以太网协议
以太网协议
以太网协议以太网协议，又称IEEE802.3以太网络标准，是一种用于局域网(LAN)的通信协议，它定义了传输数据的规则和格式。
以太网协议可以让计算机在物理层上通过光纤、双绞线等传输介质，实现计算机与计算机之间的通信。
以太网协议主要使用了CSMA/CD（载波侦听多点接入/冲突检测）技术，这种技术可以使许多计算机共享同一物理介质，在同时传输数据时通过冲突检测来避免数据的碰撞。
在以太网中，每个网络设备都有一个独特的物理地址，即MAC地址，用于标识设备的唯一性。
当一个数据包发送时，源设备会将数据包和目标设备的MAC地址封装起来，然后通过物理介质向目标设备传输。
目标设备在接收到数据包后，会验证MAC地址是否匹配。
如果匹配，则接收数据，否则将数据包丢弃。
以太网协议定义了数据包的格式。
数据包包括以下几个部分：1.前导码：用于同步网络中传输的数据包。
2.目标MAC地址和源MAC地址：用于标识数据包的发送和接收者。
3.类型/长度字段：用于描述数据包中封装的上层协议的类型或数据长度。
4.数据字段：实际的数据内容。
5.校验和：用于检测数据包是否被正确传输。
在以太网中，数据链路层（MAC层）处理数据包的传输。
而网络层以上的协议则通过操作系统的网络协议栈传输。
以太网协议是一种不可靠的协议，因为它无法保证数据包的传递和有效性，但是它可以提供快速、低廉、高效的局域网通信服务。
总之，以太网协议是一种在局域网中使用的通信协议，它通过物理层的通信来实现计算机之间的数据传输，使用了CSMA/CD技术来保证数据传输的正确性，同时定义了数据包的格式和MAC地址用于数据包的传输与识别。
以太网通信协议
以太网通信协议以太网通信协议是一种在局域网中广泛使用的协议，它定义了数据在网络中的传输方式和规则。
以太网通信协议使用CSMA/CD（载波监听多路访问/碰撞检测）技术，这意味着多台设备可以共享同一条传输介质，但需要遵循一定的规则以避免数据碰撞。
本文将介绍以太网通信协议的基本原理、工作方式和一些相关的概念。
以太网通信协议的基本原理是通过数据帧的传输来实现数据通信。
数据帧是数据传输的基本单位，它包括了目标地址、源地址、数据字段和校验字段等部分。
当一台设备需要向网络中的其他设备发送数据时，它会将数据封装成数据帧并通过网络介质进行传输。
接收方设备会解析数据帧，并根据目标地址来接收数据。
在以太网通信协议中，每个设备都有一个唯一的MAC地址，用于标识设备在网络中的身份。
当设备发送数据时，它会将目标地址设置为接收方设备的MAC地址，这样网络中的其他设备就会忽略这个数据帧。
同时，设备还会设置源地址为自己的MAC地址，以便接收方设备在接收数据后可以知道数据的来源。
以太网通信协议使用CSMA/CD技术来协调多台设备在同一时间内对网络介质的访问。
CSMA/CD技术要求设备在发送数据前先监听网络介质，如果检测到有其他设备正在发送数据，则会等待一段随机的时间后再进行发送，以避免数据碰撞。
如果在发送数据的过程中发生了碰撞，设备会采用退避算法来等待一段时间后再重新发送数据。
除了CSMA/CD技术，以太网通信协议还定义了一些其他的概念和规则，如最大传输单元（MTU）、以太网帧格式、以太网交换机等。
这些概念和规则都是为了保证数据在网络中的可靠传输和高效通信。
总的来说，以太网通信协议是一种简单而高效的局域网通信协议，它通过数据帧的传输和CSMA/CD技术来实现多台设备之间的数据通信。
在实际应用中，以太网通信协议已经成为了局域网中最为常用的通信协议之一，它为我们的网络通信提供了可靠和高效的基础。
常用局域网协议
常用局域网协议在当今数字化的时代，局域网（Local Area Network，简称 LAN）在企业、学校、家庭等各种场景中发挥着至关重要的作用。
而要使局域网能够高效、稳定地运行，离不开一系列协议的支持。
这些协议就像是局域网中的“交通规则”，规范着数据的传输和交换。
接下来，让我们一起了解一些常用的局域网协议。
一、以太网协议（Ethernet）以太网是应用最为广泛的局域网技术之一。
