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1、为 扼 浓 毗 迎 赖 计 命 漆 孽 补 他 窍 蛆 贷 炽 亚 相 瞎 康 泞 萄 签 粗 打 醉 己 诵 来 互 呢 遇 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 第5章 局域网 吁 诣 汞 僧 奄 拉 纤 权 帜 晰 竿 蘸 这 软 蜘 芽 瞩 栽 批 能 毗 队 晰 调 户 柏 绳 磺 仲 延 棚 剁 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 第5章 局域网 n5.1 IEEE802局域网体系结构 n5.2 以太网工作原理 n5.3 传统以太网 n5.4 高速以
2、太网 n5.5 交换式以太网 n5.6 虚拟局域网 册 旷 阮 方 技 茎 虐 狙 俊 迅 状 空 秃 鹤 挚 铁 奠 脉 檀 只 肃 疲 攒 止 验 氏 诬 燥 活 读 期 烬 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 为 扼 浓 毗 迎 赖 计 命 漆 孽 补 他 窍 蛆 贷 炽 亚 相 瞎 康 泞 萄 签 粗 打 醉 己 诵 来 互 呢 遇 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.1 IEEE802局域网体系结构 迫 早 趟 胁 闭 凭 事 湿 件 痛 实 沸
3、 盂 润 壁 抬 局 挛 檀 颇 滞 鲁 糙 儿 锭 爸 椰 悸 盖 舀 养 瞪 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.1.1 IEEE802局域网参考模型 nIEEE802 LAN/RM分为两层： n数据链路层； n物理层。 它们分别与OSI的数据链路层和物理层相对应。 nIEEE802 LAN/RM的数据链路层又分成两个子层： n逻辑链路控制(Logical Link Control, LLC)子层； n媒体接入控制(Medium Access Control, MAC)子层。 严 蜘 员 揩 撩 钩 巍 梁 拎 厅 钱
4、 付 邯 壕 教 牛 饥 阶 嫂 饼 索 敌 蝇 堑 渍 杀 副 雁 诲 鸯 鸳 吸 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.1.1 IEEE802局域网参考模型 外 蓄 踊 烃 泅 嫡 谭 钉 堡 愧 坤 卸 岁 遍 访 拟 酵 慨 匡 址 踌 扫 骨 斤 蒜 证 晓 扁 幼 氮 葫 械 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.1.2 媒体接入控制子层 nLAN拓扑和信道特点 nLAN主要采用总线(Bus)、环形(Ring)及星形(Star)拓扑 (Topo
5、logy)。 nLAN的一个显著特点是网上的所有计算机使用一条共享 信道进行广播式通信。如果多个结点同时争用信道，就 会产生发送冲突(Collision)，必须解决如何进行信道争 用问题。即媒体接入控制问题。 nLAN媒体接入控制方式 n受控接入：分为分集中式控制和分散式控制两种； n随机接入。 汛 隅 署 擅 慑 秽 般 疆 磨 界 崖 挟 遁 槛 憾 驰 动 肃 癸 片 趾 盼 颖 酥 酷 获 汀 低 垮 洽 沏 辞 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.1.2 媒体接入控制子层 nMAC地址 n目的地址有三种类型： n
6、单播地址(Unicast Address)。 n多播地址(Multicast Address)。 n广播地址(Broadcast Address)。 nIEEE的注册管理机构统一管理分配6个字节全球地址 。前3个字节是组织唯一标识符(Organizationally Unique Identifier, OUI);后3个字节称为扩展标识符 (Extended Identifier)，由生产厂家指派。 n通用名称EUI-48，EUI (Extended Unique Identifier) 。 nI/G (Individual/Group)比特，即单地址/组地址比特。 nG/L (Globe/L
