以太网是什么？
以太网是一种计算机局域网技术，是应用最普遍的局域网技术。以太网技术起源于一个实验网络，该实验网络的目的是把几台个人计算机以3M的速率连接起来。以太网最初只有10Mbps的吞吐量，使用的是CSMA／CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问）的访问控制方法，这种早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。
以太网具有以下特点：
1. 具有广播功能，便于系统的扩展和逐渐演变。
2. 提高了系统的可靠性、可用性、生存性。
3. 以太网是一种共享介质的局域网技术，多个站点链接到同一个共享介质上，同一时间只能有一个站点发送数据，这种链路连接着多个终端，就是多路访问。
以太网主要有两种传输介质，那就是双绞线和同轴电缆。所有的以太网都遵循IEEE 802.3标准，IEEE 802.3标准规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问控制的内容。
以太网的硬件优势主要体现在以下方面
1. 高速传输：
以太网可以实现10Mbps、100Mbps、1000Mbps甚至10Gbps的高速数据传输，满足了现代网络的高速需求。
2. 大带宽：
以太网可以支持相对较高的带宽，可以同时处理多个数据流，适合大数据传输和多媒体应用。
3. 灵活性：
以太网支持多种连接方式，包括点对点、星型、环形和总线型拓扑结构，可以根据实际需求灵活配置。
4. 易于管理：
以太网是标准化的网络，可以轻松地集成和管理，降低了网络管理的复杂性。
5. 安全性：
以太网支持各种安全协议和技术，如MAC地址过滤、VLAN隔离等，可以确保数据的安全性和完整性。
6. 可靠性：
以太网的多级冗余技术可以确保网络在出现单点故障时仍能继续正常工作，提高了网络的可靠性。
7. 低成本：
以太网使用标准的以太网技术，所需硬件组件的成本相对较低，适合中小型企业使用。
8. 兼容性好：
以太网是一种标准的开放式网络，不同厂商的设备容易互联互通，可以实现办公自动化网络与工业控制网络的信息无缝集成。
9. 通信速率高：
以太网的通信速率比现场总线快得多，可以满足对带宽的更高要求。
10. 可扩展性强：
以太网交换机可以通过堆叠或级联方式扩展网络规模，支持更多的网络设备连接。
以太网的数据传输主要基于TCP/IP协议，包括以下步骤
1. 封装：
在发送数据时，以太网将数据包封装成以太网帧，以太网帧由帧头和帧尾包裹着数据部分。帧头包含目的MAC地址和源MAC地址，帧尾包含校验和。
2. 发送数据：
以太网中的节点在发送数据时，首先会监听信道是否空闲。如果信道忙碌，节点会等待直到信道空闲。
3. 接收数据：
接收节点通过比对自己的MAC地址，判断以太网帧是否发送给自己，如果是则接收该帧，如果不是则丢弃该帧。
4. 数据传输：
以太网采用CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）机制，当一个节点要发送数据时，它首先侦听信道是否空闲。如果空闲，就发送数据，并随时监测是否有碰撞发生。如果有碰撞，就随机等待一段时间后重发数据。
5. 数据验证：
以太网通过校验和来检测数据传输过程中是否发生了错误。在发送端，以太网会计算出校验和并将其发送出去，接收端也会计算校验和，如果两者一致，则认为数据传输无误。
6. 协议转换：
以太网的数据传输过程中需要进行协议转换，将上层协议的数据包转换为以太网帧进行传输，或将以太网帧转换为上层协议的数据包。
以太网的分层模式主要分为物理层、数据链路层和高层用户层
1. 物理层：
这一层负责在设备之间进行比特流传输，包括传输介质、信号编码、调制、同步等。以太网的物理层采用50Ω基带同轴电缆作为通信媒体，数据传输速率通常为10Mbps，甚至可以达到10Gbps（工业以太网）。
2. 数据链路层：
这一层负责将比特组合成字节，再将字节组合成帧，使用链路层地址（MAC地址）来访问介质，并进行差错检测。以太网的数据链路层由控制器插件板完成，同轴电缆侧的收发器完成物理层的功能。
3. 高层用户层：
这一层负责处理与应用程序的接口，提供网络服务给用户。以太网的高层用户层可以提供各种不同的网络服务，如文件传输、电子邮件、网页浏览等。
以太网的安全性主要取决于网络的配置和所采取的安全措施
1. 访问控制列表（ACL）：
通过配置访问控制列表，可以限制对网络资源的访问，从而保护敏感数据不被未经授权的用户访问。
2. 加密技术：
采用加密技术对数据进行加密，可以确保数据在传输过程中的安全性。常见的加密技术包括SSL/TLS、IPSec等。
3. 防火墙：
部署防火墙可以防止未经授权的访问和恶意攻击，从而保护网络的安全性。
4. 定期安全审计：
定期进行安全审计可以及时发现和修复潜在的安全隐患，提高网络的安全性。
5. 用户身份验证：
采用用户身份验证可以确保只有经过授权的用户才能访问网络资源。
6. 日志监控：
对网络设备和应用程序进行日志监控，以便及时发现和应对安全事件。
7. 端口安全：
限制通过网络设备的端口访问，可以防止未经授权的设备连接网络。
8. 虚拟专用网络（VPN）：
通过建立虚拟专用网络，可以保护数据的传输安全性和完整性。
以太网在汽车上的应用主要表现在以下方面
1. 高带宽传输：
以太网采用标准的TCP/IP协议，具有高带宽、高速传输的特点，可以满足汽车内部多个模块之间大量数据的高速传输需求。例如，在自动驾驶系统中，车辆需要实时获取传感器、摄像头等设备的数据，并进行快速处理，这就需要高带宽的通信网络来支持。
2. 灵活扩展：
以太网具有良好的扩展性，可以根据汽车功能需求的变化进行灵活的扩展和升级。通过增加或减少网络节点，可以方便地对车载网络进行重构，满足不同车型和配置的需求。
3. 可靠性和实时性：
以太网具有较高的可靠性和实时性，能够满足汽车控制系统的严格要求。在汽车行驶过程中，车载网络需要实时响应各种控制指令和传感器数据，保证车辆的安全性和稳定性。以太网能够提供稳定的通信质量，降低网络延迟，提高数据传输的可靠性。
4. 标准化和开放性：
以太网是标准化的开放式网络技术，不同厂商的设备和模块可以方便地进行互联互通。这有助于降低车载网络的复杂性，减少不同供应商之间的技术壁垒，促进车载网络技术的创新和发展。
高效能和经济性：
以太网技术成熟、成本较低，能够有效地降低车载网络的成本。同时，以太网还可以通过复用已有的网络基础设施和设备，提高车载网络资源利用率。
本文转自：汽车以太网技术研究实验室，转载此文目的在于传递更多信息，版权归原作者所有。如不支持转载，请联系小编demi@eetrend.com删除。
