考点12 以太网《计算机网络》河北省（对口招生）计算机类 知识点讲解

河北省（计算机类）对口招生《计算机网络》 复习讲义 模块 2 局域网技术 考点12 以太网 【考纲要求】 1.掌握以太网标准； 2.理解以太网MAC帧结构； 3.掌握以太网的工作方式； 【知识网络】 【知识和技能要点】 1、 以太网工作方式 1.以太网MAC帧结构 以太网是遵循IEEE 802.3标准的局域网技术，是目前应用最广泛的有线局域网标准。以太网整体发展遵循“低速到高速、总线型到星型、共享式到交换式”的演进规律，核心特性为采用CSMA/CD介质访问控制机制，适配多种传输介质，组网灵活、兼容性强。 2.以太网MAC帧结构 MAC帧是以太网数据传输的基本单元，由MAC子层封装生成，用于终端之间的数据交互，标准以太网MAC帧核心字段结构如下： （1）前导码+帧起始定界符：用于接收设备时钟同步，标识数据帧传输开始。 （2）目的MAC地址：6字节，标识数据接收终端的物理地址，支持单播、组播、广播寻址。 （3） 源MAC地址：6字节，标识数据发送终端的唯一物理地址。 （4）类型/长度字段：标识上层协议类型或数据载荷长度，实现数据分层传输。 （5）数据载荷：承载上层网络层数据，有固定长度范围，保障帧传输合规性。 （6）FCS帧校验序列：帧尾核心字段，通过CRC校验算法，检测帧传输过程中是否出现数据差错，保障数据完整性，是MAC子层核心差错检测功能。 3.CSMA/CD 介质访问控制机制 CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）是IEEE 802.3以太网专属的介质访问控制方法，主要应用于共享式以太网，解决多设备共享信道的数据冲突问题。 （1） 核心工作口诀 先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟后重发 （2）详细工作流程 ①先听后发：设备发送数据前，持续监听信道，信道空闲无信号时，才允许发送数据；信道繁忙则持续等待。 ②边听边发：设备发送数据的全过程中，持续监听信道状态。 ③冲突停止：若监听到多设备数据碰撞产生冲突，立即终止当前数据发送，并发送冲突强化信号，告知全网设备信道冲突。 ④随机延迟后重发：冲突结束后，冲突设备各自等待一段随机时间，再重新监听信道、尝试发送数据，避免二次冲突。 （3）关键特性 CSMA/CD仅适用于半双工通信，交换式全双工以太网无需该机制；总线型以太网、集线器组网的共享式以太网必须依靠该机制协调信道资源。 二、以太网实例 1. 10BASE-5（粗缆以太网） 采用50Ω粗同轴电缆，总线型拓扑，网段最大长度500m，最多5个网段；终端通过独立收发器连接总线，收发器与网卡采用15针AUI接口，线缆两端需接50Ω终端匹配器且一端接地，超距需中继器延伸。 2.10BASE-2（细缆以太网） 采用50Ω细同轴电缆，总线型拓扑，无需独立收发器（收发器集成于网卡），单网段最大长度185m，最多5个网段，最大联网距离925m。 3.10BASE-T（双绞线以太网） 采用双绞线为传输介质，星型拓扑，使用曼彻斯特编码；早期通过Hub（集线器）组网扩展，共享信道性能较低，现主流采用交换机组网，大幅提升网络效率。 4. 100BASE（快速以太网） 由10BASE-T演进而来，传输速率提升至100Mb/s，支持共享式、交换式两种组网模式，交换式环境可实现全双工通信。 5. 千兆/万兆以太网 千兆以太网（1Gb/s）包含1000BASE-SX、LX、CX、T四种物理层规范，适配光纤、双绞线等多种介质，是园区网主流高速组网技术，万兆以太网在此基础上进一步提升传输带宽，适配高速骨干网络。 【练习题】 一、填空题 1.“100BASE-T” 是快速以太网的标准，其中“BASE” 是指______。 2.以太网严格遵循______标准，其数据传输的基本单元是______，由MAC子层封装生成。 3.在以太网MAC帧结构中，目的MAC地址和源MAC地址字段各占______字节，用于数据链路层的物理寻址。 4.早期10BASE-T以太网通过______设备组网，属于共享信道网络，现代组网主流采用______提升传输效率。 