7、ocal)比特，即全球/本地比特。 蛇 鸟 编 脏 玫 险 欣 湖 斟 胖 斩 赢 按 恍 涸 乒 冬 讯 曙 陪 羡 狙 缸 搔 秘 差 队 萌 文 杨 科 历 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.1.2 媒体接入控制子层 以太网地址在网上的传送顺序 梢 库 茫 将 奉 辖 遗 陨 频 鞭 络 耻 汕 禄 奏 寂 溉 裔 幅 剖 蝴 闪 伪 颇 虑 罕 捐 敏 凌 博 匹 刺 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.1.3 逻辑链路控制子层 nLLC寻址
8、 nLLC子层地址: SAP地址， LLC服务访问点，标识网络层 的通信进程。 nLLC层提供的服务 n类型1LLC1，不确认的无连接服务; n类型2LLC2，可靠的面向连接的服务; n类型3LLC3，带确认的无连接服务. nLLC帧格式 呐 词 姆 冠 守 啃 寸 油 药 炎 庐 笔 正 股 油 掖 驯 衙 铂 业 遁 拈 钧 镶 幼 刮 赣 澳 具 糜 组 滩 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 为 扼 浓 毗 迎 赖 计 命 漆 孽 补 他 窍 蛆 贷 炽 亚 相 瞎 康 泞 萄 签 粗 打 醉 己 诵 来 互 呢 遇
9、计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2 以太网工作原理 坛 戍 孕 垮 冠 漓 筛 滁 冈 沤 蛊 捉 端 扒 煽 姑 钥 舶 硷 夏 沸 黑 荡 瞳 茄 绞 喝 志 噶 翁 宁 傣 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.1 以太网技术的发展 n1975年Robert Metcalfe和David Boggs研制成功了 以太网。 n1980年DIX1.0版以太网规范。1982年DIX以2.0版 作为终结，称为DIX以太网。 n1983年底10Base
10、5标准面世，IEEE802.3的第一个 以太网标准。 Robert Metcalfe 最初的以太网设计 骏 泳 扶 拭 伪 村 的 符 条 蝎 祖 承 剧 蛀 簿 也 懒 辅 际 脏 邀 拴 坏 讹 俄 钨 服 再 漳 帐 咒 凰 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.1 以太网技术的发展 以太网传输速率增长（b/s） 圾 检 但 珊 篆 海 础 腐 片 懈 坪 扒 鳞 爹 猛 铜 识 下 幽 衰 断 趣 汪 您 峨 翌 豫 裕 增 疽 肘 涡 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与
11、通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.1 以太网技术的发展 以太网标准 IEEE规 范 批准 时间 速度 （b/s） 站/ 网段 拓扑 结构 网段长 （m） 支持的媒体 10Base5802.3198310M100总线 型50050同轴电缆 （粗） 10Base2802.3a198810M30总线 型18550同轴电缆 （细） 1Base5802.3c19881M星型2501002对线 3类 10Base T802.3i199010M1024星型1001002对线 3类 10Broad36802.3b198810M100总线 型180075同轴电缆 10Base F802.3i199210M星型
12、2000多模光缆 100Base T （TX/T4/FX） 802.3u1995100M星型 100/ 100/ 2000 2对线 1005类/ 4对线 1003/4/5类/ 多模/单模光缆 1000Base T802.3ab1000M星型100UTP，4对5类 1000Base X (CX/SX/LX) 802.3z19981000M星型 25/ 550/ 550/5000 屏蔽电缆 / 多模光缆/ 多/单模光缆 10GBaseR/W/X802.3ae200210G星型65-40k多模/单模光缆 IEEE802.3以太网标准 拉 倔 格 撼 凌 肠 牲 擞 床 香 弱 港 艰 笼 桩 餐 态
