计算机网络技术3-2

第3章局域网技术（BasisofLAN）2以太网以太网发展历程以太网技术特性以太网工作原理以太网技术标准以太网组网技术以太网：应用最广泛最成功的局域网技术；核心技术是CSMA/CD。以太网发展历程1970年，美国施乐（Xerox）公司首次开发。1976年，2.94Mbps的CSMA/CD系统。1980年，DEC、Intel和Xerox共同起草EthernetV1。1985年，公布了EthernetV2。IEEE802以EthernetV2为基础制定了IEEE802.3。BobMetcalfe，以太网发明者以太网技术特性采用基带传输技术遵循IEEE802.3标准使用CSMA/CD介质访问控制方法共享型网络，带宽利用率较低拓扑结构主要是总线型和星型几乎支持所有传输介质支持不同传输速率（100M－1G－10G）支持可变长帧（64-1514B）以太网获得成功的启示较早实现标准化标准由企业而非学术机构制定技术先进，使用方便价格低廉，兼容性好易扩展、易维护、易管理CSMA/CDEthernet介质访问控制规则CarrierSenseMultiAccess/CollisionDetectionCS=载波侦听，当确认没有载波时才可占用介质MA=多路访问，平等竞争，带宽共享，先占先得CD=冲突检测，碰撞仲裁，当发生2个以上节点不约而同占用介质（即发生碰撞）时，全部作废，各节点随机延时，重复CSMA/CD过程CSMA/CD举例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。假定某一时刻只允许一个人说话，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：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A。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和C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，这样保证这10个人能够有秩序的进行互相通信而互不干扰。以太网工作原理CSMA/CD载波侦听、多路访问、冲突检测利用共享、广播式的公共传输介质，网络在同一时刻只能发送数据或接收数据，而不能同时发送和接收。ABCDAB节点A和节点B监听两节点都检测到空闲状态节点A和节点B传输在线上发生冲突随机等待若碰撞次数=16差错处理网络节点同时发送产生冲突CSMA/CDCarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection载波侦听多路访问/冲突检测以太网工作原理以太网发送：先听后发,边听边发,冲突停止,延迟重发以太网工作原理发送数据组织数据总线忙？自动发送冲突吗？发送完成？发送成功冲突次数n=n+1冲突次数》16发送失败退后延迟NYNYYNYN以太网的接收：边收边听,冲突停止,数据作废以太网工作原理接收数据接收成功处理接收数据启动接收接收完成？是我的吗？冲突发生吗？废弃接收数据yynnyn以太网工作原理总结：以太网采用的CSMA/CD是一种典型的分布式介质访问控制方法。它没有集中控制中心,网络中所有节点有相同的优先级。以太网固有缺点同一网段上的所有节点必须竞争/共享总的带宽，节点只有在取得介质控制权时才拥有标称带宽。碰撞的发生会降低带宽的使用率，节点的增加会引起碰撞的指数增加，严重降低网络的使用率。同一网段上节点数太多网络会变得不可用，最终使网络崩溃。指标同一网段节点数030冲突率Collision使用率Utilization以太网技术标准以太网（IEEE802.3）－10Mbps10Base5：粗缆（Thick）10Base2：细缆（Thin）10Base-T：双绞线（TwistPair）10Base-FL：光纤（Fiber）以太网技术标准快速以太网（IEEE802.3u）－100Mbps100Base-TX：双绞线（TwistPair）100Base-FX：光纤（Fiber）千兆位以太网（IEEE802.3ab/z）－1000Mbps1000Base-T：双绞线（TwistPair）1000Base-SX/LX：光纤（Fiber）以太网组网技术以太网可以用同轴电缆、双绞线、光缆等不同传输介质组网以太网可以运行10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10000Mb/s的网络速度以太网的介质访问控制方法是CSMA/CD组装不同类型的局域网需要不同的器件和设备:计算机(工作站、服务器)传输介质（同轴电缆、双绞线、光缆）网络协议（TCP/IP）网络操作系统（Windows、Linux）以太网集线器(10Mb/s、100Mb/s）网络接口卡（10Mb/s、100Mb/s）以太网组网技术集线器/中继器HUB/REPEATERLED显示碰撞、流量、电源etc.RJ45座Uplinkport集线器的功能作为以太网的集中连接点放大集线器接收到的信号通过网络传播信号无过滤功能无路径检测和交换功能网络接口卡（NIC）简称网卡构成以太网的基本部件计算机通过网卡接入以太网RJ45接口网络接口卡（NIC）网卡的功能：实现物理层的功能:计算机和网络传输介质的连接和电信号的匹配,接收和执行计算机发出的各种命令。