STM32 LWIP实验第一章节--了解以太网

心有猛虎，无所畏惧！

一.了解以太网流程：

借鉴：

https://www.xitongtiandi.net/wenzhang/xp/23235.html

1.什么是以太网

以太网是一种局域网技术！

以太网是基带LAN标准! 什么是LAN？？

以太网采用冲突检测的载波监听多路访问协议(CSMA/CD),速率是10Mpb！

传输介质：同轴电缆。

目前的以太网泛指采用CSMA/CD的局域网。

2.那么什么是CSMA/CD机制呢

CSMA/CD是英文“baiCarrier Sense Mutiple Access Collision detect”的缩写，中文的意思是“载波监听多du路访问/冲突检测zhi”，其工作原理如下：
(1) 若媒体空闲，则传输，否则转(2)。
(2) 若媒体忙，一直监听直到信道空闲，然后立即传输。
(3) 若在传输中监听到干扰，则发干扰信号通知所有站点。

就比如几座房子之间,联系它们的只有一条路(这条路同一时间，只允许一个用户使用)。
当它们每次要出去,也就是局域网里要发送数据时,它们都会先看看也就是检测下这条路有没有人在用,假如有在用的话,就使用一定的方法(退避算法)等待,等到这条路(线路)空闲的时候才开始用(发送数据),在用的时候还通知各个用户(监听线路),告诉它们自己已经在使用这条线路,让它们也使用一定的方法(退避算法)等待。

以太网图解：

以太网和IEEE802.3协议都是由网卡（硬件收发器）实现。

硬件收发器执行物理层的大部分功能，其中包括冲突检测及收发器电缆将收发器连接到工作站上。

IEEE802.3提供了多种电缆规范，10Base5就是其中一种与以太网最为接近的。在这一规范中，连接电缆称作连接单元接口（AUI），网络连接设备称为介质访问单元（MAU）而不再是收发器。

以太网是什么？详解以太网的安装构造|原理及传输！

作者：电脑系统时间：2018-09-13 来源： Win10下载游览量： 1134次

首先在Win10系统的网络连接里、我们会看到“以太网”，其实系统中的以太网相当于Win7的本地连接，你也可以理解为网卡配置程序，当然了以太网远远没那么简单，到现在很多朋友还不是很了解以太网是什么，更深的含义就在下面，一起来了解一下以太网吧。

以太网是什么

以太网是Xerox公司发明的基带LAN标准。它采用带冲突检测的载波监听多路访问协议（CSMA/CD），速率为10Mbps，传输介质为同轴电缆。以太网是在20世纪70年代为解决网络中零散的和偶然的堵塞而开发的，而IEEE802．3标准是在最初的以太网技术基础上于1980年开发成功的。现在，以太网一词泛指所有采用CSMA/CD协议的局域网。以太网2．0版由数字设备公司、Intel公司和Xerox公司联合开发，它与IEEE802．3兼容。

以太网运行图解1

一、以太网运行原理：

以太网和IEEE802．3通常由接口卡（网卡）或主电路板上的电路实现。以太网电缆协议规定用收发器将电缆连到网络物理设备上。收发器执行物理层的大部分功能，其中包括冲突检测及收发器电缆将收发器连接到工作站上。

以太网图解2

IEEE802．3提供了多种电缆规范，10Base5就是其中的一种，它与以太网最为接近。在这一规范中，连接电缆称作连接单元接口（AUI），网络连接设备称为介质访问单元（MAU）而不再是收发器。

以太网控制器也称以太网适配器，就是我们通常称的“网卡”

以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰。

当今居于主导地位的局域网技术－以太网。以太网是建立在CSMA/CD机制上的广播型网络。冲突的产生是限制以太网性能的重要因素，早期的以太网设备如集线器是物理层设备，不能隔绝冲突扩散，限制了网络性能的提高。而交换机（网桥）做为一种能隔绝冲突的二层网络设备，极大的提高了以太网的性能。正逐渐替代集线器成为主流的以太网设备。然而交换机（网桥）对网络中的广播数据流量则不做任何限制，这也影响了网络的性能。通过在交换机上划分VLAN和采用三层的网络设备－路由器解决了这一问题。以太网做为一种原理简单，便于实现同时又价格低廉的局域网技术已经成为业界的主流。而更高性能的快速以太网和千兆以太网的出现更使其成为最有前途的网络技术。

以太网拓扑

以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，当今快速以太网使用交换机来进行网络连接和组织，以太网的拓扑结构变成了星型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD的总线技术。

总线型拓扑特点
- 同一时刻仅能有一个设备占用总线，即一个节点发送报文
- 一个节点发送报文总线上的其他设备均能收到（交换机广播）

CSMA/CD

CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即载波多重访问/碰撞侦测），在传统的共享以太网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。和CSMA/CD相关的还有一个概念叫冲突域，在同一个冲突域中的节点不能同时发包，例如HUB设备连接的节点，严重影响网络总体带宽，后来的以太网交换机解决冲突域的问题。

HUB：工作在物理层，从一个端口接收到报文后，会复制到其他端口并发出，意味着同一时刻HUB连接的节点同一时刻只能有一个节点发包，即在同一个冲突域，性能差是必然的。

以太网规范

每个站点发送的以太网帧，可以同时被多个站点接收
站点通过以太网帧的目的MAC地址来确定该报文是发送给自己的
以太网帧的发送方和接收方必须在同一个网络内

OS发包原理

根据以太网规范，在以太网中的节点，发包流程如下：

判断接收方是否在同一个网络
- 相同网络，以接收方为下一跳目的地封装以太网帧，并发送报文到网络上（目的MAC = 接收方的MAC，目的IP = 接收方的IP）
- 不同网络，以网关为下一跳目的地封装以太网帧，并发送报文到网络上（目的MAC = 网关的MAC，目的IP = 接收方的IP）

封装以太网帧时，需要知道接收方的MAC地址，获取MAC地址的方式采用ARP协议实现

以太网帧常用的协议类型如下：

0x0800 网际协议（IPV4）
0x0806 地址解析协议（ARP ： Address Resolution Protocol）
0x8100 VLAN报文
0x814C 简单网络管理协议（SNMP：Simple Network Management Protocol）
0x88CC 链接层发现协议（LLDP：Link Layer Discovery Protocol）

以太网规范对云网络的要求

根据上述以太网规范和OS发包原理，对于虚拟化网络和容器网络的方案，需要解决如下问题，不同的解法构成了不同的网络方案：

MAC地址如何获取
- 代答
- 接收方应答
IP地址如何获取
- DHCP方式
- 静态配置

物理层之前的包协议规范

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