会的工作范畴是在OSI参考模型(Open System Interconnect Reference Model，开放系统互联参考模型)下面的物理层和数据链路层。
物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口（RGMII / GMII / MII）。
数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能。
这两层的每一层又分成若干子层和接口。
下图显示了IEEE 802.3 Local and metropolitan area networks标准Part 3: Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layer specifications规定的以太网的子层和接口。
实验4ieee802.3协议分析和以太网
实验四IEEE 协议分析和以太网一、实验目的1、分析协议2、熟悉以太网帧的格式二、实验环境与因特网连接的计算机网络系统；主机操作系统为windows；Ethereal、IE 等软件。
三、实验步骤（注：本次实验先完成前面的“1 俘获并分析以太网帧”，并回答好后面的第1-10 题，完成后看书学习一下arp的相关内容）1、俘获并分析以太网帧（1）清空浏览器缓存（在IE窗口中，选择“工具/Internet选项/删除文件”命令）。
（2）启动Ethereal，开始分组俘获。
（3）在浏览器的地址栏中输入：，浏览器将显示冗长的美国权力法案。
（4）停止分组俘获。
首先，找到你的主机向服务器发送的HTTP GET报文的分组序号，以及服务器发送到你主机上的HTTP 响应报文的序号。
其中，窗口大体如下。
选择“Analyze->Enabled Protocols”，取消对IP复选框的选择，单击OK （不这样设置也可，建议先不要这样操作）。
窗口如下。
（5）选择包含HTTP GET报文的以太网帧，在分组详细信息窗口中，展开Ethernet II信息部分。
根据操作，回答“四、实验报告内容”中的1-5题（6）选择包含HTTP 响应报文中第一个字节的以太网帧，根据操作，回答“四、实验报告内容”中的6-10题2、ARP（1）利用MS-DOS命令：arp 或 c:\windows\system32\arp查看主机上ARP缓存的内容。
根据操作，回答“四、实验报告内容”中的11题。
（2）利用MS-DOS命令：arp -d * 清除主机上ARP缓存的内容。
（3）清除浏览器缓存。
（4）启动Ethereal，开始分组俘获。
（5）在浏览器的地址栏中输入：，浏览器将显示冗长的美国权力法案。
（6）停止分组俘获。
选择“Analyze->Enabled Protocols”，取消对IP复选框的选择，单击OK。
窗口如下。
根据操作，回答“四、实验报告内容”中的12-15题。
(完整word版)IEEE802标准和以太网 实验报告
实验报告实验中心（室）：计算机工程实验教学中心实验分室：计算机网络基础实验课程：计算机网络与互联网实验项目名称：IEEE802标准和以太网专业：计算机科学与技术（网络工程）年级：2014级姓名：刘成学号：20140657031105 日期：2016年11月3日一．实验目的1. 掌握以太网的报文格式2. 掌握MAC 地址的作用3. 掌握MAC 广播地址的作用4. 掌握LLC 帧报文格式5. 掌握协议编辑器和协议分析器的使用方法6. 掌握协议栈发送和接收以太网数据帧的过程二．实验环境三．实验内容练习 1 领略真实的MAC 帧各主机打开工具区的“拓扑验证工具”，选择相应的网络结构，配置网卡后，进行拓扑验证，如果通过拓扑验证，关闭工具继续进行实验，如果没有通过，请检查网络连接。
本练习将主机 A 和 B 作为一组，主机 C 和 D 作为一组，主机 E 和 F 作为一组。
现仅以主机A、B 所在组为例，其它组的操作参考主机A、B 所在组的操作。
1. 主机B 启动协议分析器，新建捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ICMP 协议）。
2. 主机A ping 主机B，察看主机B 协议分析器捕获的数据包，分析MAC 帧格式。
3. 将主机B 的过滤器恢复为默认状态。
练习 2 理解MAC 地址的作用本练习将主机 A 和 B 作为一组，主机 C 和 D 作为一组，主机 E 和 F 作为一组。
现仅以主机A、B 为例，其它组的操作参考主机A、B 的操作。
1. 主机B 启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（源MAC 地址为主机A 的MAC 地址）。
2.主机A ping 主机B。
3.主机B 停止捕获数据，在捕获的数据中查找主机A 所发送的ICMP 数据帧，并分析该帧内容练习 3 编辑并发送MAC 广播帧本练习将主机A 、B、C、D、E、F 作为一组进行实验。
