一，定义

Ethernet(以太网)通讯协议是一种广泛应用于局域网(LAN)中的数据通信协议。它定义了电子设备(如计算机、服务器、交换机、路由器等)如何在局域网中通过物理介质(如双绞线、光纤)相互连接并传输数据。以太网协议是基于 IEEE 802.3 标准的一系列规范，其核心是通过将数据封装成帧的形式，在共享或交换的网络环境中进行传输。

二，协议分层架构及功能

物理层(PHY)

介质和信号规范：物理层规定了以太网所使用的传输介质，如双绞线(常见的有 5 类线、6 类线)、光纤(单模光纤、多模光纤)等，同时定义了信号的编码方式和传输速率。例如，在 100BASE - TX 标准下，使用两对双绞线，信号编码采用 4B/5B 编码方式，传输速率为 100Mbps。

物理连接方式：它确定了设备之间物理连接的方式，包括接口类型(如 RJ45 接口用于双绞线连接)和连接拓扑结构(如星型拓扑，即多个设备通过网线连接到一个中央交换机)。这种星型拓扑结构提高了网络的可靠性，因为一个设备的连接故障不会影响其他设备之间的通信。

数据链路层(DLL)

MAC 子层(介质访问控制)：MAC 子层主要负责控制多个设备对共享介质(如网线)的访问。在以太网中，采用的是带冲|突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD)机制。例如，当一个设备想要发送数据时，它首先会监听网络介质是否空闲。如果空闲，则开始发送数据;如果检测到冲|突(即有其他设备同时在发送数据)，则会停止发送，并等待一个随机时间后再次尝试发送。这种机制可以有效避免多个设备同时发送数据导致的冲|突问题。

LLC 子层(逻辑链路控制)：LLC 子层主要负责提供面向连接和无连接的服务，对上层协议(如 IP 协议)的数据进行封装和传递。它在 MAC 子层提供的介质访问控制服务基础上，实现数据链路层的功能，如帧的组装和拆卸、差错控制等。例如，将从网络层接收来的 IP 数据包封装成以太网帧，添加源 MAC 地址和目的 MAC 地址等信息，然后将帧传递给 MAC 子层进行发送。

三，帧结构与数据传输过程

帧结构：以太网帧由多个部分组成。首先是前导码，用于同步接收端的时钟信号，其长度通常为 7 个字节;接着是帧起始定界符，用于表示帧的开始，长度为 1 个字节。然后是目的 MAC 地址(6 个字节)和源 MAC 地址(6 个字节)，用于标识数据的发送方和接收方。之后是类型 / 长度字段，用于区分不同类型的上层协议(如 0x0800 表示 IP 协议)或者表示帧的数据部分长度。再后面是数据部分，长度在 46 - 1500 字节之间，用于承载上层协议传递下来的数据。最后是帧校验序列(FCS)，用于检测帧在传输过程中是否出现错误，长度为 4 个字节。

数据传输过程：当一个设备(如计算机)需要发送数据时，首先将上层应用程序(如网页浏览器)的数据传递给网络层，网络层添加 IP 地址等信息后传递给数据链路层。数据链路层按照以太网帧的格式进行封装，添加 MAC 地址等信息，然后将帧发送到物理层。物理层将帧中的数据转换为物理信号(如电信号或光信号)，通过传输介质(如网线或光纤)发送到目标设备。目标设备接收到物理信号后，通过相反的过程进行解码，将数据传递给上层应用程序。

四，应用场景和优势

应用场景广泛：以太网通讯协议在企业办公网络、校园网络、数据中心等各种局域网环境中被广泛应用。在企业办公网络中，计算机通过以太网连接到交换机，实现文件共享、打印机共享等功能;在校园网络中，教学楼、图书馆等场所的设备通过以太网连接，为师生提供上网服务;在数据中心，服务器之间通过以太网进行高速数据传输，支持云计算、大数据等应用。

优势明显：它具有高传输速率的特点，从早期的 10Mbps(如 10BASE - T)到现在常见的 100Mbps(100BASE - TX)、1000Mbps(1000BASE - T)甚至 10Gbps(10Gigabit Ethernet)等多种标准，可以满足不同场景下的数据传输需求。同时，以太网协议具有良好的兼容性和扩展性，新的设备很容易接入已有的以太网网络，并且可以通过添加交换机、路由器等设备来扩展网络规模。另外，以太网技术相对成熟，网络设备成本较低，维护和管理也比较方便。