它采用了一种称为“载波监听多路访问/冲突检测”（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，简称 CSMA/CD）的访问控制方法。
简单来说，当一台计算机想要发送数据时，它会先监听网络线路，看看是否有其他计算机正在传输数据。
如果线路空闲，它就会开始发送数据。
但由于网络中的计算机可能会同时尝试发送数据，从而导致冲突。
当发生冲突时，发送数据的计算机都会检测到，并各自等待一段随机的时间后重新尝试发送。
以太网协议支持多种传输速率，从早期的 10Mbps 到如今常见的100Mbps、1000Mbps 甚至更高。
它具有简单、易于实现和成本低等优点，这也是其广泛应用的重要原因之一。
二、令牌环网协议（Token Ring）令牌环网是另一种早期的局域网技术。
在令牌环网中，数据传输是通过一个称为“令牌”的特殊帧来控制的。
令牌在网络中的各个节点之间依次传递。
只有拥有令牌的节点才有权利发送数据。
当一个节点完成数据发送后，令牌会被传递给下一个节点。
这种方式可以避免数据冲突的发生，但相对来说，其实现较为复杂，且在网络负载较大时，可能会出现令牌传递延迟等问题。
三、无线局域网协议（WiFi）随着无线技术的发展，无线局域网（Wireless Local Area Network，简称 WLAN）越来越普及，而 WiFi 则是其中最常见的协议之一。
WiFi 协议包括多个版本，如 80211a、80211b、80211g、80211n 和80211ac 等。
ethercat协议
ethercat协议EtherCAT协议是一种实时以太网协议，用于实时控制和数据通信。
它被广泛应用于工业自动化领域，能够提供低延迟、高性能和可靠的数据传输。
EtherCAT协议采用了主从结构，其中一个主节点负责通信调度，而其他从节点执行实际的控制任务。
EtherCAT协议的主要特点是基于以太网技术，通过硬件修改和软件描述来实现实时通信。
它使用了分布式时钟同步机制，确保所有的从节点都具有相同的系统时间。
这使得从节点可以在没有主节点的干预下进行实时控制，同时减少了通信的延迟。
EtherCAT协议还具有高效的数据传输方式。
它采用了类似于总线方式的通信结构，通过在数据帧中嵌入控制和数据信息，从而实现了实时传输。
这种方式减少了通信的负载，提高了数据的传输效率。
此外，EtherCAT协议还支持多种通信拓扑结构。
它可以实现星型、线性、环形、树形等多种拓扑结构，能够适应不同的系统需求。
这种灵活性使得EtherCAT协议可以应用于各种规模和复杂度的工业自动化系统。
在实际应用中，EtherCAT协议具有许多优势。
首先，它提供了实时的控制和数据通信能力，能够满足工业自动化系统对实时性的要求。
其次，EtherCAT协议具有高度的可扩展性和灵活性，能够适应不同的应用场景。
此外，EtherCAT协议还具有较低的成本，能够降低系统的总体成本。
然而，EtherCAT协议也存在一些挑战和限制。
首先，它对硬件的要求较高，需要支持实时以太网的网络接口卡和网络交换机等设备。
其次，EtherCAT协议的部署和调试相对较复杂，需要一定的专业知识和经验。
另外，由于EtherCAT协议的通信方式较为复杂，可能引入一定的安全风险，需要进行严格的安全措施。
总的来说，EtherCAT协议是一种高性能、高可靠性的实时以太网协议，广泛应用于工业自动化领域。
它通过分布式时钟同步、高效的数据传输和灵活的通信拓扑结构，实现了实时控制和数据通信的要求。
尽管存在一些挑战和限制，但随着技术的不断发展，EtherCAT协议有望在工业自动化领域取得更广泛的应用。
以太网通讯协议
以太网通讯协议以太网通信协议（Ethernet communication protocol）是指用于局域网的一种通信技术。
它是最常用的有线局域网协议之一，使用广泛，支持高速数据传输和可靠的通信。
以太网通信协议的特点是简单、灵活和可扩展。
它使用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）技术，以实现多设备之间的共享通信。
当多个设备同时监听通信媒体时，它们通过检测到冲突来避免数据碰撞。
一旦冲突发生，设备将采取随机退避等方法，等待一段时间后再次尝试发送数据。
这种冲突检测机制保证了以太网的可靠性和高效性。
以太网通信协议属于OSI模型中的第一层（物理层）和第二层（数据链路层）协议。
在物理层，以太网使用双绞线或光纤等传输介质，通过ISO/IEC 8802-3标准来定义数据传输速率和信号编码规范。
在数据链路层，以太网使用帧结构来组织数据，并定义了MAC（媒体访问控制）地址和帧格式。
以太网的帧结构包括了数据部分和控制部分。
数据部分用于存放需要传输的数据信息，控制部分则包含了帧的前导码、目标地址、源地址、长度和帧校验序列等。
前导码用于同步收发器，保证接收端正确解析数据。
目标地址和源地址用于标识帧的发送和接收方。
长度字段表示数据的长度。
帧校验序列用于检验帧是否有误。
以太网通信协议支持多种传输速率，如10Mbps、100Mbps和1000Mbps等。
同时，它提供了不同类型的以太网协议，如以太网II、IEEE 802.3和IEEE 802.2等。
这些协议在数据包格式、数据传输速率和网络拓扑结构等方面有所不同，以满足不同应用场景的需求。
以太网通信协议是现代局域网的核心技术之一。
它被广泛应用于企业、学校、家庭和公共场所等各个领域。
以太网的优点包括简单、可靠、高效和成本低廉等。
它为人们提供了高速、稳定和安全的数据传输环境，促进了信息交流和资源共享。
总之，以太网通信协议是一种常用的局域网通信技术，具有简单、灵活和可扩展的特点。
以太网协议
以太网协议以太网协议是一个被广泛应用在局域网中的协议。
它是一种基于广播原理的数据传输方式，通过采用CSMA/CD技术避免了数据碰撞的发生，使得传输效率得到了提高。
以太网协议的核心思想是将数据包通过网线广播到整个局域网内的所有主机上，然后每台主机根据数据包的目标地址判断是否需要接收该数据包。
这种广播方式十分高效，可同时传输多个数据包，可以满足网络中大量数据的传输需求。
同时，以太网协议还可以实现高速传输，使得在高速网络环境下，数据传输速度得以保证。
在以太网协议中，数据包被封装在帧(Frame)中传输。
帧包括了发送端和接收端的MAC地址、数据包长度、数据部分以及一些其他控制信息。
为了防止数据的重复传输，每个帧都有一个唯一的帧头和帧尾，并且在传输过程中会通过计算CRC校验码来确保数据的完整性。
当网络中两个主机同时发送数据包，会发生数据碰撞，此时这两个主机会通过在待发送数据中插入随机时间延迟来防碰撞，以确保数据包的完整性。
以太网协议还支持不同的连接类型，如10BASE-T和100BASE-T。
其中10BASE-T连接类型采用了双绞线作为物理媒介，传输速率最高只有10Mbps，而100BASE-T则采用了双绞线和光纤作为物理媒介，传输速率高达100Mbps。
相比于10BASE-T，100BASE-T速率更快，信号传输距离更远，带宽更宽，但同时也更加昂贵。
总的来说，以太网协议是一种十分实用的局域网协议，被广泛地应用于各种场合。
通过采用广播方式和CSMA/CD技术，可以高效地传输大量的数据，同时又能确保数据的完整性。
与此同时，以太网协议还支持不同连接类型的选择，用户可以根据不同需求进行选择。
以太网协议类型
以太网协议类型以太网是一种局域网技术，它是一种基于帧的数据通信技术，使用CSMA/CD 协议来控制数据包的发送。
以太网协议类型指的是以太网在不同速率、不同介质和不同协议上的实现方式。
在本文中，我们将介绍几种常见的以太网协议类型，包括以太网、快速以太网、千兆以太网和十亿以太网。
以太网。
最早的以太网标准是IEEE 802.3，它规定了传输速率为10Mbps的以太网。
在这种以太网中，数据传输速率为10Mbps，采用的是同轴电缆作为传输介质。
以太网使用载波监听多点接入/碰撞检测（CSMA/CD）协议来控制数据包的发送，以避免数据冲突。
然而，由于10Mbps速率的限制，这种以太网在现代网络中已经很少被使用。