1. 主机 E 启动协议编辑器。
2. 主机 E 编辑一个MAC 帧：目的MAC 地址：FFFFFF-FFFFFF 源MAC 地址：主机 E 的MAC 地址协议类型或数据长度：大于0x0600 数据字段：编辑长度在46—1500 字节之间的数据 3. 主机A、B、C、D、F 启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（源MAC 地址为主机 E 的MAC 地址）。
IEEE 802.3 局域网协议
以太网Ethernet：IEEE 802.3 局域网协议（Ethernet LAN protocols as defined in IEEE 802.3 suite）以太网协议是由一组IEEE 802.3 标准定义的局域网协议集。
在以太网标准中，有两种操作模式：半双工和全双工。
半双工模式中，数据是通过在共享介质上采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协议实现传输的。
它的主要缺点在于有效性和距离限制，链路距离受最小MAC 帧大小的限制。
该限制极大的降低了其高速传输的有效性。
因此，引入了载波扩展技术来确保千兆位以太网中MAC 帧的最小长度为512 字节，从而达到了合理的链路距离要求。
当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种：•10 Mbps －10Base-T 以太网•100 Mbps －快速以太网•1000 Mbps －千兆位以太网（802.3z）•10 千兆位以太网－IEEE 802.3ae本文我们主要讨论以太网的总体概况。
有关快速以太网、千兆位以太网以及10 千兆位以太网的具体内容将在其它文档中另作介绍。
以太网系统由三个基本单元组成：1物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；2介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；3以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
在所有IEEE 802 协议中，ISO 数据链路层被划分为两个IEEE 802 子层，介质访问控制（MAC）子层和MAC －客户端子层。
IEEE 802.3 物理层对应于ISO 物理层。
MAC 子层有两个基本职能：•数据封装，包括传输之前的帧组合和接收中、接收后的帧解析/ 差错检测。
•介质访问控制，包括帧传输初始化和传输失败恢复。
介质访问控制（MAC）－客户端子层可能是以下一种：•逻辑链路控制（LLC），提供终端协议栈的以太网MAC 和上层之间的接口，其中LLC 由IEEE 802.2 标准定义。
IEEE802.3 协议简介word版本
I E E E802.3协议简介IEEE802.3局域网协议IEEE 802.3 局域网协议（Ethernet LAN protocols as defined in IEEE 8 02.3 suite）简介以太网协议是由一组 IEEE 802.3 标准定义的局域网协议集。
在以太网标准中，有两种操作模式：半双工和全双工。
半双工模式中，数据是通过在共享介质上采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协议实现传输的。
它的主要缺点在于有效性和距离限制，链路距离受最小 MAC 帧大小的限制。
该限制极大的降低了其高速传输的有效性。
因此，引入了载波扩展技术来确保千兆位以太网中 MAC 帧的最小长度为 512 字节，从而达到了合理的链路距离要求。
传输速率当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种：10 Mbps － 10Base-T 以太网100 Mbps －快速以太网1000 Mbps －千兆位以太网（802.3z）10 千兆位以太网－ IEEE 802.3ae本文我们主要讨论以太网的总体概况。
有关快速以太网、千兆位以太网以及万兆位以太网的具体内容将在其它文档中另作介绍。
基本组成以太网系统由三个基本单元组成：物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
在所有 IEEE 802 协议中，ISO 数据链路层被划分为两个 IEEE 802 子层，介质访问控制（MAC）子层和 MAC －客户端子层。
IEEE 802.3 物理层对应于 ISO 物理层。
MAC 子层有两个基本职能：数据封装，包括传输之前的帧组合和接收中、接收后的帧解析 / 差错检测。
介质访问控制，包括帧传输初始化和传输失败恢复。