实现数据链路层的功能:实现共享介质的介质访问控制,信息帧的发送和接收,差错控制等。提供数据缓冲。MAC地址(物理地址,网卡地址):MAC地址－烧录在网卡上MAC地址－硬件生产厂商提供的唯一物理地址MAC地址－为12位16进制数(48b)如：MAC地址：000493XXXXXXMAC地址－网络上用来区分各个设备的标志目的MAC：000493000004我要发数据源MAC：000493000001MAC地址数据源地址帧检测序列类型目的地址可变2664XXXXXXXXXXXX由厂商分配给设备由IEEE分配给厂商(如:锐捷网络00-D0-F8)前导位MAC地址8单位:字节EthernetII的帧格式ipconfig/allMAC地址非屏蔽双绞线（UTP）作为10BASE-T和100BASE-TX网络的传输介质,非屏蔽双绞线起着重要作用以太网只用4对双绞线中的2对为了使用方便,UTP中的4对导线采用了不同的颜色标志UTP性能等级四种类别和一个被提议的新类别3类16MHz4类20MHz5类100MHz增强型5类100MHz6类250MHz性能等级的划分是根据电气特性(MHz)而不是信息传输能力(Mbps)非屏蔽双绞线（UTP）直连线12345678白橙橙白绿绿白棕棕兰白兰36145278白橙橙白绿绿白棕棕兰白兰568B标准568A标准1234567812345678非屏蔽双绞线（UTP）交叉线（1,3交换；2,6交换）针脚分配123456781,2,7,81,2,3,61,2,3,61,2,3,6,4,5,7,83,6,4,5155mbpsATM:10BASE-T:100BASE-T:1000Base:TokenRing:10BaseTand100BaseT非屏蔽双绞线（UTP）网络操作系统Microsoft---一天一点爱恋Unix---爱一个人好难Linux---好想好好爱你Windows－16王朝27版本Windows1.0Windows2.0（286/386）Windows3.0Windows3.1Windows3.2Windows3.1多媒体扩展版WindowsforWorkgroups3.1WindowsforWorkgroups3.11WindowsNT3.1WindowsNT3.5WindowsNT3.51Windows95WindowsNT4.0Windows98Windows2000WindowsMillenniumEdition(ME)WindowsXPWindowsServer2003UNIX最早产生于美国AT&T的贝尔实验室采用TCP/IP网络协议主要产品:Solaris(SUN)OpenServer(SCO)Linux芬兰赫尔辛基大学Linus首创设计思想来自于UNIX主要产品:RedHat(RedHat)RedFlag(中科)双绞线以太网的组网利用集线器组建双绞线以太网可采用:单一集线器结构多集线器级联结构决定因素网络规模计算机的分布情况•中心:hub,repeater,orconcentrator•典型应用：EthernetandTokenRing•5-100+devices双绞线以太网的组网单一集线器结构双绞线以太网的组网多集线器级联结构级联方法双绞线以太网的组网直连线Uplink端口交叉线普通端口MS4242TMS5040TME502TPCServer五类双绞线百兆到桌面PCPCPCPCPCPCPCPCMS4242TMS4242T双绞线以太网的组网双绞线以太网的组网多集线器堆叠结构采用专门接口专门线缆连接只能扩展连接的站点数量，并不能扩展网络跨距。以太网的配置规则10M配置规则每段UDP电缆的最大长度为100m；任意两个节点间最多可有5个网段,经过4个集线器，只能有3个网段有计算机；整个网络的最大覆盖范围为500m；网络中不能出现环路。星型方式:任两个工作站间只允许跨越4个Hub以太网的配置规则以太网的配置规则100M配置规则每段UDP电缆的最大长度为100m；任意两个节点间最多可经过2个集线器；集线器之间的电缆长度不能超过5m；整个网络的最大覆盖范围是205m；网络中不能出现环路。