以太网接入技术（宽带接入技术课件）

第11讲以太网简介一、以太网的发展10二、以太网的命名原则其中：n：以兆位每秒为单位的数据率（10表示10Mbps，100表示100Mbps，1000表示1000Mbps）信号：基带或宽带类型（Base指基带传输，Broad指宽带传输）物理介质：表示介质类型（①5指粗同轴电缆，距离500米；②2指细同轴电缆，距离200米；③F：光纤；④T：双绞线；⑤L：长波；⑥S：短波；⑦C：同轴电缆；⑧X：全双工；）n-信号-物理介质EEE802.3定义了一种缩写符号来表示以太网的某一标准二、以太网的命名原则100BaseT

表示传输速率为100Mbps表示以基带方式传输表示传输介质为双绞线例：三、以太网分类共享式以太网标准以太网快速以太网吉比特以太网十吉比特以太网（10G以太网）三、以太网分类1．共享式以太网共享式以太网中，所有的主机都平等地连接到同轴电缆上，所有主机发出的信号都会被其他主机接收，如果主机数目较多，则存在冲突与广播泛滥的严重问题，而且共享式以太网还会存在介质可靠性差与无任何安全性的突出问题。常用介质10Base5：粗同轴电缆（5代表电缆的长度字段长度是500m）；10Base2：细同轴电缆（2代表电缆的长度字段长度是200m）。三、以太网分类2．标准以太网标准以太网的速率是10Mbit/s，通常定位在网络的接入层，标准以太网通常用于接入层最终用户和接入层交换机之间的连接，一般不适用于汇聚层和核心层。像新一代的多媒体、影像和数据库等对带宽需求较大的业务也适合用标准以太网。常用线缆（1）10BASE-5，粗同轴电缆，最大传输距离500m；（2）10BASE-2，细同轴电缆，最大传输距离200m；（3）10BASE-T，双绞线，最大传输距离100m；（4）10BASE-F，光纤，最大传输距离2000m。三、以太网分类3．快速以太网快速以太网的标准为IEEE802.3u，速率能达到100Mbit/s，为用户提供更高的网络带宽。可直接用于接入层设备和汇聚层设备之间的连接链路，也可为高性能的PC机和工作站提供100Mbit/s的接入。常用介质100BaseTX，EIA/TIA5类（UTP）非屏蔽双绞线2对，最大传输距离100m100BaseT4，EIA/TIA3、4、5类（UTP）非屏蔽双绞线4对，最大传输距离100m；100BaseFX，多模光纤（MMF）线缆，最大传输距离550m～2km；单模光纤，（SMF）线缆，最大传输距离2km～15km。三、以太网分类4．吉比特以太网吉比特以太网是在基于以太网协议的基础之上，对IEEE802.3以太网标准进行扩展，快速达到了1Gbit/s。吉比特以太网的标准为IEEE802.3z（光纤与铜缆）和IEEE802.3ab（双绞线）。吉比特以太网一般用于汇聚层，提供接入层和汇聚层设备间的高速连接，也可在核心层提供汇聚层和高速服务器的高速连接以及核心设备间的高速互联。三、以太网分类4．吉比特以太网常用介质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，50/62.5μm光纤，使用波长为850nm的激光550m/275m1000BaseLX单模光纤，9μm光纤，使用波长为1300nm的激光2～15km三、以太网分类5．十吉比特以太网（10G以太网）特点（1）保留802.3以太网的帧格式；（2）保留802.3以太网的最大帧长和最小帧长；（3）只使用全双工工作方式，完全改变了传统以太网的半双工的广播工作方式；（4）只使用光纤作为传输媒体而不使用铜线；（5）使用点对点链路，支持星形结构的局域网；（6）10G以太网数据率非常高，不直接和端用户相连；（7）创造了新的光物理媒体相关（PMD）子层。四、以太网技术——CSMA/CD计算机网络的目标是计算机之间共享物理网络，初期的以太网是共享式以太网，同一时刻只能有一台计算机访问线路，所以必须采用一种半双工的方式来访问该物理线路，而且还必须有一种冲突检测和避免的机制，这是为什么呢？四、以太网技术——CSMA/CD同一时刻若有二台以上计算机发送