介质访问控制（MAC）－客户端子层可能是以下一种：逻辑链路控制（LLC），提供终端协议栈的以太网 MAC 和上层之间的接口，其中 LLC 由 IEEE 802.2 标准定义。
以太网概念、IEEE802.3和TCPIP协议
以太网概念、IEEE802.3和TCPIP协议标签：以太网IEEE802.3TCP/IP(1)以太网:xxxx年:美国施乐(Xerox)公司的PaloAlto研究中心研制成功[METC76]，该网采用无源电缆作为总线来传送数据帧，故以传播电磁波的“以太(Ether)”命名。
xxxx年：美国施乐(Xerox)公司+数字装备公司(Digital)+英特尔(Intel)公司联合推出以太网(EtherNet)规约[ETHE80]xxxx年：修改为第二版，DIXEthernetV2因此：“以太网”应该是特指“DIXEthernetV2”所描述的技术。
(2)IEEE802.3xxxx年代初期:美国电气和电子工程师学会IEEE802委员会制定出局域网体系结构,即IEEE802参考模型.IEEE802参考模型相当于OSI模型的最低两层:xxxx年：IEEE802委员会以美国施乐(Xerox)公司+数字装备公司(Digital)+英特尔(Intel)公司提交的DIXEthernetV2为基础，推出了IEEE802.3IEEE802.3又叫做具有CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)的网络。
CSMA/CD是IEEE802.3采用的媒体接入控制技术，或称介质访问控制技术。
因此:IEEE802.3以“以太网”为技术原形，本质特点是采用CSMA/CD的介质访问控制技术。
“以太网”与IEEE802.3略有区别。
但在忽略网络协议细节时,人们习惯将IEEE802.3称为”以太网”。
与IEEE802有关的其它网络协议：IEEE802.1—概述、体系结构和网络互连，以及网络管理和性能测量。
IEEE802.2—逻辑链路控制LLC。
最高层协议与任何一种局域网MAC子层的接口。
IEEE802.3—CSMA/CD网络，定义CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规范。
IEEE802.4—令牌总线网。
定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。
以太网和IEEE 802.3协议.
学习步骤
1 步骤一
阅读文字材料，了解以
太网的概念 、以太网与 IEEE802.3区别。
3 步骤三
来做习题，进一步考察
是否掌握知识点内容。
2 步骤二
学习主要内容，掌握
以太网的工作原理。
4 步骤四
浏览学习案例，拓展
自己的知识结构。
主要内容:
以太网的概念 以太网的工作原理 以太网与IEEE802.3区别 IEEE802.3标准
粗以太网电缆
收发器 终止器 AUI电缆
三台计算机和内置的网卡分别通过粗缆和AUI电缆连接形成的以太网
采用粗同轴电缆的以太网需要的硬件
①网络接口卡(NIC)：插在工作站的插槽上，实现数据 链路层及部分物理层的功能，主要有数据封装、链路 管理、编码与解码。
②收发器：沿电缆发送和接收信号，另外还完成载波监 听和冲突检测的功能。
以太网和IEEE 802.3协议
学习目的：
理解以太网的概念 掌握以太网的工作原理 了解以太网与IEEE802.3区别 了解IEEE802.3标准
以太网和IEEE 802.3协议
学习要求：学习本讲后，应该能够
理解以太网的概念 理解以太网的工作原理 了解以太网与IEEE802.3区别 了解IEEE802.3标准
以太网是一种基带总线局域网使用同轴电缆作 为网络介质，采用载波多路访问和冲突检测 (CSMA/CD)机制，数据传输速率达到10 Mb/s。
Ethernet Segment
以太网结构
以太网采用广播机制，所有与网络连接 的工作站都可以看到网络上传递的数据。 通过查看包含在帧中的目标地址，确定 是否进行接收或放弃。如果查明数据是 发给自己的，工作站将会接收数据并传 递给高层协议进行处理。
以太网Ethernet IEEE802.3
以太网Ethernet IEEE802.3以太网是一种总路线型局域网，采用载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD介质访问控制方法。
1、载波监听多路访问CSMA的控制方案:(1)一个站要发送，首先需要监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。
(2)如果介质是空闲的，则可以发送。
(3)如果介质忙，则等待一段间隔后再重试。
坚持退避算法:(1)非坚持CSMA:假如介质是空闲的，则发送;假如介质是忙的，等待一段时间，重复第一步。
利用随机的重传时间来减少冲突的概率，缺点:是即使有几个站有数据发送，介质仍然可能牌空闲状态，介质的利用率较低。
