以太网ＭＡＣ地址结构是什么？
以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。
△ 以太网的连接
拓扑结构:
总线型：所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高，不易隔离故障点、采用共享的 访问机制，易造成网络拥塞。早期以太网多使用总线型的拓扑结构，采用同轴缆作 为传输介质，连接简单，通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备，但由于它 存在的固有缺陷，已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。
星型：管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多 的网线、对核心设的可靠性要求高。采用专用的网络设备（如集线器或交换机）作 为核心节点，通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上，这就形成了星 型结构。星型网络虽然需要的线缆比总线型多，但布线和连接器比总线型的要便宜 。此外，星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模，因此得 到了广泛的应用，被绝大部分的以太网所采用。
传输介质：
以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于 从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路 由器间的点到点链路上。同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰。
接口的工作模式：
以太网卡可以工作在两种模式下：半双工和全双工。
半双工：半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统的共享LAN是 在半双工下工作的，在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时 传输时，就会产生冲突，这会降低以太网的效率。
全双工：全双工传输是采用点对点连接，这种安排没有冲突，因为它们使用双绞线 中两个独立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间 又加了一条并行的铁轨，同时可有两列火车双向通行。在双全工模式下，冲突检测 电路不可用，因此每个双全工连接只用一个端口，用于点对点连接。标准以太网的 传输效率可达到50％～60％的带宽，双全工在两个方向上都提供100％的效率。
△ 以太网的工作原理
以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问（CSMA/CD）机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此，我们说以太网是一种广播网络。以太网的工作过程如下：
当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行：
1、帧听信道上收否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续帧听 ，直到信道空闲为止。
2、若没有帧听到任何信号，就传输数据
3、传输的时候继续帧听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新 执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送一个拥塞序列，以警告所有的 节点）
4、若未发现冲突则发送成功，计算机会返回到帧听信道状态。
注意：每台计算机一次只允许发送一个包，所有计算机在试图再一次发送数据之前 ，必须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。
△ 帧结构
以太网帧的概述：
以太网的帧是数据链路层的封装，网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数 据链路层识别的数据帧（成帧）。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的，但 依被封装的数据包大小的不同，以太网的长度也在变化，其范围是64～1518字节（ 不算8字节的前导字）。
△ 冲突/冲突域
冲突（Collision）：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完 全或部分重叠时，就发生了数据冲突。当冲突发生时，物理网段上的数据都不再有 效。
冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。
影响冲突产生的因素：冲突是影响以太网性能的重要因素，由于冲突的存在使得传 统的以太网在负载超过40％时，效率将明显下降。产生冲突的原因有很多，如同一 冲突域中节点的数量越多，产生冲突的可能性就越大。此外，诸如数据分组的长度 （以太网的最大帧长度为1518字节）、网络的直径等因素也会影响冲突的产生。因 此，当以太网的规模增大时，就必须采取措施来控制冲突的扩散。通常的办法是使 用网桥和交换机将网络分段，将一个大的冲突域划分为若干小冲突域。
△ 广播/广播域
广播：在网络传输中，向所有连通的节点发送消息称为广播。
广播域：网络中能接收任何一设备发出的广播帧的所有设备的集合。
广播和广播域的区别：广播网络指网络中所有的节点都可以收到传输的数据帧，不 管该帧是否是发给这些节点。非目的节点的主机虽然收到该数据帧但不做处理。
广播是指由广播帧构成的数据流量，这些广播帧以广播地址（地址的每一位都为“ 1”）为目的地址，告之网络中所有的计算机接收此帧并处理它。
△ 共享式以太网
共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器（集线 器）为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中，集线器将很多以太网设备集中 到一台中心设备上，这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中。从本质上 讲，以集线器为核心的以太网同原先的总线型以太网无根本区别。
集线器的工作原理：
集线器并不处理或检查其上的通信量，仅通过将一个端口接收的信号重复分发给其 他端口来扩展物理介质。所有连接到集线器的设备共享同一介质，其结果是它们也 共享同一冲突域、广播和带宽。因此集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲 突域。如果一个节点发出一个广播信息，集线器会将这个广播传播给所有同它相连 的节点，因此它也是一个单一的广播域。
集线器的工作特点：
集线器多用于小规模的以太网，由于集线器一般使用外接电源（有源），对其接收 的信号有放大处理。在某些场合，集线器也被称为“多端口中继器”。
集线器同中继器一样都是工作在物理层的网络设备。
共享式以太网存在的弊端：由于所有的节点都接在同一冲突域中，不管一个帧从哪 里来或到哪里去，所有的节点都能接受到这个帧。随着节点的增加，大量的冲突将 导致网络性能急剧下降。而且集线器同时只能传输一个数据帧，这意味着集线器所 有端口都要共享同一带宽。
△ 交换式以太网
交换式结构：
在交换式以太网中，交换机根据收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发向交换机 的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽，因此节点就不担心自己发送的帧在通 过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突。
为什么要用交换式网络替代共享式网络：
减少冲突：交换机将冲突隔绝在每一个端口（每个端口都是一个冲突域），避免 了冲突的扩散。
提升带宽：接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽，而不是各个节点共享 带宽。
△ 以太网交换机
交换机的工作原理：
交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写 入MAC地址表中。
交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个 端口进行转发。
如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称之 为泛洪（flood）。
广播帧和组播帧向所有的端口转发。
交换机的三个主要功能：
学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映 射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接 目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。
消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回 路的产生，同时允许存在后备路径。
交换机的工作特性：
交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。
交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（唯 一的例外是在配有VLAN的环境中）。
交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备
△ 交换机的分类：
依照交换机处理帧的不同的操作模式，主要可分为两类。
存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行检错，如无错误再将这一帧 发向目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。
直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待 帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧 通过交换机的转发时延也保持不变。
注意：
直通式的转发速度大大快于存储转发模式，但可靠性要差一些，因为可能转发冲突 帧或带CRC错误的帧。
△ 生成树协议
消除回路：
在由交换机构成的交换网络中通常设计有冗余链路和设备。这种设计的目的是防止 一个点的失败导致整个网络功能的丢失。虽然冗余设计可能消除的单点失败问题， 但也导致了交换回路的产生，它会导致以下问题。
广播风暴
同一帧的多份拷贝
不稳定的MAC地址表
因此，在交换网络中必须有一个机制来阻止回路，而生成树协议（Spanning Tree Protocol）的作用正在于此。
生成树的工作原理：
生成树协议的国际标准是IEEE802.1b。运行生成树算法的网桥/交换机在规定的间隔 （默认2秒）内通过网桥协议数据单元（BPDU）的组播帧与其他交换机交换配置信息 ，其工作的过程如下：
通过比较网桥优先级选取根网桥（给定广播域内只有一个根网桥）。
其余的非根网桥只有一个通向根交换机的端口称为根端口。
每个网段只有一个转发端口。
根交换机所有的连接端口均为转发端口。
注意：生成树协议在交换机上一般是默认开启的，不经人工干预即可正常工作。但 这种自动生成的方案可能导致数据传输的路径并非最优化。因此，可以通过人工设 置网桥优先级的方法影响生成树的生成结果。
更多内容请到以下网址http://zhidao.baidu.com/question/992878.html