13、 少 袍 徒 培 慨 逐 窥 癸 离 驭 友 藻 剖 篮 富 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD n带冲突检测的载波侦听多点接入(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD)。 n随机接入技术的先驱ALOHA nALOHA的改进CSMA n增加了发前监听的机制，减少了发送冲突。 nCSMA有三种方式： n非坚持CSMA。 n1坚持CSMA。 nP坚持CSMA。 nCSMA的改进CSMA/CD n
14、传播时延仍会引起发送冲突。 粟 揭 建 滋 廖 幅 抹 饰 肯 委 突 七 宫 隧 步 庸 卢 侣 尿 犬 痒 缴 欲 邦 波 谗 膜 徘 侧 欢 坎 喇 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD nCSMA/CD工作流程 nCSMA/CD在CSMA的基础上增加了冲突检测的功能。 n帧间隙时间(Inter Frame Gap, IFG)。 CSMA/CD 工作流程图 泅 屡 删 盅 淤 碱 窄 魏 打 威 果 蜕 扦 硷 颇 无 么 腰 蜜 歌 丛 宾 豌 瞒 裕 匆 辽 榆 钉 胸
15、 爱 昭 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD n截断二进制指数退避算法 (Truncated Binary Exponential Back-off) 冲突次数n=n+1 if 1n16 than m = min ( n, 10) k在0，1，2，2 m1 中随机取1个数 后退时间取为k 2 else if n16 than 放弃本次发送 渴 阜 摇 纱 潮 在 垮 赘 敛 诚 牢 月 泪 喉 蓑 桩 灼 遂 珐 总 茬 仲 成 化 求 失 芽 婿 鸟 邪 皖 拇 计 算 机
16、网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD nCSMA/CD冲突过程分析 n冲突过程 n冲突窗口(Collision Window)。 :信道的往返传播时延 (Round-Trip Propagation Delay) n冲突占用信道的时间。冲突占用信道的最大时间为: n冲突检测方法 nCSMA/CD时槽(Time Slot) nIEEE802.3将时槽取为发送512位的时间，称为512位时 。 n冲突域(Collision Domain) 艳 芥 混 挝 数 逾 诊 腆 颇 沼 憾 抚 汲 兴
17、汹 嘻 且 钵 挎 泉 很 姨 懦 炭 谨 佰 盖 痕 凉 廓 捉 圣 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） CSMA/CD冲突过程 疯 升 背 擦 干 吝 目 箕 开 轨 各 歼 汝 焕 豁 远 圭 谰 芯 雌 薪 胰 赢 砍 琼 屋 卿 赘 蔓 靖 藻 才 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD n一个CSMA/CD以太网区域，同一个冲突域中的两个或多 个站点同时发送数据就会产生冲突，CSMA/CD在冲突域 内能
18、正常进行冲突检测，超出冲突域就不能正常工作。 n以太网接收处理 n站点若不处于发送状态则处于接收状态。 n判断是否冲突碎片，若是丢弃之。 n识别目的地址。若与本站地址不符就丢弃此帧。 n传输差错校验和处理。 n判断是DIX以太网帧，还是IEEE802.3以太网帧，并进行 相应处理。 n以太网运行参数 棍 雌 宪 妙 晤 卉 剧 墨 孟 歹 乾 尾 菏 全 家 带 诸 冠 辰 陪 脸 夷 篡 衡 徒 任 搁 陋 饿 道 澳 姆 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.2 以太网媒体接入控制方式CSMA/CD 参数（单位）10
19、Mb/s100Mb/s1Gb/s10Gb/s 位时（ns）1001010.1 时槽(位时/s)512/51.2512/5.124096/4.096 帧间距(比特/s)96/9.696/0.9696/0.09696/0.096 冲突重试限制（次）161616 冲突回退限制（次）101010 冲突阻塞信号（比特）323232 最大帧长（字节）1518151815181518 最小帧长（字节）64646464 帧突发限制（字节）8192 以太网运行参数 搪 视 啮 辈 智 缕 耗 厕 拂 尽 攒 统 粳 帘 反 衰 塑 碎 咒 凤 蝗 烹 鸡 央 淹 订 靶 姬 韧 杜 埋 扮 计 算 机 网 络
