Ethernet 網路 &

資料連結層

IEEE 802IEEE 802

規範 OSI 中的實體層與資料連結層IEEE 802.1 – IEEE 802.19IEEE 802.3 ： EtherNetIEEE 802.4 ： Token BusIEEE 802.5 ： Token Ring

EtherNetEtherNet

目前使用最普遍的網路架構DIX (EtherNet 2.0) 與 IEEE 802.3 兩個標

準訊號的存取採用 CSMA/CD 機制CS ： Carrier Sense 載波感測MA ： Multiple Access 多重存取CD ： Collision Detection 碰撞偵測

CSMA/CD CSMA/CD 工作原理工作原理 乙太網路上乙太網路上 ,, 一次只能有一台電腦的封包在一次只能有一台電腦的封包在傳輸，使用廣播方式傳送。傳輸，使用廣播方式傳送。

CSMA/CD CSMA/CD 並未指派每台電腦的傳輸優先並未指派每台電腦的傳輸優先順序順序 , , 而是以電腦送出資料的先後為準而是以電腦送出資料的先後為準 , , 即『即『先搶先贏先搶先贏』。』。

搶輸的電腦會持續偵測搶輸的電腦會持續偵測 ((CSCS)) 網路是否有空網路是否有空檔檔 ,, 若已無其它封包在傳送若已無其它封包在傳送 , , 則繼續將封包則繼續將封包搶送出去。搶送出去。

資料碰撞（資料碰撞（ CollisionCollision ）） 萬一有多台電腦同時送出資料萬一有多台電腦同時送出資料 , , 則會產生則會產生『碰撞』（『碰撞』（ CollisionCollision ）。）。

發生碰撞時發生碰撞時 , , 所有電腦會休息一段時間 所有電腦會休息一段時間 ( ( Backoff ) Backoff ) 再搶送資料再搶送資料 ((CDCD)) 。。

若又發生第若又發生第 22 次碰撞次碰撞 , , 則每台電腦的休息則每台電腦的休息時間會加長時間會加長 , , 連續連續 1616 次後便放棄傳送。次後便放棄傳送。

CSMA/CD協定

EtherNetEtherNet 網路 網路 4 4 大特色大特色

先搶先贏。先搶先贏。 一山不容二虎。一山不容二虎。 同歸於盡。同歸於盡。 先斬不奏。先斬不奏。

MAC MAC 位址的用途位址的用途 乙太網路採用『廣播』（乙太網路採用『廣播』（ BroadcastBroadcast ）方）方式傳送封包。式傳送封包。

封包一旦送出去封包一旦送出去 , , 網路上的所有電腦網路上的所有電腦 , , 無無論是否為傳送對象論是否為傳送對象 , , 都會收到此封包。都會收到此封包。

為了使每一部電腦都能知道自己是否為傳為了使每一部電腦都能知道自己是否為傳送的對象送的對象 , , 因此每張 因此每張 Ethernet Ethernet 網路卡都網路卡都編有一個獨一無二的『編有一個獨一無二的『 MAC ( Media AcceMAC ( Media Access Control ) ss Control ) 位址』。位址』。

MAC MAC 位址的原理位址的原理 每個封包都會記載『來源 每個封包都會記載『來源 MAC MAC 位址』和位址』和『目的 『目的 MAC MAC 位址』。位址』。

每台電腦在比對目的 每台電腦在比對目的 MAC MAC 位址之後位址之後 , , 就就可以得知自己是否為傳送的對象。可以得知自己是否為傳送的對象。

若非傳送的對象若非傳送的對象 , , 便丟棄此封包；若是傳便丟棄此封包；若是傳送的對象送的對象 , , 便繼續處理此封包。便繼續處理此封包。

MAC MAC 位址的規格位址的規格 每一片 每一片 Ethernet Ethernet 網路卡出廠前網路卡出廠前 , , 就已經將 就已經將

MAC MAC 位址寫在網路卡的 位址寫在網路卡的 ROM ROM 或 或 EEPROEEPROM M 裡。裡。

MAC MAC 位址以 位址以 6 Bytes 6 Bytes 表示表示 , , 前 前 3 3 個 個 BytBytes es 為廠商代號為廠商代號 ,, 後後 33 個個 BytesBytes 為產品流水號為產品流水號。。