(2)1-坚持CSMA:假如介质是空闲的，则发送;假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，立即发送;假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。
缺点:假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免的。
(3)P-坚持CSMA:假如介质是空闲的，则以P的概率发送，而以(1-P)的概率延迟一个时间单位，时间单位等于最大的传播延迟时间;假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲，重复第一步;假如发送被延迟一个时间单位，则重复第一步。
2、载波监听多路访问/冲突检测这种协议广泛运用在局域网内，每个帧发送期间，同时有检测冲突的能力，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串阻塞信号，通知总线上各站冲突已经发生，这样通道的容量不致因白白传送已经损坏的帧而浪费。
冲突检测的时间:对基带总线，等于任意两个站之间最大的传播延迟的两倍;对于宽带总线，冲突检测时间等于任意两个站之间最大传播延迟时间的四倍。
3、二进制退避算法:(1)对每个帧，当第一次发生冲突时，设置参量为L=2;(2)退避间隔取1-L个时间片中的一个随机数，1个时间片等于2a;(3)当帧重复发生一次冲突时，则将参量L加倍;(4)设置一个最大重传次数，则不再重传，并报告出错。
IEEE802.3 协议简介
I E E E802.3协议简介(总3页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-局域网协议IEEE 局域网协议（Ethernet LAN protocols as defined in IEEE suite）简介以太网协议是由一组 IEEE 标准定义的局域网协议集。
在以太网标准中，有两种操作模式：半双工和全双工。
半双工模式中，数据是通过在共享介质上采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协议实现传输的。
它的主要缺点在于有效性和距离限制，链路距离受最小 MAC 帧大小的限制。
该限制极大的降低了其高速传输的有效性。
因此，引入了载波扩展技术来确保千兆位以太网中 MAC 帧的最小长度为 512 字节，从而达到了合理的链路距离要求。
传输速率当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种：10 Mbps － 10Base-T 以太网100 Mbps －快速以太网1000 Mbps －千兆位以太网（）10 千兆位以太网－ IEEE本文我们主要讨论以太网的总体概况。
有关快速以太网、千兆位以太网以及万兆位以太网的具体内容将在其它文档中另作介绍。
基本组成以太网系统由三个基本单元组成：物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
在所有 IEEE 802 协议中，ISO 数据链路层被划分为两个 IEEE 802 子层，介质访问控制（MAC）子层和 MAC －客户端子层。
IEEE 物理层对应于 ISO 物理层。
MAC 子层有两个基本职能：数据封装，包括传输之前的帧组合和接收中、接收后的帧解析 / 差错检测。
介质访问控制，包括帧传输初始化和传输失败恢复。
介质访问控制（MAC）－客户端子层可能是以下一种：逻辑链路控制（LLC），提供终端协议栈的以太网 MAC 和上层之间的接口，其中 LLC 由 IEEE 标准定义。
IEEE802.3 协议简介
IEEE802.3局域网协议IEEE 802.3 局域网协议（Ethernet LAN protocols as defined in IEEE 802.3 sui te）简介以太网协议是由一组IEEE 802.3 标准定义的局域网协议集。
在以太网标准中，有两种操作模式：半双工和全双工。
半双工模式中，数据是通过在共享介质上采用载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协议实现传输的。
它的主要缺点在于有效性和距离限制，链路距离受最小MAC 帧大小的限制。
该限制极大的降低了其高速传输的有效性。
因此，引入了载波扩展技术来确保千兆位以太网中MAC 帧的最小长度为512 字节，从而达到了合理的链路距离要求。
传输速率当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种：10 Mbps －10Base-T 以太网100 Mbps －快速以太网1000 Mbps －千兆位以太网（802.3z）10 千兆位以太网－IEEE 802.3ae本文我们主要讨论以太网的总体概况。