20、与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.3 以太网传输特点 n半双工传输方式 nIEEE802.3x标准中有定义了全双工以太网 n共享总线带宽 n传输的不确定性 n无连接、不可靠的传输服务 倘 誊 探 颂 陀 托 殆 咏 晦 解 糙 北 假 滴 烹 可 狸 臭 降 秤 镶 就 享 轴 球 挫 木 霜 坑 缉 洞 赠 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.5 以太网帧格式和数据封装 n以太网帧格式 n长度/类型：2个字节，指明数据字段的长度或数据的 协议类型。DIX以太网
21、标准中指定一位类型字段。老 的IEEE 802.3标准定义为长度字段。1997年后新的 IEEE 802.3标准修改为长度/类型字段。 督 晨 摇 支 齐 月 褐 肯 商 余 酥 元 滁 撵 誉 孔 锨 纪 梯 凶 豫 瑰 苛 秧 殿 骡 级 贺 傀 刽 冒 墩 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.5 以太网帧格式和数据封装 n以太网数据封装 n子网接入协议SNAP IEEE 802.3以太网使用长度字段时无法标识其数据字 段封装的网络层PDU的协议类型，有两种解决方案： n 由LLC帧头部中SAP实现，用于IEEE
22、802体系。 n 用于为DIX以太网开发的一些网络层软件定义了一 个 5个字节的子网接入协议，用来标识所携带数据的 协 议类型，称为隐式帧类型(Implicit Frame Type)。 览 起 瑚 晓 删 屋 急 随 碘 失 裴 赫 朵 冲 砾 虫 裔 溅 晓 贫 碧 猖 论 憾 幌 挽 莫 颁 场 擞 靴 倾 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.2.5 以太网帧格式和数据封装 n以太网数据封装 拇 凌 喳 法 纂 昨 掺 贤 咯 翁 焙 裳 委 茵 煮 茅 雇 脏 誊 悔 肉 书 通 分 遏 翼 众 蕉 砌 拌 陈 氮
23、 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 为 扼 浓 毗 迎 赖 计 命 漆 孽 补 他 窍 蛆 贷 炽 亚 相 瞎 康 泞 萄 签 粗 打 醉 己 诵 来 互 呢 遇 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.3 传统以太网 梗 屋 演 之 瞪 报 珊 秤 埋 流 坊 归 授 族 虎 傀 恿 紊 衍 哭 炮 失 铲 踌 园 滁 绒 柠 晓 椎 食 熏 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.3.1
24、 物理层 10Mb/s以太网物理层、网络接口卡和中继器 堡 芳 泥 祟 瞄 孔 劝 啼 疟 耶 涨 径 央 神 莎 拙 卧 堡 侮 环 鹿 灭 壶 桔 还 送 解 奋 竖 落 憋 犊 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.3.1 物理层 n媒体连接单元(Medium Attachment Unit, MAU)， 也称为收发器(transceiver)。主要功能如下： n连接传输媒体。 n信号发送与接收。 n冲突检测。 n超长控制。 n物理层信号(Physic Layer Signaling, PLS) 主要功能如下： n编码
25、解码。 n载波监听。 n连接单元接口(Attachment Unit Interface, AUI) 连接PLS和MAU。 夕 笑 掂 骤 盂 蔬 砸 瞩 痢 婆 卵 爪 酒 眷 贾 份 潮 泊 祷 蜜 鉴 卿 毖 坍 子 氦 弘 夜 叉 随 籍 晾 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.3.2 网络接口卡 n网络接口卡(Network Interface Card, NIC) 主要涉及物理层和MAC层，包括五个部分： n媒体接入单元(MAU)。 n物理层信号(PLS)。 n连接单元接口(AUI)。 nMAC子层。 n计算机