快速以太网。
为了满足日益增长的网络需求，IEEE 802.3标准进行了更新，推出了快速以太网，即IEEE 802.3u标准。
快速以太网的传输速率提高到了100Mbps，采用的是双绞线或光纤作为传输介质。
快速以太网的出现极大地提高了局域网的传输速率，使得大容量数据的传输变得更加高效。
千兆以太网。
随着网络应用的不断发展，100Mbps的传输速率已经无法满足一些大型企业和数据中心的需求。
因此，IEEE 802.3标准再次进行了更新，推出了千兆以太网，即IEEE 802.3ab标准。
千兆以太网的传输速率达到了1Gbps，采用的是双绞线或光纤作为传输介质。
千兆以太网的出现使得大容量数据的传输变得更加快速，同时也为网络应用的发展提供了更大的空间。
十亿以太网。
随着云计算、大数据和高清视频等应用的兴起，网络对带宽的需求不断增加。
为了满足这一需求，IEEE 802.3标准再次进行了更新，推出了十亿以太网，即IEEE 802.3z标准。
十亿以太网的传输速率达到了10Gbps，采用的是光纤作为传输介质。
十亿以太网的出现使得网络传输速率再次得到了大幅提升，为高带宽、高速率的应用提供了支持。
总结。
以太网协议类型随着网络技术的发展不断更新，从最早的10Mbps的以太网发展到了目前的10Gbps的十亿以太网。
工业以太网协议
工业以太网协议简介工业以太网协议是一种用于工业自动化领域的网络协议，它基于以太网技术，并进行了针对工业环境的优化。
相比于传统的以太网协议，工业以太网协议具有更高的稳定性、可靠性和实时性，能够满足工业自动化系统对数据传输的要求。
适用范围工业以太网协议广泛应用于工业自动化领域，包括制造业、能源领域、交通运输等。
它适用于各种工业设备之间的通信，包括传感器、执行器、控制器等。
协议架构工业以太网协议采用分层的架构，包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。
物理层物理层负责定义电气和机械特性，包括传输介质、接口和连接器等。
常用的传输介质包括双绞线、光纤和无线电波。
数据链路层数据链路层负责将数据分割为帧，并进行差错校验和流量控制等功能。
它定义了数据帧的格式和传输方式，确保数据的可靠传输。
网络层网络层负责数据的路由和转发，保证数据能够准确地传送到目标设备。
它使用IP地址和子网掩码进行设备的寻址和标识。
应用层应用层是工业以太网协议的最上层，负责定义应用数据的格式和交互方式。
常见的应用层协议包括MODBUS、Profibus和EtherNet/IP等。
工业以太网协议的特点相比于传统的以太网协议，工业以太网协议具有以下特点：实时性工业自动化系统对数据传输的实时性要求较高，工业以太网协议通过优化协议栈和网络设备，提供了较低的延迟和较高的带宽，满足了实时性的需求。
可靠性工业环境中存在噪声、干扰和抖动等因素，工业以太网协议通过采用冗余机制和差错校验等技术，提高了数据传输的可靠性。
网络管理工业以太网协议支持网络管理功能，包括设备的配置、监控和故障诊断等。
管理员可以通过网络管理系统对工业以太网进行集中管理和控制。
扩展性工业以太网协议支持灵活的拓扑结构，可以适应不同规模和复杂度的工业自动化系统。
它可以通过增加网络设备和调整网络配置来满足系统的扩展需求。
应用案例工业以太网协议在实际应用中具有广泛的应用，下面以一个典型的应用案例进行介绍。
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以太网协议
历史上以太网帧格式有五种:
1 Ethernet V1：这是最原始的一种格式，是由Xerox PARC提出的3Mbps CSMA/CD 以太网标准的封装格式，后来在1980年由DEC，Intel和Xerox标准化形成Ethernet V1标准；
2 Ethernet II即DIX 2.0：Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。
Cisco名称为：ARPA。