有关快速以太网、千兆位以太网以及万兆位以太网的具体内容将在其它文档中另作介绍。
基本组成以太网系统由三个基本单元组成：物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
在所有IEEE 802 协议中，ISO 数据链路层被划分为两个IEEE 802 子层，介质访问控制（MAC）子层和MAC －客户端子层。
IEEE 802.3 物理层对应于ISO 物理层。
MAC 子层有两个基本职能：数据封装，包括传输之前的帧组合和接收中、接收后的帧解析/ 差错检测。
介质访问控制，包括帧传输初始化和传输失败恢复。
介质访问控制（MAC）－客户端子层可能是以下一种：逻辑链路控制（LLC），提供终端协议栈的以太网MAC 和上层之间的接口，其中LLC 由IEEE 802.2 标准定义。
IEEE802.3协议简介
IEEE802.3协议简介IEEE802.3 局域网协议IEEE 802.3 局域网协议 ( Ethernet LAN protocols as defined in IEEE 802.3 suite )简介512 字节，从而达到了合理的链路距离要求。
传输速率当前定义在光纤和双绞线上的传输速率有四种：10 Mbps － 10Base-T 以太网 100 Mbps －快速以太网1000 Mbps －千兆位以太网（ 802.3z ） 10 千兆位以太网－IEEE 802.3ae本文我们主要讨论以太网的总体概况。
有关快速以太网、千兆位以太网以及万兆位以太网的具体内容将在其它文档中另作介绍。
基本组成以太网系统由三个基本单元组成：物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
在所有IEEE 802 协议中，ISO 数据链路层被划分为两个IEEE 802 子层，介质访问控制（ MAC ）子层和 MAC －客户端子层。
IEEE 802.3 物理层对应于SO 物理层。
MAC 子层有两个基本职能：数据封装，包括传输之前的帧组合和接收中、接收后的帧解析/ 差错检测。
介质访问控制，包括帧传输初始化和传输失败恢复。
介质访问控制（ MAC ）－客户端子层可能是以下一种：逻辑链路控制（ LLC ），提供终端协议栈的以太网 MAC 和上层之间的接口，其中 LLC 由 IEEE802.2 标准定义。
以太网协议是由一组 IEEE 802.3 标准定义的局域网协议集。
在以太网标准中，享介质上采用载式：半双工和全双工。
半双工模式中，数据是通过在共问 /冲突检测（ CSMA/CD ）协议实现传输的。
它的主要和距离限制，链路距离受最小 MAC 帧大小的限制。
该限制极大的降的有效性。
因此，引入了载波扩展技术来确保千兆位以太有两种操作模波监听多路访网中 MAC缺点在于有效性低了其高速传输帧的最小长度为网桥实体，提供 LANs 之间的 LAN-to-LAN 接口，可以使用同种协议(如以太协议结构10/100 Mbps 以太网中的基本 IEEE 802.3 MAC 数据格式如下：7 1 6 6 2 46-1500 bytes 4 bytesPre SFD DA SA Length Type Data unit + pad FCSPreamble ( Pre )— 7字节。
ieee802.3 phy原理
IEEE 802.3 PHY原理一、概述IEEE 802.3是一种局域网协议，也被称为以太网协议，它定义了一系列物理层和数据链路层的标准，以实现数据在局域网中的传输。
PHY （Physical Layer）是物理层的缩写，它主要负责将数字信号转换为模拟信号，并在传输介质中传输数据。
本文将对IEEE 802.3 PHY的原理进行详细介绍。
二、IEEE 802.3 PHY的工作原理1. 编解码在IEEE 802.3 PHY中，数字信号需要被编码为模拟信号进行传输。
编码的过程中，会根据信号的特性将数字信号变换为模拟信号，并添加适当的控制信息。
在接收端，模拟信号需要被解码为数字信号。
这个过程需要严格按照IEEE 802.3定义的编解码规范进行来保证数据的准确传输。
2. 传输介质的选择在IEEE 802.3 PHY中，传输介质的选择非常重要。
传输介质的物理特性会对数据传输速率、传输距离等参数产生影响。
PHY需要根据具体的传输需求选择适当的传输介质，并根据IEEE 802.3标准进行参数配置。
3. 数据的调制解调在传输介质中，数据需要经过调制解调的过程。
这个过程会将数字信号转换为模拟信号，并进行传输。
在接收端，需要对模拟信号进行解调以恢复原始的数字信号。
在这个过程中，PHY需要根据IEEE 802.3的标准进行调制解调的参数配置。
4. 时钟和同步在数据的传输过程中，时钟同步非常重要。