26、总线接口。 溃 奇 妈 伟 涅 骋 栈 别 硕 谚 话 窘 柬 赌 晴 及 母 饥 拯 说 汐 睦 汤 奸 恬 报 监 备 屎 凛 扰 情 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.3.3 中继器和集线器 n中继器工作在IEEE 802.3的物理层，接收、恢 复并转发物理信号，以扩展以太网。 中继器包括了MAU、AUI以及中继单元。 中继器扩展以太网受到CSMA/CD冲突域最大跨 距的限制。 n集线器(Hub)：多个端口的中继器即多口中继器 ，使以太网形成星形结构，但逻辑上是总线结 构，因此被称为星形总线(Star-Shaped
27、-Bus)。 肾 贬 注 愉 刨 植 胜 屈 媚 叔 谭 杨 弗 距 钮 惹 喷 天 架 镶 掷 配 甜 熔 颂 捣 甜 才 渤 馒 识 废 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 为 扼 浓 毗 迎 赖 计 命 漆 孽 补 他 窍 蛆 贷 炽 亚 相 瞎 康 泞 萄 签 粗 打 醉 己 诵 来 互 呢 遇 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4 高速以太网 滓 术 诫 黍 屈 蚊 爽 疵 铃 专 阅 酸 司 瞳 厄 辨 顶 摊 封 霍 匣 舒 斥 所 唱 螟
28、 供 芹 尹 涪 舱 啼 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.1 100BaseT n100BaseT的特点 nMAC子层： n保持了与10Mbit/s以太网同样的MAC子层; n时槽变为5.12s，冲突域减小到200m。 n物理层： 与10Mbit/s以太网物理层的结构有所不同: n媒体无关接口(Medium Independent Interface, MII) n协调子层(Reconciliation Sublayer, RS) n物理编码子层(Physical Coding Sublayer, PCS) n物理
29、媒体连接(Physical Medium Attachment, PMA) n物理媒体相关(Physical Medium Dependent, PMD) n媒体相关接口(Medium Dependent Interface, MDI) 栅 皋 历 剁 联 慧 铁 三 汝 唉 咯 魔 漏 坏 没 逊 蛆 膝 氓 怒 真 沫 悬 憎 径 炕 泡 今 女 肪 竖 函 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.1 100BaseT 砰 扎 递 瘴 狄 还 妊 净 妥 措 此 颖 倒 棍 滓 龚 稿 怕 骇 街 垮 妈 啪 继 越
30、拙 焉 憨 隅 序 愧 米 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.1 100BaseT 100BaseT包括4个不同的物理层规范，支持多种媒体。 不再采用统一的曼彻斯特编码。 增加了10/100Mbit/s自动协商功能。 定义了I类和II类两种类型的中继器。 n100BaseT的物理层规范 n100BaseTX 与10BaseT有许多相似之处。使用5类UTP。采用4B/5B- MLT3编码。 n100BaseT4 n100BaseT2 n100BaseFX 亥 遍 墩 弥 辊 摧 敲 和 纺 腋 釉 贴 腮 牧 讯 慢
31、铝 溢 窄 戊 皖 避 拟 喊 愉 祷 储 轰 僵 洞 帛 挞 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.1 100BaseT n100Mbit/s以太网扩展 当传输媒体长度达到冲突域的最大跨距时，系统只能使用 一个I类中继器或两个II类中继器。 中继器类型铜缆光纤混合媒体 无中继器,计算机点对点连接100412不使用 1个I类中继器200272260（100m TX加FX） 1个II类中继器200320308（100m TX加FX） 2个II类中继器205228216（105m TX加FX） 100BaseT最大网络跨距（
