以太网的MAC层（数据链路层的核心子层——小白也能懂的以太网MAC层指南）

2. 以太网帧结构

一个标准的以太网帧包含以下几个字段：

• 前导码（Preamble）：7个字节，用于同步时钟。
• 帧定界符（SFD）：1个字节，标识帧的开始。
• 目标MAC地址：6个字节，接收方的MAC地址。
• 源MAC地址：6个字节，发送方的MAC地址。
• 类型/长度：2个字节，表示上层协议类型或数据长度。
• 数据：46~1500字节，包含上层协议数据。
• 帧检验序列（FCS）：4个字节，用于差错检测，通常使用CRC校验。

整个以太网帧就是通过这些字段实现数据的封装和传输的。

3. CSMA/CD协议

在早期的共享式以太网中，多个设备共享同一传输介质，容易发生冲突。为了解决这个问题，以太网采用了CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）协议。其工作原理可以概括为“先听后说，边听边说”：

1. 载波监听：发送数据前先监听信道，如果空闲则发送，否则继续监听。
2. 碰撞检测：发送过程中持续监听，如果检测到碰撞（信号叠加），则立即停止发送，并发送一个强化碰撞的干扰信号。
3. 随机退避：等待一段随机时间后重新尝试发送。

CSMA/CD协议是MAC层的核心访问控制机制，有效减少了冲突，提高了信道利用率。

4. MAC层的主要功能

除了地址寻址和介质访问控制，MAC层还负责：

• 封装成帧：将网络层传来的数据包加上MAC地址和校验信息，组装成以太网帧。
• 透明传输：通过字节填充或比特填充，确保数据中的特殊字符不影响帧边界识别。
• 差错控制：利用FCS字段检测传输错误，丢弃损坏的帧。

这些功能共同保证了以太网数据传输的可靠性和有效性。

总结

通过本文，你应该对以太网的MAC层有了清晰的认识。MAC地址是设备的物理标识，以太网帧是数据封装的格式，CSMA/CD协议是共享介质访问的规则。理解这些概念，是学习计算机网络的基础。希望这篇教程对小白有所帮助！