PHY需要保持发送端和接收端的时钟同步，以确保数据的准确传输。
在这个过程中，需要进行时钟信号的发送和接收，并实时调整时钟信号的频率与相位，以保持两端的时钟同步。
5. 故障检测与诊断在数据的传输过程中，会出现各种故障情况。
PHY需要具备故障检测与诊断功能，能够及时发现问题，并根据IEEE 802.3的标准对故障进行诊断和处理。
这包括对传输介质的故障、编解码的故障、调制解调的故障等情况。
6. 电磁干扰的抑制在传输介质中，会存在各种电磁干扰的情况。
802.3协议
802.3协议第一篇：802.3协议802.3802.3 通常指以太网。
一种网络协议。
描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法，在多种物理媒体上以多种速率采用CSMA/CD访问方式，对于快速以太网该标准说明的实现方法有所扩展。
DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。
严格说来，“以太网”应当是指符合DIX Ethernet V2 标准的局域网。
早期的IEEE 802.3描述的物理媒体类型包括：10Base2、10Base5、10BaseF、10BaseT和10Broad36等；快速以太网的物理媒体类型包括：100 BaseT、100BaseT4和100BaseX等。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：逻辑链路控制 LLC(Logical Link Control)子层媒体接入控制 MAC(Medium Access Control)子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC 子层来说都是透明的。
由于TCP/IP 体系经常使用的局域网是DIX Ethernet V2 而不是802.3 标准中的几种局域网，因此现在802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。
很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。
MAC子层的数据封装所包括的主要内容有：数据封装分为发送数据封装和接收数据封装两部分，包括成帧、编制和差错检测等功能。
数据封装的过程：当LLC子层请求发送数据帧时，发送数据封装部分开始按MAC子层的帧格式组帧：（1）将一个前导码P和一个帧起始定界符SFD附加到帧头部分；（2）填上目的地址、源地址、计算出LLC数据帧的字节数并填入长度字段LEN；（3）必要时将填充字符PAD附加到LLC数据帧后；（4）求出CRC校验码附加到帧校验码序列FCS中；（5）将完成封装后的MAC帧递交MIAC子层的发送介质访问管理部分以供发送；接收数据解封部分主要用于校验帧的目的地址字段，以确定本站是否应该接受该帧，如地址符合，则将其送到LLC子层，并进行差错校验。
以太网(IEEE 802.3)
《网络协议》实验报告实验名称：以太网（IEEE 802.3）组别机器号：第六组班级：网络工程13-3班学号：****************指导教师：***成绩：一、实验目的1．掌握以太网的报文格式2．掌握MAC地址的作用3．掌握MAC广播地址的作用4．掌握LLC帧报文格式5．掌握协议编辑器和协议分析器的使用方法6．掌握协议栈发送和接收以太网数据帧的过程二、实验环境实验拓扑结构：MAC：002511-5397A2三、实验内容1．领略真实的MAC帧2．理解MAC地址的作用3．编辑并发送MAC广播帧4．编辑并发送LLC帧四、实验过程及结果分析1．领略真实的MAC帧本实验主机A和B（主机C和D，主机E和F）一组进行。
（1）主机B启动协议分析器，新建捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（提取ICMP 协议）。
（2）主机A ping 主机B，察看主机B协议分析器捕获的数据包，分析MAC帧格式。
（3）将主机B的过滤器恢复为默认状态。
图1-1图1-22．理解MAC地址的作用本实验主机A、B、C、D、E、F一组进行。
（1）主机B、D、E、F启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（源MAC地址为主机A的MAC地址）。
（2）主机A ping 主机C。
（3）主机B、D、E、F上停止捕获数据，在捕获的数据中查找主机A所发送的ICMP 数据帧，并分析该帧内容。
图2-1主机F没有收到主机A所发送的ICMP数据帧。
3．编辑并发送MAC广播帧本练习主机A、B、C、D、E、F一组进行实验。
（1）主机E启动协议编辑器。