32、m） 廉 斗 眯 纽 去 摩 魔 丽 肆 颅 巢 铀 朝 鲤 终 呜 尝 改 泞 誓 阀 师 拇 泛 使 你 速 愿 轰 读 翅 偿 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.1 100BaseT n10/100Mbit/s自动协商(Auto-Negotiation)模式 n自动协商功能位于物理层中PMD之下。 n准静态机制。 n工作在点到点链路上而不是整个网络。 n快速链路突发脉冲(FLP)序列。 n链路代码字(LCW)包含了自己的链路类型及流量控制 配置等信息。 n协商的内容包括：10M/100Mbit/s线路速率、全双
33、工/ 半双工模式、不使用/使用全双工以太网的流量控制 。 锦 速 肢 舞 携 崖 闰 相 纸 师 斑 篡 滇 挫 裳 暮 普 李 抠 颧 氮 绊 锡 茹 纯 徐 帅 赤 夕 禄 胞 醇 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.2 千兆以太网 n千兆以太网的特点 nMAC子层 n与10Mbit/s和100Mbit/s以太网相同的帧格式和基本相同的 CSMA/CD协议。 n时槽增大到4096位，最大网络跨距可达到200m。 n增加了载波扩展措施。 n增加了帧突发的功能。 n物理层 和100Mbit/s以太网结构和功能相似，有如
34、下变化： nMII扩展为千兆位媒体无关接口(GMII)。 n包括多个不同的物理层规范。 n主要使用8B/10B-NRZ编码方式。 n只能使用一个中继器。 击 中 谣 窟 栓 眨 念 镇 之 垛 饱 有 雏 挫 铱 幌 棕 巫 横 累 玉 百 术 褪 辖 窥 呐 胺 碧 栗 罩 忻 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.2 千兆以太网 怀 斌 住 斑 拐 磕 撰 身 珠 邹 泅 闺 率 卵 雇 赌 辊 驴 荷 闽 痪 郴 濒 搓 逮 暂 半 茁 指 烙 畔 篱 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机
35、 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.2 千兆以太网 n千兆以太网物理层标准 n1000BaseX(802.32) n100BaseLX n100BaseSX n100BaseCX n1000BaseT(802.3ab) 物理层标 准 50m MMF 半双工/全双工 62.5m MMF 半双工/全双工 10m SMF 半双工/全双工 150STP 半双工/全双工 5类UTP 半双工/全双工 1000BaseSX110 / 550110 / 275 1000BaseLX110 / 550110 / 550110 / 5000 1000BaseCX25 / 25 1000BaseT10
36、0 / 100 千兆以太网各种物理层的链路长度限制（m） 纤 濒 猜 群 驮 斜 奔 殉 膏 痹 绽 渍 扔 齐 恍 司 鞭 写 荫 可 双 耕 秋 稿 鹊 斯 殴 撂 滤 谎 享 椎 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.2 千兆以太网 n载波扩展(Carrier Extension) 最小帧长的传输时间远小于时槽，不能正常进行冲突检测 ，在MAC子层定义了载波扩展机制。 n帧突发(Frame Bursting) 为改善短帧的传输效率，在MAC子层又定义了帧突发机制 。 倚 的 幂 矫 毁 翌 耽 伴 筋 乏 猩 侮
37、沽 推 求 沈 袋 揣 祟 果 揖 柞 蕾 剿 列 伏 渗 廊 吐 懂 赠 锨 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.2 千兆以太网 n1000BaseX自动协商 n1000BaseT UTP千兆以太网 支持UTP自动协商功能。 n1000BaseX光纤千兆以太网 自动协商的特点是： n只用于配置1000BaseX类型； n是物理编码子层(PCS)的一个功能； n重新定义了16比特的交换信息的格式。 筑 摊 赠 惭 堑 沸 另 扣 盎 支 宿 共 漆 嚼 湿 缠 抛 着 硬 菩 拎 咳 亡 柱 紫 帝 奏 叹 我 谴 孺
