1.2.1 以太网的基本工作原理
以太网是目前最常用的一种局域网。传统的以太网一般采用广播方式通信，即所有的设备都接收到每个站点发出的信息包，但是只有目的方接收下来并提交给上层的主机进行处理，其他站点则将该包丢弃。以太网站点发送信息包的策略是采用载波监听多点访问/冲突检测CSMA（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）协议。下面分步来说明其工作原理：
（1） 载波监听：当一个站点要向另一个站点发送信息时，先监听网络信道上有无信息正在传输，信道是否空闲。
（2） 信道忙碌：如果发现网络信道正忙，则等待，直到发现网络信道空闲为止。
（3） 信道空闲：如果发现网络信道空闲，则向网上发送信息。由于整个网络信道为共享总线结构，网上所有站点都能够收到该站点所发出的信息，所以站点向网络信道发送信息也称为"广播"。但只有目的站点识别和接收这些信息。
（4） 冲突检测：站点发送信息的同时，还要监听网络信道，检测是否有另一台站点同时在发送信息。如果有，两个站点发送的信息会产生碰撞，即产生冲突，从而使数据信息包被破坏。
（5） 遇忙停发：如果发送信息的站点检测到网上的冲突，则立即停止发送，并向网上发送一个"冲突"信号，让其他站点也发现该冲突，从而摒弃可能一直在接收的受损的信息包。
（6） 多路存取：如果发送信息的站点因"碰撞冲突"而停止发送，就需等待一段时间，再回到第一步，重新开始载波监听和发送，直到数据成功发送为止。
所有共享型以太网上的站点，都是经过上述六个步骤，进行数据传输的。
由于CSMA/CD在同一时间里只允许一个站点发送信息，其他网站只能收听和等待，否则就会产生"碰撞"。所以当共享型网络用户增加时，每个站点在发送信息时产生"碰撞"的概率增大，当网络用户增加到一定数目后，站点发送信息产生的"碰撞"会越来越多，想发送信息的站点不断地进行以下操作：监听→发送→碰撞→停止发送→等待→再监听→再发送……
反复的冲突碰撞使站点大部分时间在等待网络信道的空闲，网络信道则大部分时间充斥着冲突信息，真正传输信息的时间大大减少，使网络效率低下。因此共享型网络只适合一些中小型单位用户使用。
为了更好地理解以太网的工作原理，可以通过一个比喻更加形象地说明。
假设在一间封闭并且黑暗的房间里有10个人，大家都看不见对方，只知道所有人的名字。假定同时只能有一个人说话，若同时有两个人说话，会产生互相干扰。当其中任意两个人A和B想对话时，需要采用下列步骤：
（1）A首先在听到没人说话时，开始叫对方B的名字，然后，说出想要说的话，此刻，房间里的所有人都能听到A的说话，但只有A呼叫的人B才会听懂和回答。
（2）如果在A呼叫对方名字时，同时有另一个人C也开始呼叫（不一定是呼叫B），这时，A必须立即停止继续说话，并说一声：呼叫碰撞，重来。然后，A等待半分钟，再重新呼叫。而刚才和A产生碰撞的C，则等待一分钟再进行呼叫。
（3）A在等待了半分钟之后，重新倾听是否有人说话，如果没有，再进行呼叫。假如这次呼叫又和别人碰撞，那么A就要再等待两分钟才能重新呼叫，以防止重复产生碰撞，这样就能保证这10个人能够有秩序的进行互相通信而互不干扰。
通过这种方法能够基本保证10个人的通话，但是，如果房间里有100个人呢？这时同时有两个人进行说话的可能性非常高，每个人都很难等到一个安静的机会去呼叫对方。而碰撞的增多，使大部分时间都在重复碰撞和等待，通话效率大大降低。
所以，对于以太网而言，在一个网段内，随着站点数的增多，通信的效率会降低。
1.2.2 以太网的硬件地址
每台连接到以太网上的计算机都有一个惟一的48位以太网地址。以太网卡厂商都从一个机构购得一段地址，在生产时，给每个卡一个惟一的地址。通常，这个地址是固化在卡上的，又叫做物理地址。
当一个数据帧到达时，硬件会对这些数据进行过滤，根据帧结构中的目的地址，将发送到本设备的数据传输给操作系统，忽略其他任何数据。
地址位全为1时表示这个数据是给总线上所有设备的，即为广播信息。
1.2.3 以太网的帧结构
以太网帧的长度是可变的，但都大于64字节，小于1518字节。在一个包交换网络中，每个以太网的帧包含一个指明目标地址的域。
图1.3是以太网帧的格式，包含了目标和源的物理地址。为了识别目标和源，帧的前面是一些前导字节、类型和数据域以及冗余校验。前导用于接收同步。32位的CRC校验用来检测传输错误。在发送前，将数据用CRC进行运算，将结果放在CRC域。接收到数据后，将数据做CRC运算，比较结果和CRC域中的数据。如果不一致，那么传输过程中有错误。
图1.3 以太网帧格式