【概述】
IEEE 802.3 标准是基带总线型局域网标准，其定义了物理层与数据链路层的 MAC 子层的实现方法
以太网在逻辑上采用总线型拓扑结构，在以太网上，信息以广播方式发送，使用 CSMA/CD 方式进行介质访问控制，此外，其采用无连接的工作方式，尽最大努力交付数据，提供的是不可靠服务，对差错的纠正由高层完成
严格来说，以太网是符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网，但该标准与 IEEE 802.3 标准区别很小，因此常将 802.3 局域网称为以太网
【传输介质】
常见以太网的各种传输介质适用情况如下表：
| 参数 | 10 BASE5 | 10 BASE2 | 10BASE-T | 10BASE-FL |
|---|---|---|---|---|
| 传输媒体 | 基带同轴电缆（粗缆） | 基带同轴电缆（细缆） | 非屏蔽双绞线 | 850 nm 光纤对 |
| 编码 | 曼彻斯特编码 | 曼彻斯特编码 | 曼彻斯特编码 | 曼彻斯特编码 |
| 拓扑结构 | 总线型 | 总线型 | 星形 | 点对点 |
| 最大段长 | 500 m | 185 m | 100 m | 2000 m |
| 最多结点数 | 100 | 30 | 2 | 2 |
虽然 10BASE-T 非屏蔽双绞线以太网的网络拓扑结构是以集线器为中心的星形网络，但由于以太网不隔离冲突域，因此其在逻辑上为总线型
同时，以上所有以太网的最小帧长为 $64B$，最小帧间隔为 $9.6\mu s$
【网卡与 MAC 帧】
网卡
计算机与外界局域网的连接是通过主机上的网络接口卡（Network Interface Card，NIC）进行的
网卡是局域网连接计算机与传输介质的接口，是工作在数据链路层的网络组件，其上装有处理器与存储器，不仅能实现局域网与传输介质间的物理连接和电信号匹配，还能完成帧的发送与接收、帧的组装与拆分、介质访问控制、数据编码解码、数据缓存等功能
全世界的每块网卡，在出厂时都有一个唯一的代码，被称为介质访问控制地址（MAC 地址），也被称为物理地址，其长度为 $6$ 个字节，由连字符或冒号分隔的 $6$ 个十六进制数表示，其中，高 $24$ 位为网卡厂商代码，低 $24$ 位为厂商自行分配的网卡序列号
由于以太网是广播通信方式，因此对于一个数据链路层设备来说，当该设备的网卡从网络上每收到一个帧，就会检查其中的 MAC 地址，若是发往本站的帧，则将帧收下，否则丢弃
此外，网卡控制着主机对截止的访问，因此网卡也工作在物理层，但其只关注比特的传输，不关注任何地址信息与高层协议
计算机通过网卡与局域网进行通信，IP 地址与硬件地址的映射关系如下图
MAC 帧
以太网的 MAC 帧格式有两种标准：DIX Ethernet V2 标准、IEEE 802.3 标准，DIX Ethernet V2 标准的 MAC 帧格式如下：
对于以太网 MAC 帧来说，各字段的含义如下：
- 目的地址、源地址：均为 $6 B$，是目的站与源站的 MAC 地址
- 类型：$2 B$，指出数据域中携带的数据应交由哪个协议处理
- 数据：$46 - 1500B$，包含高层的协议信息，此外，由于 CSMA/CD 的限制，以太网帧的长度必须满足最小帧长 $64B$，因此当帧过短时，需要在数据字段的尾部进行填充，填充字段长度为 $0-46B$
- 校验码 FCS：$4B$，采用 $32$ 位 CRC 码进行校验，校验上述的 $4$ 个字段
可以发现，在实际发送时，还要在 MAC 帧前插入一个长度为 $8$ 字节的前导码，使发送端与接收端时钟同步，其分为两个部分：
- 前同步码：$7B$，用于迅速实现 MAC 帧的比特同步
- 帧开始定界符：$1B$，帧起始标准，表明后面的信息为 MAC 帧
可以发现，MAC 帧并不需要帧结束符，这是因为在以太网传输帧时，要求各帧间必须有一定的间隙，因此，接收端仅需要找到帧开始定界符，其后面连续到达的比特流均属于同一个 MAC 帧
【高速以太网】
速率达到或超过 $100Mb/s$ 的以太网被称为高速以太网，常见的高速以太网有以下三种：
1.100BASE-T 以太网
100BASE-T 以太网是在双绞线上传送 $100Mb/s$ 基带信号的星形拓扑结构的以太网
其既支持全双工方式又支持半双工方式，在全双工方式下，可无冲突（不使用 CSMA/CD 协议）；在半双工方式下， 仍然使用 CSMA/CD 协议
MAC 帧格式仍有 IEEE 802.3 标准定义，同时保持最短帧长不变，仍为 $64B$，但将网段的最大电缆长度减小到 $100m$，帧最小间隔从 $9.6\mu s$ 变为 $0.96\mu s$
2.吉比特以太网
吉比特以太网又称千兆以太网，其是传送 $1Gb/s$ 基带信号的以太网，同样使用 IEEE 802.3 标准定义的 MAC 帧格式，与 10BASE-T 和 100BASE-T 以太网向后兼容
与 100BASE-T 以太网相同，其既支持全双工方式又支持半双工方式，在全双工方式下，可无冲突（不使用 CSMA/CD 协议）；在半双工方式下， 仍然使用 CSMA/CD 协议
3.10 吉比特以太网
10 吉比特以太网使用光纤作为传输媒体，只工作在全双工方式上，不存在冲突问题
其同样使用 IEEE 802.3 标准规定的 MAC 帧格式，与 10BASE-T、100BASE-T、吉比特以太网向后兼容