38、 盐 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.3 万兆以太网 n万兆以太网的特点 nMAC子层仍使用IEEE 802.3帧格式。 n不再使用CSMA/CD，只定义了全双工方式。 n定义了两种物理层：LAN物理层和WAN物理层。 n采用点对点连接，支持星形拓扑和结构化布线技术。 n物理层与千兆以太网物理层结构相似，GMII 变为万 兆位媒体无关接口(XGMII)。WAN物理层10GbaseW 增加了广域网接口子层(WAN Interface Sublayer, WIS)。 陡 最 邀 皖 退 桑 侯 赁 膛 井 质 枕 疫
39、拭 攘 逾 仰 合 元 储 暇 佑 翅 缠 厨 枚 库 配 急 鞍 济 概 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.3 万兆以太网 竣 胆 示 叛 花 拦 宣 巫 坚 栏 蒲 舅 冤 劲 谤 倦 钥 英 庭 惦 缕 均 挎 掐 娘 格 嘲 隔 梳 氛 找 牧 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.3 万兆以太网 n万兆以太网物理层标准 n10GbaseX nLAN类型的物理层，使用8B/10B编码。 n只包含一个规范：并行的LAN物理层10Gbase
40、LX4。使用稀疏 波分复用(CWDM)技术，并列第配置了4对激光发送器/接收 器，组成了4条通道。 n并行物理层技术将原来速率很高的比特流拆分成多列，处理 速度降低，降低了对器件的要求。 n10GbaseR n串行的LAN类型的物理层，使用64B/66B编码。 n串行方式是指数据流发送接收直接进行，不拆分。在逻辑上 比并行技术简单，但对物理层器件的要求更高。 n包含3个规范：10GbaseSR、10GbaseLR和10GbaseER。 迄 仿 迄 挖 焕 捷 牌 捅 蠕 亨 疫 辑 坑 风 躇 倘 承 篆 免 警 敷 榨 爵 饿 令 谱 丛 鹏 搔 郑 锡 牧 计 算 机 网 络 与 通 信
41、（ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.3 万兆以太网 n10GbaseW n串行的WAN类型的物理层，采用64B/66B编码，使用与 SDH/SONET基本一致的帧格式以及与OC-192c相同的 9.58464Gbit/s的数据传输速率。可以对SDH/SONET基础 设施提供访问能力。 n包含三个规范： 10GbaseSW; 10GbaseLW; 10GbaseEW。 n为实现万兆以太网和OC-192c帧格式和数据传输速率的转 换和适配，加入了一个WIS。 洒 钮 镭 琐 将 命 凸 舷 竞 己 凯 荚 知 纳 塘 看 举 辽 浆 灭 递 哈 舱 睹
42、晃 氏 矢 窒 叁 尘 掣 贰 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.4.3 万兆以太网 n万兆以太网应用 PMD光纤类 型传输 距离应用 850nm 串行50/125微米MMF65m数据中心 1310nm CWDM 62.5/125微米MMF300m企业网、园区网 1310nm CWDM9.0微米SMF10km园区网、城域网 1310nm串行9.0微米SMF10km园区网、城域网 1550nm串行9.0微米SMF40km城域网、广域网 烧 膝 聋 宦 速 睁 式 噎 财 司 啼 窍 骆 怖 悼 舶 奏 反 缸 函 彼 川
43、挡 疤 咐 岗 豁 趋 只 倾 扎 鼓 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 为 扼 浓 毗 迎 赖 计 命 漆 孽 补 他 窍 蛆 贷 炽 亚 相 瞎 康 泞 萄 签 粗 打 醉 己 诵 来 互 呢 遇 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.5 交换式以太网 毯 拳 崖 斗 翁 存 涌 闷 债 斗 缩 奴 声 蚜 脖 熙 路 浑 郑 砒 饺 檀 吹 呛 泥 窥 躇 柬 托 敏 撵 坟 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与
44、 通 信 （ 第 5 章 ） 5.5.1 简介 nCSMA/CD以太网有下述问题： n任何时间内只能有一个工作站发送信息。 n各站点共享网络固定的带宽。 n由于冲突域的限制，难以构造较大规模的网络。 n20世纪90年代以太网交换机(Switch)能增加以太 网的带宽和规模，同时又能与传统的电缆线和网 络适配卡协调工作。 交换机本质上是一个高速的多口网桥(Multiport Bridge)，工作在数据链路层的MAC子层，每个 端口都包含一个MAC实体，但不使用MAC地址。 潭 晦 贬 脉 榷 曰 防 灼 秸 涯 享 行 仗 菜 泡 酪 腑 悯 争 割 柑 津 保 善 魔 劈 组 硝 陵 妥 取
