五、以太網速率計算

我們通常所說的10M、100M，1000M、10GE，這些都是指物理介質每秒可以傳送多少bit的數據。在我們實際中經常使用每秒傳送實際數據幀的數目即PPS（packets per second）來表示報文的速率。下面介紹對于以太網來說如何進行鏈路速率與pps之間的換算。

以太網傳送數據時，每兩個幀之間存在幀間隙IFG（Inter Frame Gap），幀間隙的作用是使介質中的信號處于穩定狀態，同時讓幀接收者對接收的幀作必要的處理（如調整緩存取的指針、更新計數、發中斷讓主機對報文進行處理）。對于Ethernet（10M）幀間隙時間為9.6usec，100M快速以太網幀間隙為0.96usec，1000M幀間隙為0.096usec，10GE幀間隙為0.0096usec，這個時間正好相當于傳送96bit數據的時間。

下面我們看怎么把以太網速率與pps進行換算，假設數據幀的長度為 k bytes（包括CRC），端口速率為R，轉化后的PPS為N，那么：

N＝R/(k×8＋8×8＋96)

其中k×8表示實際數據幀的長度(bits)，8×8表示前導碼（Preamble＋SFD）的長度，96bit相當于幀間隙占用的bits。

下面舉例說明，假設端口速率為100M，發送數據幀的長度為64字節，那么線速發送報文換算成pps后，

N＝100 000 000/（64×8＋8×8＋96）≈148810 pps?

六、半雙工、全雙工、自協商

在10BASE5和10BASE2的總線型拓撲中，同一時刻只能有一個節點發送數據。隨著10BASE-T和hub的出現，網絡節點的連接變成了點到點的連接。在節點之間點到點連接中，同一節點同一時刻只能接收或發送數據，不能同時接收、發送數據。這種同一時刻只能接收或發送數據的工作模式為半雙工模式。在半雙工模式下，使用CSMA/CD的機制來避免沖突。

全雙工模式下，同一時刻可以同時接收和發送數據幀。

自協商功能允許一個網絡設備能夠將自己所支持的工作模式信息傳達給網絡上的對端，并接收對方可能傳遞過來的相應信息。對于兩端處于自協商工作方式的設備，最終協商的結果是采用二者技術能力域中優先級低的網口提供的工作方式工作。協商級別一般為1000Mfull，1000Mhalf，100Mfull，100Mhalf，10Mfull，10Mhalf。

10BASE-T的以太網接口（它只支持10M，不支持自協商）在鏈路UP之前會發送Link Test Pulse（LTP），該脈沖用以檢測鏈路是否應該UP；而100BASE-T以太網接口（它只支持100M，不支持自協商）在鏈路UP之前會發送FAST ETHERNET IDLE流，用以檢測鏈路是否應該UP。

支持自協商（Autonegotiation）的以太網接口則在鏈路UP之前發送FLP（Fast Link Pulse），FLP實際上是一組LTP和數據脈沖的組合，它們表明一種含義：例如我支持100M全雙工。較舊的設備例如10BASE-T仍然將這些FLP識別為LTP，而自協商設備則能夠識別FLP的含義并通過交互這種握手信息來使鏈路成為最優配置。如果自協商設備看到有一般的LTP（不是有特定含義的FLP）輸入，它就將本端設置為10M半雙工。如果自協商設備看到有FAST ETHERNET IDLE輸入，它就將本端設置為100M半雙工。以上所述的自協商機制只對10/100兆銅纜接口或千兆光/電口有效，100BASE-FX不支持自協商。

千兆自協商和10/100兆自協商使用同樣的機制，1000BASE-LX和1000BASE-SX使用自協商機制來協商雙工和流控。1000BASE-T設備的自協商還會包含附加域（例如是MASTER還是SLAVE）的協商。千兆設備幾乎沒有半雙工的情況（雖然可以協商），所以很多雙工的問題都不存在了。

七、流控

流控指當接收者沒有能力處理接收到的報文時，為了防止丟包，接收者需要通知報文的發送者一段時間內停止發送報文。

對于半雙工模式和全雙工模式，流控通過不同的方式來實現。在全雙工模式下，接收者通過發送一種特殊的數據幀來通知發送者，停止發送報文，這種特殊的數據幀稱為PAUSE幀，下面是PAUSE幀的結構：

?

PAUSE幀的長度固定為64字節（包括CRC），PAUSE幀的目的MAC為組播MAC：0180-c200-0001，源MAC為發送PAUSE幀的節點的MAC，LENTH/TYPE字段固定為0x8808。MAC CONTROL PARAMETERS字段表示要求發送者暫停發送流量的時間，數值有效范圍為0－65535，?單位為512bit time（bit time指鏈路上傳輸1bit需要的時間，如100M鏈路bit time為10ns）。如果數據報文的接收者在發送PAUSE幀后，在PAUSE幀發送的等待時間超時之前可以處理數據報文，則再發送一個等待時間為0的PAUSE幀通知數據發送者開始發送數據。

PAUSE的接收者（也是數據報文的發送者），收到PAUSE幀后會根據PAUSE幀中的等待時間停止發送報文，等待時間超時后繼續發送報文。

半雙工模式下，以太網利用CSMA/CD機制處理沖突和鏈路使用問題。根據CSMA/CD機制，半雙工的模式下，采取的流控方式為Backpressure，即背壓。該種方法有兩種實現，一個是數據接收者有意制造一次沖突，數據發送者檢測到沖突采取Backoff，這樣就延緩了數據的發送；另外一個方法是制造載波信號，使數據發送者感覺到接收者要發送數據，從而通過檢測到載波而進行延時傳輸。

轉載于:https://www.cnblogs.com/ifys/archive/2011/05/05/2037340.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的以太网基本知识小结（二）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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