＝》信号互相干扰（冲突，Collision，碰撞）

＝》此次传输失败。CDAEB核心问题：广播信道的访问控制

＝信道共享技术＝信道分配策略＝介质访问控制四、以太网技术——CSMA/CDCSMA/CD=CarrierSenseMultipleAccess

withCollisionDetection

=载波监听多点接入/冲突检测

是随机访问算法－争用型协议CSMA/CD的工作原理可概括成四句话，即：

先听后说，边说边听，冲突停止，随机延迟后重发四、以太网技术——CSMA/CD载波监听：先听再说发送前先监听总线上是否有信号如果有，则停止发送数据(避免冲突)，

同时继续监听，直至发现信道空闲时，发送数据.冲突检测：边说边听边发送，边检测，是否与别人发送冲突，

若冲突，立即停止发送，随机延迟后再去“载波监听”四、以太网技术——CSMA/CD为什么有了载波监听（先听再说），

还要冲突检测（边说边听）

即，为什么测到信道闲再发送，仍会冲突？

原因：

电磁波传播需要时间，而监听只能测到本站接入点的信号。

当某个站监听到总线是空闲时，总线不一定是空闲的。测到信道闲再发送，仍然冲突，情况一t0时，当C站发送完毕，A站和B站都测得信道空闲，都立即发送数据，结果导致了冲突。时间t0CBA用户四、以太网技术——CSMA/CD测到信道闲再发送，仍然冲突,情况二原因：

电磁波传播需要时间，而监听只能测到本站接入点的信号。当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非是空闲的。t0时A开始发送T1=t0十－时

B开始发送t0十－/2时发生冲突ABAB

－

/2设：为信号在最远的二站间的传播时间AB

－

四、以太网技术——CSMA/CDt0十－/2时发生冲突

/2AB

t0十

时，B测到冲突，停止发送t0十2

－时,A测到冲突

停止发送AB

冲突信号四、以太网技术——CSMA/CD1kmABt冲突t=2

A检测到发生冲突t=

B发送数据B检测到发生冲突t=

t=0单程端到端传播时延记为

四、以太网技术——CSMA/CD思考：经过2

时间没有检测到冲突，可以肯定这次发送不会发生冲突概念：以太网将2

称为争用期(contentionperiod)