全世界任何兩片乙太網路卡都不會有相同的 全世界任何兩片乙太網路卡都不會有相同的 MAC MAC 位址。位址。

Ipconfig/allIpconfig/all

EtherNet 2.0EtherNet 2.0 訊框格式定義訊框格式定義

資料訊息

資料訊息TCP標頭

資料訊息TCP標頭IP標頭

資料訊息TCP標頭IP標頭EtherNet標頭 標尾

EtherNet 訊框格式

Preamble (Preamble ( 前序前序 ) )

前 前 7 7 個 個 Byte Byte 由一串由一串 101010101010 循環字串所構成，循環字串所構成，功用是使訊號同步。功用是使訊號同步。

第 第 8 8 個 個 ByteByte （在 （在 802.3 802.3 封包中稱為 封包中稱為 SFD SFD 欄位）的資料是欄位）的資料是 1010101110101011 ，代表前序結束與訊，代表前序結束與訊框開始，才會被網路設備（包括網路卡、集線器框開始，才會被網路設備（包括網路卡、集線器等等）視為封包內容、開始解讀。等等）視為封包內容、開始解讀。

Destination Address (Destination Address ( 目的位址目的位址 ) )

記錄此封包的目的 記錄此封包的目的 MAC MAC 位址。位址。 前 前 3 Bytes 3 Bytes 為廠商代號為廠商代號 , , 後 後 3 Bytes 3 Bytes 為流水號。為流水號。 『『 0xFFFFFFFFFFFF0xFFFFFFFFFFFF 』（全部 』（全部 Bit Bit 都是 都是 11 ）這）這

個位址特別稱為『廣播位址』個位址特別稱為『廣播位址』 , , 代表所有的接收代表所有的接收端都必須處理這個封包端都必須處理這個封包

Source Address (Source Address ( 來源位址來源位址 ))

記錄此封包的來源 記錄此封包的來源 MAC MAC 位址。位址。 此欄位必定是指某個特定的 此欄位必定是指某個特定的 MAC MAC 位址位址 , , 不可能不可能

是廣播位址。是廣播位址。

Type (Type ( 協定種類協定種類 ) ) 以代碼指定上層（網路層）所採用的協定。以代碼指定上層（網路層）所採用的協定。 例如例如 0x08000x0800 代表代表 IPIP 、、 0x8137 0x8137 代表 代表 IPXIPX 。。 因網路層可能同時安裝 因網路層可能同時安裝 TCP/IPTCP/IP 、、 IPXIPX 、、

NetBeui NetBeui 等多種協定等多種協定 , , 此欄位便指出應傳此欄位便指出應傳給上層的哪一種協定處理。給上層的哪一種協定處理。

Data (Data ( 資料資料 )) 也就是 也就是 PayloadPayload 。。 長度為 長度為 46 Bytes 46 Bytes 到 到 1500 Bytes1500 Bytes 。。 不足不足 46 Bytes46 Bytes 填入填入 00 超過超過 1500 Bytes1500 Bytes 則在傳輸層進行切割則在傳輸層進行切割

FCSFCS （（ Frame Check SequenFrame Check Sequence, ce,

訊框檢查序列）訊框檢查序列） 記錄著由硬體（網路卡）自動產生的 記錄著由硬體（網路卡）自動產生的

CRC (Cyclic Redundancy Check) CRC (Cyclic Redundancy Check) 值。值。 將來接收端收到封包時將來接收端收到封包時 , , 也會產生一個 也會產生一個

CRC CRC 值值 , , 並比對兩個 並比對兩個 CRC CRC 值是否值是否相符相符 , , 以判斷封包是否完整無損。以判斷封包是否完整無損。

802.3 802.3 訊框的欄位定義訊框的欄位定義

如何決定採用何種封包格式？如何決定採用何種封包格式？ 並非由使用者決定並非由使用者決定 , , 而是要配合上層的協而是要配合上層的協定和下層的網路卡驅動程式。定和下層的網路卡驅動程式。

兩者與作業系統關係密切。兩者與作業系統關係密切。 以 以 Windows 2000 Windows 2000 為例為例 , , 對於 對於 IP IP 和 和 ARP, ARP, 可以同時支援 可以同時支援 Ethernet 2.0 Ethernet 2.0 和 和 802.3 802.3 兩種格兩種格式的封包式的封包 , , 可是在 可是在 NetBIOSNetBIOS 、、 AppleTalk AppleTalk 則則採用 採用 802.3 802.3 格式的封包。格式的封包。

EtherealEthereal 軟體軟體

EtherNet 2.0 EtherNet 2.0 訊框擷取與解析訊框擷取與解析