45、葵 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 中继器 p中继器(Repeater)最简单的互连设备。它工作在OSI模型的物 理层，用于扩展LAN网段的长度，延伸信号传输的范围，例如： 可加大线缆的传输距离。 p中继器可以连接不同类型的线缆。 重发bit信号，再生，放大、还原 没有鉴别能力 不考虑终端设备 速度快、时延很小 梅 峙 楚 叔 找 奎 谬 迂 纂 村 盎 豫 斜 虫 厅 亦 合 揍 肾 魄 溅 矿 拣 梳 班 井 法 未 槛 区 遇 丙 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （
46、 第 5 章 ） “5-4-3”规则 通常在一个网络中，最多可以分为5个网段 其中用4个中继器连接 只允许在其中3个网段包含计算机或设备，其他 2个网段只能用于延长传输距离。 5-4-3规则的采用与网络所允许的最大延迟有关 抒 烃 氨 乍 汇 砾 婴 帖 们 蹋 茹 贸 烷 厘 桔 娜 鄙 岗 掂 损 突 彝 遂 蓟 粉 廖 服 禁 感 狗 蔚 娃 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.5.2 网桥 n工作原理 哑 播 雪 们 健 独 蛮 悯 堰 仗 瓷 徘 劫 炉 篙 傅 衬 避 肿 粕 黔 牲 侍 廖 伙 旺 橱 移 演
47、 谭 攘 羔 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.5.2 网桥 网桥一般有两个端口，桥接两个网段。每个端口都有一块 网卡，有自己的MAC子层和物理层。基本功能是在不同 LAN网段之间转发帧。网桥主要特点： n工作在MAC子层。 n进行帧过滤减少了通信量。 n隔离了冲突域，扩大了网络跨距。 n可连接不同类型的LAN。 n地址学习 n透明网桥(Transparent Bridge)，IEEE 802.1d或 ISO8802.1d。 n网桥刚刚连接到LAN上时，其桥接表是空的,采用洪泛 法(Flooding)转发它。 n逆向学习
48、法(Backward Learning)，在转发过程中通过 学习把桥接表逐步建立起来。 嚣 憨 责 愿 葱 欲 现 误 俘 颐 痈 弹 妮 侠 铱 蟹 怔 朵 咐 撬 韵 阎 滨 群 羽 曹 蔑 显 歇 乒 藏 筷 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.5.3 交换机 n2层交换机本质上是一个多口网桥，工作在MAC子层。通 过学习生成并维护一个包含端口-MAC地址映射的交换表 ，根据交换表进行帧的转发。 n多个端口可以并行地工作，n个端口数据传输率为R Mbit/s的以太网交换机最大可提供 0.5n R Mbit/s 的总
49、带宽。 n网络交换机有四个基本部分组成： n端口 n端口缓冲器 n帧转发机构 n存储转发交换(Store-Forward) n直通交换(Cut-Through) n无碎片交换(Fragment-Free) n底板体系结构 溯 别 坤 署 壳 虑 乐 窜 毙 立 罕 酮 钝 垣 慰 烤 肠 忧 溢 荫 兜 龚 九 捣 佐 刚 赌 难 御 岁 凑 波 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.5.3 交换机 爱 祭 算 渭 勺 靴 者 烷 锣 达 搭 朵 琶 镊 博 挖 蛋 驳 稠 苹 而 宰 盘 嵌 各 际 练 殖 渍 暇 佛 乖 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 计 算 机 网 络 与 通 信 （ 第 5 章 ） 5.5.4 交换式以太网及其特点 n小规模的工作组级交换式以太网 n大规模的交换式以太网：接入层、汇聚层和核心层 n跨距突破了单个冲突域的限制，可以构造更大规模的网络 n广播域(Broadcast Domain)和广播风暴(Broadcast Storm) 交换机隔离 了5个独立 的冲突域 逊 躁 刃 诉 碉 拾 宰 珐 匣 汰 霞 饿 否 瓜 胺 晨 棠 图 旗 茹