（2）主机E编辑一个MAC帧①目的MAC地址：FFFFFF-FFFFFF②源MAC地址：主机E的MAC地址③协议类型或数据长度：大于0x0600④数据字段：编辑长度在46—1500字节之间的数据（3）主机A、B、C、D、F启动协议分析器，打开捕获窗口进行数据捕获并设置过滤条件（源MAC地址为主机E的MAC地址）。
4-3 IEEE 802.3标准及以太网
交互问题
二进制指数后退算法的最终效果是，让随 着冲突次数的增加，站点再发生冲突的概 率____。（ ） A.不变 B.增加 C.减少
谢谢
20
14
§5 最短帧长问题
为什么帧的最短长度为64个字节？ 为了确认发送帧是否正确到达终点，必须保证可能的冲突信 号返回时帧的发送尚未结束，如在2 内没有冲突信号返回， 则发送成功，如果发送端在2时间内发送帧已经发送结束， 则无法检测冲突，即最短帧长应与2相当 51.2μs×10M=512bit
数据字段长度和校验和
指明数据的字节数，数据字段长度
允许为0
4个字节共32位的CRC码
13
填充字段
为保证帧的最短长度为64个字节
即：在数据字段长度为0时
两个地址（12字节）+ 长度（2个字节）+ 填充字节+校 验和（4个字节）= 64 18字节+ 填充字节 = 64
填充字节 = 46
所以填充字节为：0 ~ 46字节
在一个时隙的起始处，两个CSMA/CD站点同
对于两个站点的第j次竞争，发生在第i次冲 突之后，j=i+1，站点会在[0,2j-1)或[0,2i)范 围选择等待时隙。 其发生冲突的概率=1/2j-1=1/2i 前j次竞争都冲突的概率= 1×1/2×…×1/2j-1=1/2(j-1)×j/2=1/2i×(i+1)/2
在极限条件下，802.3局域网中两个收发器间（允许接4个中继器） 的最大距离为2500 m，往返5000 m，同轴电缆的时延特性为5 s/km（相当于电磁波以2/3的光速在电缆上传播），即如遇冲突， 端到端并返回的时延为25 s。然而，这是理想的时延，考虑到中 继器的额外时延，最坏的情况下取估计时延为 45 s，再加上强化 冲突需发送48 bit，接收方要接收到48 bit后才确认冲突，即再增 加4.8 s，共49.8 s，所以通常以太网取51.2 s为争用期的时间 长度（传输512 bit，即64字节的时间），即帧的长度至少为64个 15 字节
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实验四IEEE 802.3协议分析和以太网
一、实验目的
1、分析802.3协议
2、熟悉以太网帧的格式
二、实验环境
与因特网连接的计算机网络系统；主机操作系统为windows；Ethereal、IE 等软件。
三、实验步骤
（注：本次实验先完成前面的“1 俘获并分析以太网帧”，并回答好后面的第1-10 题，完成后看书学习一下arp的相关内容）
1、俘获并分析以太网帧
（1）清空浏览器缓存（在IE窗口中，选择“工具/Internet选项/删除文件”命令）。
（2）启动Ethereal，开始分组俘获。
（3）在浏览器的地址栏中输入：
/ethereal-labs/HTTP-ethereal-lab-file3.html，浏览器将显示冗长的美国权力法案。
（4）停止分组俘获。
首先，找到你的主机向服务器发送的HTTP GET报文的分组序号，以及服务器发送到你主机上的HTTP 响应报文的序号。
其中，窗口大体如下。
选择“Analyze->Enabled Protocols”，取消对IP复选框的选择，单击OK（不这样设置也可，建议先不要这样操作）。
窗口如下。
（5）选择包含HTTP GET报文的以太网帧，在分组详细信息窗口中，展开Ethernet II信息部分。
根据操作，回答“四、实验报告内容”中的1-5题（6）选择包含HTTP 响应报文中第一个字节的以太网帧，根据操作，回答“四、实验报告内容”中的6-10题
2、ARP
（1）利用MS-DOS命令：arp 或c:\windows\system32\arp查看主机上ARP缓存的内容。
根据操作，回答“四、实验报告内容”中的11题。
（2）利用MS-DOS命令：arp -d * 清除主机上ARP缓存的内容。
（3）清除浏览器缓存。
（4）启动Ethereal，开始分组俘获。
（5）在浏览器的地址栏中输入：
/ethereal-labs/HTTP-ethereal-lab-file3.html，浏览器将显示冗长的美国权力法案。
（6）停止分组俘获。
选择“Analyze->Enabled Protocols”，取消对IP复选框的选择，单击OK。
窗口如下。
根据操作，回答“四、实验报告内容”中的12-15题。
四、实验报告内容
在实验的基础上，回答以下问题：
1、你所在主机的48位以太网地址是多少？
2、以太网Frame中目标主机48位的地址是多少？它是
服务器的以太网地址吗？如果不是，该地址是什
么设备的以太网地址？
不是，该地址是路由器的以太网地址