这是最常见的一种以太网帧格式，也是今天以太网的事实标准，由DEC，Intel 和Xerox在1982年公布其标准，主要更改了Ethernet V1的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化；Ethernet V2出现后迅速取代Ethernet V1成为以太网事实标准；Ethernet V2帧头结构为6bytes的源地址+6bytes的目标地址+2Bytes 的协议类型字段+数据。
常见协议类型如下：
0800 IP,0x86DD IP6
0806 ARP
0835 RARP
8137 Novell IPX
809b Apple Talk
如果协议类型字段取值为0000-05dc(十进制的0-1500)，则该帧就不是Ethernet V2(ARPA)类型了，而是下面讲到的三种802.3帧类型之一；Ethernet可以支持TCP/IP，Novell IPX/SPX，Apple Talk Phase I等协议；RFC 894定义了IP报文在Ethernet V2上的封装格式；
PR SD DA SA TYPE DATA PAD FCS
56位8位48位48位16位不超过1500字节不够填充32位在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特（8字节）的前导字符，如图所示。
其中，前7个字节称为前同步码（Preamble），内容是16进制数0xAA，最后1字节为帧起始标志符0xAB，它标识着以太网帧的开始。
前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。
——PR：同步位，用于收发双方的时钟同步，同时也指明了传输的速率（10M 和100M的时钟频率不一样，所以100M网卡可以兼容10M网卡），是56位的二进制数101010101010.....
——SD: 分隔位,表示下面跟着的是真正的数据,而不是同步时钟,为8位的10101011,跟同步位不同的是最后2位是11而不是10.
——DA:目的地址,以太网的地址为48位(6个字节)二进制地址,表明该帧传输给哪个网卡.如果为FFFFFFFFFFFF,则是广播地址,广播地址的数据可以被任何网卡接收到.
——SA:源地址,48位,表明该帧的数据是哪个网卡发的,即发送端的网卡地址,同样是6个字节.
----TYPE：类型字段，表明该帧的数据是什么类型的数据，不同的协议的类型字段不同。
如：0800H 表示数据为IP包，0806H 表示数据为ARP包，814CH 是SNMP包,8137H为IPX/SPX包，（小于0600H的值是用于IEEE802的，表示数据包的长度。
）
----DATA：数据段，该段数据不能超过1500字节。
因为以太网规定整个传输包的最大长度不能超过1514字节。
（14字节为DA，SA，TYPE）----PAD：填充位。
由于以太网帧传输的数据包最小不能小于60字节, 除去（DA，SA，TYPE 14字节），还必须传输46字节的数据，当数据段的数据不足46字节时，后面补000000.....(当然也可以补其它值)
----FCS:32位数据校验位.为32位的CRC校验,该校验由网卡自动计算,自动生成,自动校验,自动在数据段后面填入.对于数据的校验算法,我们无需了解.
----事实上,PR,SD,PAD,FCS这几个数据段我们不用理它 ,它是由网卡自动产生的,我们要理的是DA,SA,TYPE,DATA四个段的内容.
----所有数据位的传输由低位开始(但传输的位流是用曼彻斯特编码的) ----以太网的冲突退避算法就不介绍了,它是由硬件自动执行的.
DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小为60字节,最大为1514字节.
----以太网卡可以接收三种地址的数据,一个是广播地位,一个是多播地址(我们用不上),一个是它自已的地址.但网卡也可以设置为接收任何数据包(用于网络分析和监控).