，

或冲突窗口，竞争时间片、时间槽、冲突时间片。四、以太网技术——CSMA/CD理论上，CSMA/CD协议的争用期为2

工程上，10M以太网，取51.2

s为争用期的长度。在争用期内可发送512bit，即64字节。争用期长度，又称为512位延迟(51.2us)。以太网在发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。争用期的长度第12讲以太网接入技术一、以太网技术——全双工以太网和以太网交换机CSMA/CD采用半双工模式，例如传统的HUB设备是不支持全双工的，因为HUB的内部是一条共享总线，数据接收和发送都是在该总线上进行，没有办法进行全双工通信。最好的方式是采用全双工模式，全双工就是数据的发送和接收可以同时进行，互不干扰。一、以太网技术——全双工以太网和以太网交换机交换机应该是一个多端口设备，每个端口可以连接终端设备或其他多端口设备，交换机内部的网络不是共享总线，一般采用一个数字交叉网络，该网络能同时支持多个终端、端口之间并行独立的数据传输，交换机为每个端口设置了缓冲区，可以暂时缓存终端发送过来的数据，等资源空闲之后再进行交换。一、以太网技术——自动协商机制为什么会有自动协商机制？在基于五类线的以太网上，不同端口之间存在不同的工作模式，在速率上有10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s或自适应等，在双工模式上有全双工和半双工等，如果对每个设备的端口进行进行配置，则工作必然繁杂，而且容易出问题。使用1ms的脉冲来携带自动协商信息。16ms每个大脉冲插入16小脉冲……一、以太网技术——自动协商机制一、以太网技术——自动协商机制系统加电的时候（建立链路连接时候），首先检测自动协商标志，如果允许，则从配置寄存器读出支持模式标志，编码后通过空闲脉冲发送出去。发送出去的编码格式称为基页。如果接收到对方的基页，则跟自己发送的基页比较，找出支持能力的交集，选取最优组合运行。双工模式运行速率流量控制…...101010101…...二、以太网的物理层物理层规定了两个设备之间的物理接口、电气特性、规程特性、机械特性等内容。物理层标准：10BASE2、10BASE5、10BASE-T、100BASE-TX、100BASE-T2、100BASE-T4、100BASE-FX、1000BASE-SX、1000BASE-LX、1000BASE-CX、1000BASE-TX二、以太网的物理层——RJ45接口RJ45接口通常用于数据传输，最常见的应用为网卡接口。RJ45头跟据线的排序方法T568B线序：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕T568A线序：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕二、以太网的物理层——RJ45接口五、以太网的物理层——RJ45接口使用RJ45接头的线有两种：直通线（不同设备）交插线（相同设备）三、以太网的数据链路层数据链路层的特点：数据链路层和物理层是相关的数据链路层的分层结构三、以太网的数据链路层——MAC子层作用（1）链路级的站点标识：在数据链路层识别网络上的各个站点。（2）链路级的数据传输：从上层（LLC子层）接收数据，附加上MAC地址和控制信息后把数据发送到物理链路上。分类半双工MAC物理层运行模式是半双工时提供访问；全双工MAC物理层运行模式是全双工时提供访问；注意：这两种MAC都是集成在网卡中的，网卡初始化的时候一般进行自动协商，根据自动协商的结果决定运行模式，然后根据运行模式选择相应的访问MAC。6字节（48位）的MAC地址，称为MAC-48

例，16进制数表示：02-60-8C-0A-8C-6D

高3字节：块地址，BlockID

，机构标识符OUI

(OrganizationallyUniqueIdentifier),由IEEE注册管理机构RAC统一有偿分配给厂商，全球唯一：

例：02-60-8C代表3COM公司一个厂商可以买多个块号。只有223个块（第一字节的最低位为I/G位）低3字节：块内地址，扩展标识符EUI

(ExtendedUniqueIdentifier)由厂商分配（Vendorassigned），块内唯一代表该厂商制造的一个产品(如一块网卡)。“MAC地址”实际上是适配器标识

由此，保证了每个产品都具有唯一的MAC地址。三、以太网的数据链路层——MAC子层网卡上的硬件地址路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器同时连接到两个网络上，因此它有两块网卡和两个硬件地址。三、以太网的数据链路层——MAC子层MAC-48地址串行发送的顺序101011001101111001001000000000000000000010000000内存十六进制表示的EUI-48地址：AC-DE-48-00-00-80001101010111101100010010000000000000000000000001低位在前第1字节顺序第2第3第4第5第6802.3CA

ED

84

00

00

08三、以太网的数据链路层——MAC子层802.3/4的EUI-48地址十六进制表示的EUI-48地址：AC-DE-48-00-00-80二进制表示的EUI-48地址：第1字节第6字节001101010111101100010010000000000000000000000001最低位最先发送最高位最低位最高位最后发送低位在前I/G比特第1字节顺序第2第3第4第5第6802.3802.4机构惟一标志符OUI

（23位）扩展惟一标志符EUI

（24位）CAED84000008I/G（第一字节最低位b0）

I/G=0：单地址IndividualI/G=1：组地址Group，三、以太网的数据链路层——MAC子层MAC地址的分类（从结构角度划分）单播地址（一对一）：这种类型的MAC地址唯一地标识了以太网上的一个终端（比如网卡等），实际上这样的地址是固化在硬件里面的，I/G=0，例：0==0==-e0-fc-00-00-06，也即0000000==0==-...组播地址（一对多）：这是一个逻辑