以太网技术基本原理

以太网技术基本原理1©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家我们知道局域网包含以太网,令牌环和令牌总线等等,这些技术当中以太网技术以其简明高效的特点逐渐占据了主导地位2前言©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家学习完此课程，您将会：了解以太网的发展史掌握以太网的基本原理掌握以太网端口技术理解L2交换机和L3交换机的工作原理3目标©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家第1章以太网技术发展史第2章以太网端口技术第3章以太网设备介绍4©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家第1章以太网发展史1.1以太网起源及原理简介1.2以太网发展及标准协议5©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家以太网的诞生以太网最初是由Xerox公司开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测（CSMA/CD）机制,数据传输速率达到10Mbps。以太网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要，而IEEE802.3规范则是基于最初的以太网技术于1980年制定。以太网版本2.0由DigitalEquipmentCorporation、Intel和Xerox三家公司联合开发，与IEEE802.3规范相互兼容。6©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家冲突检测：由于两个站点同时发送信号，经过叠加后，会使线路上电压的摆动值超过正常值一倍。据此可判断冲突的产生。以太网原理---CSMA/CDCS：载波侦听在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。MA：多址访问每个站点发送的数据，可以同时被多个站点接收。CD：冲突检测边发送边检测，发现冲突就停止发送，然后延迟一个随机时间之后继续发送。7©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家以太网帧结构Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type值含义Length/T1500Length/T=1500代表了该帧的类型代表了该帧的长度802.38©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家以太网的MAC地址MAC地址有48位，但它通常被表示为12位的点分十六进制数。MAC地址全球唯一，由IEEE对这些地址进行管理和分配。每个地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24位二进制代表该供应商代码。剩下的24位由厂商自己分配。如果48位全是1，则表明该地址是广播地址。如果第8位是1，则表示该地址是组播地址。00e0.fc39.80349©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家最小帧长与最大传输距离最大传输距离：通常由线路质量、信号衰减程度等因素决定。最小帧长（64字节）：由最大传输距离和冲突检测机制共同决定。规定最小帧长是为了避免这种情况发生：某站点已经将一个数据包的最后一个BIT发送完毕，但这个报文的第一个BIT还没有传送到距离很远的一个站点。而站点认为线路空闲而发送数据，导致冲突。10©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家第1章以太网发展史1.1以太网起源及原理简介1.2以太网发展及标准协议11©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家万兆以太网出现以太网发展简史IEEE802.3以太网标准IEEE802.3u100BASE-T快速以太网标准IEEE802.3z/ab1000Mb/s千兆以太网标准IEEE802.3ae10GE以太网标准70年代80年代90年代以太网产生10M以太网发展成熟共享式转向LAN交换机100M快速以太网92年96年千兆以太网迅速发展2002年12©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家共享式以太网传输介质在共享式以太网之时，使用一种称为抽头的设备建立与同轴电缆的连接。须用特殊的工具在同轴电缆里挖一个小洞，然后将抽头接入。此项工作存在一定的风险：因为任何疏忽，都有可能使电缆的中心导体与屏蔽层短接，导致这个网络段的崩溃。同轴电缆的致命缺陷是：电缆上的设备是串连的，单点的故障可以导致这个网络的崩溃。10Base5：粗同轴电缆（5代表电缆的字段长度是500米）10Base2：细同轴电缆（2代表电缆的字段长度是200米）13©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家其中介质可靠性差是共享式以太网的主要问题。共享式以太网的缺点在共享式以太网中，所有的主机都以平等的地位连接到同轴电缆上，但如果以太网中主机数目较多，则存在以下严重问题：介质可靠性差冲突严重广播泛滥无任何安全性14©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家标准以太网标准以太网（10Mbit/s）的网络定位模型分类网络定位接入层最终用户和接入层交换机之间的连接汇聚层通常不使用核心层通常不使用15©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家IEEE802.3线缆名称电缆最大区间长度10BASE-5粗同轴电缆500m10BASE-2细同轴电缆200m10BASE-T双绞线100m10BASE-F光纤2000m16©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家快速（100M）以太网数据传输速率为100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术，能够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。