----任何两个网卡的物理地址都是不一样的,是世界上唯一的,网卡地址由专门机构分配.不同厂家使用不同地址段,同一厂家的任何两个网卡的地址也是唯一的.根据网卡的地址段(网卡地址的前三个字节),可以知道网卡的生产厂家.有些网卡的地址也可以由用户去设定,但一般不需要.
3 Ethernet 802.3 raw帧格式
如图5所示，是Ethernet 802.3 raw类型以太网帧格式。
图5 Ethernet 802.3 raw帧格式在Ethernet 802.3 raw类型以太网帧中，原来Ethernet II类型以太网帧中的类型字段被"总长度"字段所取代，它指明其后数据域的长度，其取值范围为：46-1500。
接下来的2个字节是固定不变的16进制数0xFFFF，它标识此帧为Novell 以太类型数据帧。
4 Ethernet 802.3 SAP帧格式
如图6所示，是Ethernet 802. 3 SAP类型以太网帧格式。
图6 Ethernet 802.
3 SAP帧格式
从图中可以看出，在Ethernet 802.3 SAP帧中，将原Ethernet 802.3 raw 帧中2个字节的0xFFFF变为各1个字节的DSAP和SSAP，同时增加了1个字节的"控制"字段，构成了802.2逻辑链路控制（LLC）的首部。
LLC提供了无连接（LLC 类型1）和面向连接（LLC类型2）的网络服务。
LLC1是应用于以太网中，而LLC2应用在IBM SNA网络环境中。
新增的802.2 LLC首部包括两个服务访问点：源服务访问点（SSAP）和目标服务访问点（DSAP）。
它们用于标识以太网帧所携带的上层数据类型，如16进制数0x06代表IP协议数据，16进制数0xE0代表Novell类型协议数据，16进制数0xF0代表IBM NetBIOS类型协议数据等。
常见SAP值：
0 Null LSAP [IEEE]
4 SNA Path Control [IEEE] 6 DOD IP [79,JBP]
AA SNAP [IEEE]
FE ISO DIS 8473 [52,JXJ]
FF Global DSAP [IEEE] SAP值用以标志上层应用，但是每个SAP字段只有8bits长，而且其中仅保留了6
比特用于标识上层协议，因此所能标识的协议数有限(不超过32种)；并且IEEE
拒绝为某些重要的协议比如ARP协议定义SAP值(奇怪的是同时他们却定义了IP
的SAP值)；因此802.3/802.2 LLC的使用有很大局限性；
至于1个字节的"控制"字段，则基本不使用（一般被设为0x03，指明采
用无连接服务的802.2无编号数据格式）。
5 Ethernet 802.3 SNAP帧格式
如图7所示，是Ethernet 802. 3 SNAP类型以太网帧格式。
图7 Ethernet 802. 3 SNAP
帧格式
Ethernet 802. 3 SNAP类型以太网帧格式和Ethernet 802. 3 SAP类型
以太网帧格式的主要区别在于：
●2个字节的DSAP和SSAP字段内容被固定下来，其值为16进制数0xAA。
●1个字节的"控制"字段内容被固定下来，其值为16进制数0x03。
●增加了SNAP字段，由下面两项组成：
◆新增了3个字节的组织唯一标识符（Organizationally Unique Identifier，OUI ID）字段，其值通常等于MAC地址的前3字节，
◆ 增加了表示上层协议的类型
这是IEEE为保证在802.2 LLC上支持更多的上层协议同时更好的支持IP协
议而发布的标准，与802.3/802.2 LLC一样802.3/802.2 SNAP也带有LLC头，但
是扩展了LLC属性，新添加了一个2Bytes的协议类型域（同时将SAP的值置为AA），从而使其可以标识更多的上层协议类型；另外添加了一个3Bytes的OUI字
段用于代表不同的组织，RFC 1042定义了IP报文在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2 SANP中的实现；
不同厂商对这几种帧格式通常有不同的叫法，比如：
Frame Type Novel Cisco
Ethernet Version 2 Ethernet_II arpa
802.3 Raw Ethernet_802.3 novell_ether
IEEE 802.3/802.2 Ethernet_802.2 sap IEEE 802.3/802.2 SNAP ETHERNET_SNAP snap
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