3、给出Frame头部Type字段(2字节)的十六进制值。
标志字段的值是
1有什么含义？（原文：Give the hexadecimal value for the two-byte
Frame type field. What do the bit(s) whose value is 1 mean within the
flag field?）
标志字段的值是1的含义：
URG 紧急指针
ACK 确定序号有效
PSH 接受方应该尽快将此报文段交给应用层
PST 重建链接
SYN 同步序号发起一个链接
FIN 发送端完成发送任务
4、在包含“GET”的以太网帧中，给出16进制数表示的字符“G”的位置
(从Frame的头部开始，以字节为单位)？（原文：How many bytes from the very start of the Ethernet frame does the ASCII “G” in
“GET” appear in the Ethernet f rame?）
如果Frame的头部为顺序1，则G的位置为67
5、在该以太网帧中CRC字段的十六进制值是多少？（注：以太网在末
尾还有个4byte的CRC校验，但是Ethereal把这个剥除了，故没有
显示。
）
以太网的CRC校验，Ethereal把这个剥除了，故没有显示
6 以太网Frmae中的源地址是多少？该地址是你主机的地址吗？是服务器的地址吗？如果不是，该地址是什么设备的以太网地址？
00:50：56：e1:2e:9e
该地址既不是我主机的地址，也不是web服务器的地址，她是网关地址
7 以太网帧的48位目的地址是多少？该地址是你主机的地址吗？
以太网帧的48位目的地址是00:0c:29:75:e5:5b,该地址是我主机的地址
8 给出Frame头部中2-字节Type字段的十六进制值。
9 在包含“OK”的以太网帧中，从该帧的起始处算起，”O”是第几个字
节（以16进制表示）？
由下图可知第15个字节
10 在该以太网帧中CRC字段的十六进制值是多少？（无）
以太网的CRC校验，Ethereal把这个剥除了，故没有显示11写下你主机ARP缓存中的内容。
其中每一列的含义是什么？
以上显示的依次是interface;就是自己主机的IP地址，下面的默认网关的IP地址，后面的十六进制的数是默认网关的地址
12包含ARP请求报文的以太网帧的源地址和目的地址的十六进制值各是多少？
由上图可知源mac 地址是：00:50:56:c0:00:08，目的mac 地址是：FF ：FF ：FF ：FF ：FF ：FF
13给出Frame头部Type字段的十六进制值。
解释其含义。
由上图可知：十六进制的值是：08 06
14从ftp:///innotes/std/std37.txt处下载ARP规范说明。
或在/users/gorry/course/inet-pages/arp.html 处读关于ARP的讨论网页（熟悉ARP协议的话可以不读）。
找出一个请求报文，根据操作回答：
1）opcode字段相对于Frame起始字节的位置？
(0×0001)
2) 形成ARP请求报文的以太网帧中，ARP payload部分opcode字
段的值是多少？
由上图可知opcode 的值是00 01
3) 在ARP报文中是否包含发送方的IP地址？
ARP报文中包含发送方的IP地址，但是是默认网关的IP地址。
4）ARP请求报文中，“请求”出现在哪？（原文：Where in the ARP request does the “question” appear – the Ethernet address of the
machine whose corresponding IP address is being queried?）
15 现在找出一个对ARP请求作出响应的应答包，回答下列问题：1）opcode字段相对于Frame起始字节的位置？
(0×0001)
2) 形成ARP响应报文的以太网帧中，ARP payload部分opcode字
段的值是多少？
由上图可知opcode 的值是00 01
3) 与上述ARP请求相对应的arp报文中，“应答”出现在什么位置？
（原文：Where in the ARP message does the “answer” to the earlier ARP request appear – the IP address of the machine having the
Ethernet address whose corresponding IP address is being queried?）
16包含ARP应答报文的以太网帧中源地址和目的地址的十六进制值各是多少？
包含ARP回答报文的以太网帧中源地址是：192.168.74.1，十六进制值是：c0 a8 4a 01;目的地址是：192.168.74.2,十六进制值是：c0 a8 4a 02。