IEEE为快速以太网制订的标准为IEEE802.3u17©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家快速以太网快速以太网（100Mbit/s）的网络定位模型分类网络定位接入层为高性能的PC机和工作站提供100Mbit/s的接入汇聚层提供接入层和汇聚层的连接，提供汇聚层到核心层的连接，提供高速服务器的连接核心层提供交换设备间的连接18©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家快速以太网传输距离技术标准线缆类型传输距离100BaseTXEIA/TIA5类（UTP）非屏蔽双绞线2对100m100BaseT4EIA/TIA3、4、5类（UTP）非屏蔽双绞线4对100m100BaseFX多模光纤（MMF）线缆550m-2km单模光纤（SMF）线缆2km-15km19©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家千兆以太网千兆以太网是对IEEE802.3以太网标准的扩展，在基于以太网协议的基础之上，将快速以太网的传输速率100Mbps提高了10倍，达到了1Gbps。标准为IEEE802.3z（光纤与铜缆）和IEEE802.3ab（双绞线）20©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家千兆以太网千兆（1000Mbit/s）以太网网络定位模型分类网络定位接入层一般不使用汇聚层提供接入层和汇聚层设备间的高速连接核心层提供汇聚层和高速服务器的高速连接，提供核心设备间的高速互联21©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家千兆以太网传输距离技术标准线缆类型传输距离1000BaseT铜质EIA/TIA5类（UTP）非屏蔽双绞线4对100m1000BaseCX铜质屏蔽双绞线25m1000BaseSX多模光纤，50/62.5um光纤，使用波长为850nm的激光550m/275m1000BaseLX单模光纤，9um光纤，使用波长为1300nm的激光2km-15km22©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家IEEE802.3z的线缆标准1000BaseLX是一种使用长波激光作信号源的网络介质技术，在收发器上配置波长为1270-1355nm（一般为1300nm）的激光，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。1000BaseSX是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术，收发器上所配置的波长为770-860nm（一般为800nm）的激光传输器不支持单模光纤，只能驱动多模光纤。1000BaseCX使用的一种特殊规格的高质量平衡双绞线对的屏蔽铜缆，最长有效距离为25米，使用9芯D型连接器连接电缆。23©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家IEEE802.3ab的线缆标准1000BaseT是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术，最长有效距离与100BASETX一样可以达到100米。用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mbps的平滑升级。24©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家万兆以太网已经开始部署，预计未来将有大规模的应用标准为IEEE802.3ae只有全双工模式创造了一些新的概念，例如光物理媒体相关子层(PDM)25©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家第1章以太网技术发展史第2章以太网端口技术第3章以太网设备介绍26©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家第2章以太网端口技术2.1自协商技术2.2自适应技术2.3流量控制27©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家自协商10Mb/s半双工10Mb/s全双工10Mb/s自协商100Mb/s自协商100Mb/s全双工端口1自动协商端口2自动协商端口3自动协商端口4自动协商端口5自动协商28©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家自协商基本页信息000010123456789101112131415MessageTypeEthernet=00001Reserved10BASE-T半双工10BASE-T全双工100BASE-TX半双工100BASE-TX全双工100BASE-T4流控支持远程故障指示确认下一页指示29©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家自协商信号整个报文按16ms间隔重复，直到自协商完成约2ms约100ns约62.5μs时钟数据位0时钟数据位1数据位13时钟数据位14时钟……30©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信通信·无线覆盖解决方案专家与没有自协商机制的设备连接不使用自协商机制会出现以下情况：无法实现端口的自动双速配置功能(如10Mbit/s和100Mbit/s)无法确定双工工作模式无法确定是否需要流量控制功能31©2012WRICorporationAllrightsreserved虹信