5.MAC地址又称硬件地址，MAC地址长度为______位二进制，共______个 字节。 6.10BASE-5粗缆以太网最多允许______个网段，通过中继器连接，最大联网距离可达2500米。 7.10BASE-2细缆以太网单网段最大长度为______米，收发器集成于网卡，无需外接独立收发器设备。 8.10BASE-5粗缆以太网采用______Ω同轴电缆作为传输介质，单网段最大长度为500米，需外接独立收发器。 9.以太网介质访问控制采用______机制，可有效解决共享信道的数据冲突问题。 10.万兆以太网（10GbE）仅支持______工作模式，彻底摒弃CSMA/CD协议，每个端口均为独立冲突域。 二、选择题 1.CSMA/CD协议中，“边听边发”的含义是（ ） A. 发送前监听信道，发送后停止监听 B. 发送过程中持续监听信道，检测到冲突立即停止 C. 仅监听信道是否空闲，不检测冲突 D. 发送完成后监听确认信号 2.下列选项中，不包含在CSMA/CD的工作原理中的是( )。 A. 先听后发 B. 随时发送消息 C. 冲突停止 D. 随机延迟后再发 3.CSMA/CD协议中，冲突重传的随机延迟时间采用（ ）算法计算。 A. 线性退避 B. 二进制指数退避 C. 固定延迟 D. 随机均匀分布 4.交换式以太网以以太网交换机为中心构成。交换式以太网是( )拓扑结构的网络。 A. 环型 B. 总线型 C. 星型 D. 树型 5.CSMA/CD协议仅适用于（ ）双工通信模式。 A. 全 B. 半 C. 自适应 D. 全双工和半双工 6.以太网MAC帧的FCS校验范围是（ ） A. 前导码至数据载荷 B. 目的MAC地址至数据载荷 C. 源MAC地址至FCS D. 整个MAC帧 7.下列关于10BASE-5粗缆以太网的说法，错误的是（） A. 采用50Ω粗同轴电缆 B. 单网段最大长度500m C. 收发器集成于网卡 D. 使用15针AUI接口 8.以太网MAC帧中FCS校验字段的校验范围不包含（ ） A. 目的MAC地址 B. 源MAC地址 C. 前导码 D. 数据载荷 9.下列以太网类型中，不属于总线型拓扑的是（ ） A. 10BASE-5 B. 10BASE-2 C. 10BASE-T D. 均不是 10.关于同轴电缆以太网组网规则，说法正确的是（） A. 最多支持3个网段 B. 超距无需中继器 C. 最多支持5个网段 D. 单网段长度一致 三、判断题 1. CSMA/CD机制主要应用于交换式以太网，用于解决数据冲突问题。（ ） 2.CSMA/CD协议中，设备在发送数据过程中无需监听信道，只需在发送前确认信道空闲即可。（ ） 3.以太网的构建只能使用双绞线来布线。（ ） 4.10BASE-2细缆以太网单网段最大长度185米，最多5个网段，最大联网距离为925米，遵循“5-4-3规则”。（ ） 5.以太网MAC帧的FCS校验范围包括前导码和帧起始定界符，确保帧头完整性。（ ） 6.10BASE-T以太网采用星型拓扑，早期使用集线器组网时，所有端口共享同一冲突域，性能低于交换机组网。（ ） 7.10BASE-5粗缆以太网两端必须接50Ω终端匹配器，且至少一端接地，防止信号反射和静电积累。（ ） 8.CSMA/CD协议中，冲突重传的随机延迟时间固定不变，与冲突次数无关。（ ） 9.CSMA/CD协议中，设备在信道繁忙时会持续监听，直到信道空闲后再等待一个帧间间隔（IFG）才发送数据。（ ） 10.10BASE-T以太网，“10”表示信号在电缆上的传输速率为10MB/s 。（ ） 【答案】 一、填空题 1.基带传输 2. IEEE 802.3、MAC帧 3.6 4.集线器（Hub）、交换机 5.48 6 6.5 7. 185 8. 50 9. CSMA/CD 10.全双工 二、选择题 1.B 2.B 3.B 4.C 5. B 6.B 7. C 8.C 9.C 10.C 三、判断题 1. × 2.× 3.× 4.√ 5.× 6. √ 7.√ 8.× 9.√ 10.× 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $