传统以太网和交换以太网

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传统以太网和交换以太网

和射频干扰引起的信号恶化 ,必须遵循其规范精确定义的每英尺电缆允许有多少个扭绞。
屏蔽双绞线电缆结合了屏蔽、相互抵消和电线扭绞技术。对电磁干扰和射频干扰具有更好的抵抗能力。
屏蔽双绞线的结构
非屏蔽双绞的结构
2.双绞线的型号按照型号来分主要有以下几类。 (1) 3类双绞线、(2) 4类双绞线、(3) 5类双绞线、(4) 超5类双绞线、 (5) 6类双绞线、(6) 7类双绞线。
1、中继器
中继器又叫转发器，是最简单的网络互联设备，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。
在以太网中使用中继器要注意5－4—3—2一l原
则，即4个中继器连接5个段，其中只有3个段可以连
接主机，另2个段是连接段，它们共处于1个广播域。
用中继器连接两个网段
•通信卫星
卫星对地面站进行广播，所有地面站都能通过天线收到卫星发来的报文，可根据阅读报文地址段决定是否需要接收。
通信卫星在3．3万千米高空，数据单程传输到地面的时间为0．24 S～0．27 S，它比计算机发送数据的时间长得多，所以不能用通常计算机网络采用的信道监听办法解决信道争用问题
通信卫星联网方式
第1章传统以太网和交换以太网
一、传输介质与连接器二、网络互联设备
1.1、传输介质与连接器
• 同轴电缆
（一）、同轴电缆的概念，结构。同轴电缆（Coax）是指有两个同心导体，而导体和屏
蔽层又共用同一轴心的电缆。
同轴电缆的结构
同轴电缆的特点：高带宽、及好的噪声抑制性。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。1km的电缆可以达到1Gb/s~2Gb/s的数据传输速率。
•光纤
（一）、光纤的概念光纤为光导纤维的简称，由直径大约为0.1mm的细玻璃丝构成。光纤通信：光纤通信就是因为光纤的这种神奇结构而发展起来

城市轨道交通网络—以太网标准

CSMA/CD与传统以太网
CSMA/CD与传统以太网
以太网工作原理
共享电缆
发送站A
接收站B
总线拓扑结构，共享电缆。
传送过程中，发送计算机独占使用整个电缆。
发送计算机完成数据传输后，共享电缆才能为其他计算机使用。`
CSMA/CD与传统以太网
CSMA/CD原理基本思想：网络上任一站点要发送，先监听总线，若总线空闲，
每段电缆的最大长度100m
几种常见的以太网
几种常见的以太网
交换式以太网核心是使用以太网交换机。最明显的特点是能拓展整个系统带宽。交换机的特点：每个端口直接与主机相连，每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样进行无冲突的传输数据。
几种常见的以太网
快速以太网(100BASE-T) 快速以太网采用802.3u标准。基本思想:保留802.3的帧格式和CSMA/CD协议,只是将数据传输速率从10Mb/s提高到100Mb/s,同时规定100BASE-T的站点与集线器的最大距离不超过100m。
则立即发送，若总线正被占用，则等待某一时间后再发送。
CSMA/CD与传统以太网
可能出现冲突的解决方案：在争用期时间内发生冲突，双方边发送、边监听，一旦出现冲突
就立即停止发送 (称为冲突检测CD)。一旦出现冲突，双方停止后，等待一个随机的时间延迟D，再次
重发；若两个站点选择的延迟恰好相同，则第二次延迟时间加倍。
Байду номын сангаас
几种常见的以太网
千兆位以太网千兆位以太网采用的标准为802.3z。千兆位以太网引入了载波扩展和分组突发传输技术。
几种常见的以太网
万兆位以太网万兆位以太网采用的标准为802.3ae。传输介质只采用光纤。只工作在全双工方式下，不存在争用期问题。

常见局域网的类型

16Mb/s。开始时，UTP 电缆只能在 1Mb/s的速率下操作，STP电缆可操作在 4Mb/s和16Mb/s，现已有多家厂商的产品突破了这种限制。
交换网是随着多媒体通信以及客户/服务器(Client/Server)体系结构的发展而产生的，由于网络传输变得越来越拥挤，传统的共享LAN难以满足用户需要，曾经采用的网络区段化，由于区段越多，路由器等连接设备投资越大，同时众多区段的网络也难于管理。
目前我们学校用的比较多的是以太网。1பைடு நூலகம்
我们知道局域网-LAN(Local Area Network)是将小区域内的各种通信设备互联在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。
目前常见的局域网类型包括：以太网(Ethernet)、光纤分布式数据接口(FDDI)、异步传输模式(ATM)、令牌环网(Token Ring)、交换网Switching等，它们在拓朴结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都有许多不同。其中应用最广泛的当属以太网—— 一种总线结构的LAN，是目前发展最迅速、也最经济的局域网。我们这里简单对以太网(Ethernet)、光纤分布式数据接口(FDDI)、异步传输模式(ATM)进行介绍。 1、以太网Ethernet
3、ATM网络
随着人们对集话音、图像和数据为一体的多媒体通信需求的日益增加，特别是为了适应今后信息高速公路建设的需要，人们又提出了的宽带综合业务数字网(B-ISDN)这种全新的通信网络，而B-ISDN的实现需要一种全新的传输模式，此即异步传输模式(ATM)。在1990年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)正式建议将ATM作为实现B-ISDN的一项技术基础，这样，以ATM为机制的信息传输和交换模式也就成为电信和计算机网络操作的基础和2l世纪通信的主体之一。尽管目前世界各国，都在积极开展ATM技术研究和B-ISDN的建设，但以ATM为基础的B-ISDN的完善和普及却还要等到下一世纪，所以称ATM为一项跨世纪的新兴通信技术。不过， ATM技术仍然是当前国际网络界所注意的焦点，其相关产品的开发也是各厂商想要抢占的网络市场的一个制高点。

精品课件-现代通信网(郭娟)-第四章以太网

“碰撞检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为 “冲突检测”。
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发送帧
CSMA/CD工作过程
装配帧
CSMA/CD含有两方面的内容：载波侦听(CSMA)
Y 总线忙？ N
启动发送并检测冲突
和冲突检测(CD)。四个步骤：
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MAC地址网卡上的硬件地址可用来标志插有该网卡的计算机。路由器上，网卡上的硬件地址可用来标志插有该网卡
的路由器的某个接口。路由器由于至少同时连接到两个网络上，因此它至少
有两块网卡和两个硬件地址。
1A-24-F6-54路-1由B-器0E00-00-A2-A4-2C-02
1Gbit/s
1Gbit/s
1Gbit/s
10Gbit/s
通用名称
Xerox以太网 Ethernet I Ethernet II 10Base5(粗缆) 10Base2(细缆) 10BaseT 100BaseTX 100BaseFX
1000BaseSX
1000BaseLX
1000BaseT
10GbE
IEEE编号
DIX DIX 802.3 802.3 802.3 802.3u 802.3u 802.3z 802.3z 802.3ab 802.3ae
距离
? 500米 500米 500米
185米 100米 100米 400米
260米 550米 550米 5km
100米
65米 40公里
介质
同轴
同轴
同轴
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Ethernet 帧结构
发送方网络适配器将IP分组 (或其它网络层分组) 封装到 Ethernet 帧中。

以太网的名词解释

以太网的名词解释在当今的数字时代，以太网是我们日常生活中不可或缺的一部分。

它被广泛应用于家庭、企业和全球网络中。

然而，对于以太网这一术语的含义与其背后的技术我们可能并没有深入了解。

本文旨在通过定义和解释以太网的相关术语来揭示以太网的工作原理和应用。

以太网是一种用于计算机局域网（LAN）的标准通信协议。

它建立了一种连续的传输媒介，使得许多计算机和设备能够共享信息和资源。

在以太网中，每个设备通过一种称为“MAC地址”的唯一标识符进行身份识别。

MAC地址是一个由六组十六进制数表示的物理地址，类似于每个人拥有的独特身份证号码。

局域网适配器（LAN Adapter）是一种用于将计算机连接到以太网的硬件设备。

通常，它嵌入在计算机的主板上，负责接收和发送数据包。

此外，还有一种称为“网卡”的可插入设备可以用于将计算机连接到以太网。

以太帧（Ethernet Frame）是在以太网中传输的数据单位。

它由多个字段组成，包括目的地MAC地址和源MAC地址，用于在网络中正确地路由和传递数据。

以太帧的长度通常在64到1518字节之间，这允许在网络中传输不同大小的数据。

以太网交换机（Ethernet Switch）是一种用于连接多个设备的网络设备。

它根据MAC地址的目的地和源地址，将数据包传输到正确的设备。

与传统的以太网集线器不同，交换机可以提供更高的数据传输速率和更大的网络容量。

网络套接字（sockets）是以太网通信的一种接口。

它允许应用程序通过网络相互传输数据。

当网络套接字建立连接时，就会使用IP地址和端口号来唯一标识每个设备。

虚拟局域网（VLAN）是一种将网络分割成多个逻辑上独立的子网络的技术。

VLAN允许不同的用户和设备连接到同一个网络，同时保持彼此独立。

通过在交换机上配置VLAN，管理员可以实现网络流量的隔离和安全性的提高。

无线局域网（WLAN）是一种无线以太网技术，通过无线访问点（Access Point）将无线设备连接到局域网。

【doc】高速以太网技术和交换式以太网技术剖析

高速以太网技术和交换式以太网技术剖析第l7卷第l2期1996年12月小型微型计算机系统MlNI—MICR0SYSTEMSV o1】7No.】2Dec.1996～3Z高速以太网技术和交换式以太网技术剖析弋1f;1;清华大学计算机系,jE京100084)摘要高速以太网和交换式以太网技术是解决传统以太网的带宽危机的两项重要技术.末文中,首先对高速以太网和交换式以太网技术进行了深入,全面地分析.最后.针对结合这两项技术的产品FastSwitch10/100,利用对等通信性能的驯试程序,对这.词’一船控1引言J/CD.DPP以太罔最初由Xerox公司研制成功,此后在DEC和Intel公司的支持下,联合制定了以太网的规范.1EEE在此基础上制定了IEEE802.3标准.如今,以太罔已经发展成为应用最为广泛的计算机联网形式.随着网络应用的普及以及多媒悻应用的不断发展,传统的共享带宽的以太网无法满足网上各站点对带宽的要求.于是.出现了三种主要的解决方法.徽划分技术.利用网桥和路由器设备具有隔离网络上不必要的数据流量的特点,将网络划分成多个网段,然后利用网桥,路由器设备将各个罔段连接起来.然而,随着微划分的深入,跨越网段的数据传输不断增加;并且采用大量的网桥和路由器设备,不仅会使网络投资巨增.叉会明显地增大网络通信的延迟时间.高速以太网技术通挝提高网络的共享带宽来提高各站点的实际带宽.但是仍存在着每个站点的实际带宽随网络上的站点数增加而减少的问题交换式以太网技术.为了从根本上解决站点的实际带宽随站点数增加而减少的问题,将交换技术引入传统的以太网中,为所有站点同时提供独占的带宽.本文中,首先对高速以太网技术和交挟式以太罔技术进行了深入地剖析.随后对应用这两项新技术的实际产品的性能进行了测试,从而对这两项新技术所带来的性能的提高有了定性和定量的了解.2高速以太网技术剖析在高速以太同领域中形成了两个IEEE的标准;IEEE802.3u描述的100Base—T高速以9960528收稿t国家攀壁计划研究珂目和博士点基金资助项目枉彀,博士研究生.主要研究方向是网络并行计算12期杜毅:高速以太同技术和交换式以太同技术剖析太网,仍措用csMA/cD的MAC协议HEEE802.1z描述的]00Base—vG高速以太网,采用DPP(DemandPriorityProtocol,请求优先协议)的MAC协议.由于它们都沿用了传统以太网的帧格式,因此它们都自称为高速以太网.然而,由于]00Base--VG抛弃了作为以太网根本特征的CSMA/CD,没有得到广泛地承认.因此,一般所说的高速以太网指的是100Base—T,而100Base—VG则算是一种全新的局域网标准不过.在本文中为了进行对比,仍对100Base--VG技术进行了剖析.2.1l00Base—T1OOBase—T保留了以太网的根本特征,采用csMA/cD的MAC协议.csMA/cD(具有冲突检测的载波监听多路访问,CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)是一种随机争用媒体方式,每一站点的发送都是随机发生的,当多个站点同时往媒体上发送信息时,就发生了冲突.站点检测到冲突后停止发送,并按二进制指数退避算法等待一段随机时间,然后再重新尝试发送.lOOBase—T与传统以太网的差别主要在物理层.目前,100Base—T的物理层有两种形式:100Base—X它采用的媒体是5类无屏蔽双绞线(UTP),1类屏蔽双绞线(STP)以及光纤.与]0Base—T一样,100Base--X只使用2对双绞线.1对用于数据发送,1对用于数据接收和冲突检测.它采用了多级编码技术,将来自数据链路层的位流先进行4B/5B块编码(即把4位二进制码组编码成5位二进制码组),再进行NRZI(反相不归零制)编码,最后经ML T一3编码输出.ML T一3是一种3电平编码,它有四种跳变形式.每一种跳变形式可以表示两个二进制位.利用ML T一3编码能够把信号的频率降低到原来的一半. 4T+.它采用的媒体是3类,5类UTP.4T+使用4对双绞线,其中3对用于数据的接收/发送,1对用于冲突检测.4T+也采用多级编码技术,将来自数据链路层的位流先进行8B/6T块编码(即把8位二进制码组编码成6位三进制码组),再经NRZI 编码输出到3对双绞线上2.2100Base—VG100Base—VG采用DPP的MAC协议.其主要思想是,由集线器循环查询并仲裁各个站点的网络访问请求.并为这些请求提供不同的优先级.高优先级的请求能够先于低优先级的请求得到服务.当有多个同优先级的请求时,仍以循环方式仲裁.当低优先级的请求被挂起超过一定时间时,集线器会自动提高其优先级,从而保证所有站点公平地访问网络.lOOBase—VG物理层称为Quartet,所用媒体为3类,5类UTP.Quartet 使用4对双绞线,但由于1OOBase—VG中不存在冲突,因此4对双绞线都用于数据接收/发送.Quartet也采用多级编码,将来自数据链路层的位流先进行5B/6B块编码(即把5位二进制码组编码成6位二进制码组),再经NRZI编码输出到4对双绞线上.2.3100Base—T与lOOBase—VG的比较高速以太网中没有采用传统以太网的曼彻斯特编码,这是固为要使用曼彻斯特编码实现100Mbps的数据传输率.媒体上信号的波特率将达200M,这是双绞线所无法承受的.高速以太网为了在双绞线上实现lOOMbps的数据传输率,综合采用了以下手段:提高数据信号本身的时钟频率(受双绞线物理特性的限制不能无限提高)使用多对双绞线并行传输信号编码上采取多级编码技术,压缩信息量100Base—T和]00Base—VG对比如表1所示.CSMA/CD协议是竞争性的,所有站点都小型微型计算机系统1996拒无法预先确定何时能够得到网络的控制权因此100Base--T在网络负载较轻时,效率很高}当网络负载很重时,由于频繁地发生冲突并执行退避及重发操作,造成网络带宽的浪费,效率明显降低.而与之相比,DPP协议是确定性的,所有的站点能够得到公平的访问网络的机会.因此lOOBase—VG在网络负载重或者需要保证网络的最大延迟时间时,工作得很好,能够充分利用网络的带宽.表卜lOOBase--T和lOOBase--VG的对比另外.由于两者采用了不同的MAC协议,所以100Base—T的集线器的结构要相对简单一些,而它的网卡的结构则要相对复杂一些.3交换式以太网技术剖析交换式以太网是基于帧交换(frameswitching)技术的,由交换集线器(switchinghub)进行快速的帧交换,同时为所有端口提供数据的传递服务,能给每一对端口提供独占的网络带宽.在传统的以太网中,各个站点是共享整个网络的带宽.由于采用竞争式MAC协议,当多个站点同时拉送时会发生冲突,需要执行退避和重发等操作-从而造成了带宽的浪费.这种浪费会随发送站点数的增加而迅速加剧.因此,共享式以太网上每个发送站点所实际占有的带宽会随其它发送站点数的增加而减少,而且当发送站点数超过一定值时整个网络的效率急剧下降与此相比,交换式以太网以交换所需延迟的代价来保证给每个站点提供恒定值的带宽(仅略低于共享式以太网的网络带宽,损失部分由交换延迟引起).只要各发送站点不同时向相同的目的站点发送,就不会发生冲突,此时若干对站点的发送可以同时进行.10Base~T形式的共享式以太网与交换式以太网十分相似,它们的拓扑结构在物理上都是呈现星形结构.然而10Base--T在逻辑上是总线结构的.而交换式以太网在逻辑上仍旧是星形结构的.之所以会有这个不同,是因它们所使用的集线器的不同造成的.lOBase—T集线器是将输入帧向所有其它端rn作广播转发,当发生冲突时所有的端rn都受到影响.因此,10Base—T的集线器也被称为多端口中继器.而交换集线器的转发只针对输入帧中目的地址所对应的端口当然交换集线器中也存在着冲突问题,但是当发生冲突时仅涉及相关的端口,其它端口不受影响.交换式以太网中帧交换的实现有两种形式;利用高速主干总线或开关网络实现.应用高速主干总线实现交换就是利用它的高带宽.通过共享总线达到各个端口并行交换数据的目的.FastSwitch1O/1O0的内部就是采用1Gbps的高速主干总线来实现帧交换的.4通信-能测试环境在进行通信性能的测试中.使用了两台Pentium/60,32MB内存,EISA/ISA总线的服务器.每台服务器与交换集线器FastSwitch10/100相连.使用的操作系统是NetWare3.11.下12期杜彀:高速以太网技术和交换式太网技术剖析29面将分别介绍测试环境中的两个重要组成部分:交换集线器和NetWare系统4.IFastSwiteh10/100我们所使用的交换集线器FastSwiteh10/100是美国GrandJunction公司产品.它除了采用了交换式以太网技术外,还采用了高速以太网100Base—T技术.l00Base—X晟早就是由GrandJunction公司提出的FastSwitch10/100共有26个网络端口.即2个100Mbps的高速端口,24个10Mbps的个体端口.FastSwitch10/100的所有端口都是交换式的.FastSwiteh10/100提供的极限的网络带宽可达220Mbps.相比之下,lOBase--T集线器只有lOMbps的共享带宽,只能供一对端口传送FastSwltch10/100具有三种不同的转发模式;4.1.1快速转发(FastForward)模式此时,交换集线器在接收到输入帧的目的地址(即该帧的前48位)后.就根据目的地址确定相应输出端口并建立到达输出端口的通路.进行帧的转发.由于对输入帧未做任何检查.因此对输入帧的检查与过滤工作必须由软件来完成,这无疑加重了操作系统的负担.这种转发方式也被称为cut—through.4.1.2无碎片转发(FragmentFree)模式此时,交换集线器只有在完整地接收到输入帧的前512位(即前64个字节)后开始转发.这是因为在以太网上,由于冲突会产生碎片(即断帧),其长度小于512位无碎片转发模式能自动过滤掉这些碎片,减少不必要的网络流量.4.1.3存储转发(Store—and—Forward)模式.此时,交换集线器在完整地接收并存储输入帧之后,对输入帧做适当的完整性和合法性检查,过滤掉有错误的帧,然后再转发.不同交换模式具有不同的交换延迟以两个个体端口的数据转发为倒.快速转发模式的延迟时间最短,为3O微秒’无碎片转发模式次之,为70微秒;存储转发模式最长,其延迟时间随所转发帧的长度而线性增长(70~1228微秒).在我们的测试中,FastSwltch10/100使用的是快速转发模式.4.2NetWare系统由于我们所使用的1OOMbps的FastNIC100EISA网卡,只提供了NetWare的驱动程序因此,为了保证所测得数据的可比性,我们所有的测试均是在NetWare环境中进行的.NetWare是Novell公司的32位的多线程的网络操作系统.NetWare 的一个重要特点是.它是非抢先式的操作系统,即所有的线程都拥有同样的优先级,只有当正在运行的线程主动地放弃对CPU的控制权时,其它的线程才有机会得到运行.如果某个正在运行的线程出现问题时,有可能会因为它始终不让出控制权,而使整个系统崩溃.所以,NetWare又被称为”好人环境”.Novell公司认为,这种非抢先的环境有助于提高系统的运行效率. NetWare系统中所有的应用程序都是以NLM(NetWareLoadableModule)的形式出现由于NetWare的非抢先的特点,因此在我们所编写的通信性能的测试程序中,为了保证每个线程不会过多地占用CPU资源,利用了NetWare提供的信号量(semaphore)机制并且每个线程都主动地放弃对CPU的控制权,以保证整个系统的正常工作.这一点对于编写NLM程序来说,是至关重要的小型微型计算机系统5通信性能测试结果及分析决定网络系统的通信性能的两个重要因素是网络的延迟时间和吞吐率在实际应用中,用户对网络性能所关心的主要是两个方面:传输长度较小的消息时的延迟时间和传输长度较大消息时的吞吐率.因此,我们的测试工作主要是围绕着这两个方面展开的.测试程序的伪码如图1所示.传输数据时使用的是IPX协议(每一帧中最大的数据量为1470字节)在测试中,为避免偶然因素对测试数据准确性的干扰,本文中所列举的数据均是两百次测试结果之平均值.另外,通过对数据传输往返时间的测定,可以避开两台机器的时钟同步问题.’图1对等通信的性能测试程序的[为码为了比较lOOMbps的高速以太网与传统的lOMbps以太网的性能差异,我们针对GrandJunction公司的FastNIC100EISA网卡(1OOMbps),Intel公司的Flash32EIsA和EtherEx-press16ISA网卡(均为lOMbps),利用对等通信的测试程序分别进行了性能测试.测试结果如图2和强3所示(图中Express8所示血线表示,利用EtherExpressl6提供的设置程序,将其数据交换宽度强制设为8位时的测试结果).从强中我们很容易看出,利用100Mbps的高速以太网进行数据传输所达到的吞吐率并不是1OMbps以太网的10倍.事实上,在传输64KB的数据时,FastNIC32的吞吐率只有6.49Mbps(带宽的利用率仅为6.5),只是Flash32的1.40倍,是Expressl6的2.05倍,是Ex—press8的3.25倍不过,相对lOMbps的以太网来说,1OOMbps的高速以太网的确具有更小的网络延迟和更大的网络带宽.只是其各项性能并未超过许多而已从中我们可以发现,在制约网络性能的各项因素中,最主要的固索还是网络的接口部分(包括,总线,网卡等硬件,以及接口驱动程序等软件)另外,高速以太网更适合于连续的大量数据的传输.例如.用于连接多媒体数据库的服务器时,将会提高它的带宽利用率.频繁的大数据量的传输环境是高速以太同的最佳应用环境.为了对比交换式以太网和传统的共享式以太网的性能差异,我们只测试了10Mbps的交换端口的性能.我们利用另外两台计算机动态地为网络制造恒定的背景数据流量,来模拟实际应用中的网络状态.通过改变数据流量的大小,来模拟网络的轻载(背景数据流量为3Mbps,12期杜毂:高速以太网技术和交换式以太网技术削析3l占网络带宽的3O)和重载(背景数据流量为6Mbps,占网络带宽的60~)状态+井测试在这两种状态下网络的通信性能.,I—=_!lI===l乏士,一1—o一r_二==——:≤::E一『消息的长度(单位:字节}:量s哥】意.消息的长度【单位:宇节J图2对等通信中消息长度与延迟时间的关系曲线图3对等通信中消息长度与吞吐辜的关系曲线由于交换式以太网能够为每一对通信空鲁点提供独占的带宽,困此在测试一对站点的通信性能时,用另一对站点制造的背景数据流量对其没有影响.而对于共享式以太网来说,网络的状态直接影响着网络的通信性能.具体的数据如表2所示.表2不同网络状况下对等通信的延迟时间(单位:毫秒)的比较从表中明显可见,网络平静情况下共享式以太网的延迟时间略低于交换式以太网的延迟时间+这是因为交换式以太网存在着交换延迟+如果交换集线器使用的是存储转发模式,那么性能的差距会更大.以传输64KB的消息为例,轻载时的共享式以太网中,延迟时间为199.37毫秒,比网络平静时增加了22+而网络重载时延迟时间为238.84毫秒.增加了46.由此可见,在共享式以太网中网络负载状况对网络通信的性能有着显着的影响,并且随着网络负载的加重+对其的影响也越来越明显.而在交换式以太网中网络通信的性能不受背景数据流量的影响.6结论事实上,最为成熟的100Mbps的高速网络技术是FDDI(光纤分布式数据接口).然而.FDDI的生产成本较高,安装和维护十分复杂,使其难以替代现有的以太网.虽然,现在也已有了廉价的所谓的铜缆FDDI(即CDDI),但是由于它与以太网的不兼容,因而难以实现从现有的以太网向CDDI的平稳过镀.另外,FDDI还是共享网络带宽的.同样存在着共享式网络的通病.在交换式网络方面,还有现在非常热门的基于信元交换(cellswitching)技术的A TM.A TM除了具有交换的特点外,还可以提供更高的网络带宽.然而由于A TM价格昂贵.尚未制定出统一的标准.并且也难以实现从现有的以太网的平稳过渡.小型微型计算机系境而高速以太网和交换式以太网与传统的以太网兼容,并且价格又相对便宜.因此,在很长的一段时问内,高速以太网技术和交换式以太网技术会成为应用晟广泛的网络技术.当然,它们也将会不断发展,例如,现在已经有了基于100Mbps的太网交换集线器,并且在交换集线器中也逐步增加了网桥,路由器的功能.国外目前正在研制1Gbps的高速以太网技术.此外,要想提高网络的利用率,光靠改进网络设备还是远远不够的.还需要努力减少网络与计算机的接口部分的开销.参考文献GrandJunctionNetworksInc..FastSwish10/1O0InstallationGukle.Rev.10 .Ottobet1993DaveAndrews.HighStakesfor一speedEthernet.Byte,October1993]aekT.Moes,FastEth…t:AnEv~lutI㈣yAherniforHigh—SpedNe 【wnrkg,DataCommunication,August1993ThomasE.Andersonetal,High——SpeedSwitchSchedulingforL~’al——AreaNetworks.ACMTrans.onCom—puttrSystem.Novumbetl993 RoBerlMandeviIlEthernetSwitchesEvaluat~1.D|LtnCommunications.M arch1994RoBertMandevil1e,Client—ServcrChallengeiFDDl0rEThernetSwitches ,DataCommunue~tions…M1994STephenSaunders,EthernetGearsUpfor100Mhit/s.DataCommunications. JanuaTy1993ANAL YSISOFFASTETHERNETANDSWITCHED ETHERNETTECHNIOUESDuYiComputerDepartment?TsinghuaUniversitytBelji~g10~)84) AbstractFastEthernetandSwitchedEthernetaretwoveryimportanttechniqu esthatwe canapplytosolvethebandwidthproblemofthetraditionalEthernet.Inthispap er,weana—lyzethetechniquesofFastEthernetandSwitchedEthernetcomprehensivelT hen,wein+trodueeanetworkprodfietFastSwiteh10/100,whichcombinesthetechnique sofFastEthernetandSwitchedEthernet,Throughtheanalysisbaaedonthepeer——to——peercommunica—t0nperformance.weunderstandtheperformanceimprovementthatthesetwo techniquesleadto.KeywordsFastE~herner,SwitchedEtherner.SharedEthernet.MediaAceess Contro1.CSMA/CD.DPP。

虚拟局域网(VLAN)原理

虚拟局域网(VLAN) 课程目标：● 了解VLAN的特点，原理● 了解端口类型、封装标准目录第1章虚拟局域网(VLAN) 11.1 VLAN产生背景 11.1.1 传统以太网基本概念 11.2 传统以太网与交换式以太网比较 21.3 VLAN概述 21.4 VLAN 特点： 31.5 VLAN成员划分的方式： 41.6 VLAN 的运作 51.7 缺省VLAN 61.8 链路类型 61.9 IEEE 802.1Q 71.10 配置静态 VLANs 81.11 VLANs 的两种设计方式 81.11.1 端－端 VLANs 91.11.2 本地化VLANs 10第一章虚拟局域网(VLAN)知识点● 了解VLAN的作用，特点。

● 掌握VLAN的工作原理及划分方法。

● 掌握VLAN端口（或链路）类型，TURNK链路的封装协议。

● VLAN是一个纯粹的2层的概念。

不同的VLAN属于不同的广播域，相当于物理上隔离的不同网络。

一.1 VLAN产生背景一.1.1 传统以太网基本概念传统以太网使用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access withCollision Detection，带有冲突监测的载波侦听多址访问）。

我们可以将CSMA/CD比做一种文雅的交谈。

在这种交谈方式中，如果有人想阐述观点，他应该先听听是否有其他人在说话（即载波侦听），如果这时有人在说话，他应该耐心地等待，直到对方结束说话，然后他才可以开始发表意见。

有一种情况，有可能两个人在同一时间都想开始说话，那会出现什么样的情况呢？显然，如果两个人同时说话，这时很难辨别出每个人都在说什么。

但是，在文雅的交谈方式中，当两个人同时开始说话时，双方都会发现他们在同一时间开始讲话（即冲突检测），这时说话立即终止，随机地过了一段时间后，说话才开始。

说话时，由第一个开始说话的人来对交谈进行控制，而第二个开始说话的人将不得不等待，直到第一个人说完，然后他才能开始说话。

交互式以太网实验心得

交互式以太网实验心得
交换式以太网是以交换机设备（交换机为核心）为中心构成的以太网络，是一种星型拓扑结构的网络。

这种网络在近几年运用的非常广泛。

优点：交换式以太网不需要改变网络其它硬件，包括线缆和用户的网卡，仅需要用交换机，节省用户网络的费用。

它同时提供多个通道，比传统的共享式集线器提供更多的带宽，传统的共享式10MBPS/100MPS以太网采用广播式通信方式，每次只能在一对用户间进行通信，如果发生碰撞还得重试，而交换式以太网允许不同用户间进行传送，比如，一个16端口的以太网交换机允许16个站点在8条链路间通信。

特别是在时间响应方面的优点，使的局域网交换机倍受青睐。

它以比路由器低的成本却提供了比路由器宽的带宽、高的速度，除非有上广域网（WAN）的要求，否则，交换机有替代路由器的趋势。

在本次课程设计中我做的是对网络拓扑图的设计，从刚开始选拓扑结构到设计合适的拓扑结构，中间翻阅了很多资料也和同学讨论了很多，这些让我了解到局域网络建设作为一项重要的系统工程，它的所用到的各种技术是多方面的。

以太网技术规范

梅特卡夫曾经开玩笑说，Jerry Saltzer 为 3Com 的成功作出了贡献。Saltzer 在一篇与他人合著的很有影响力的论文中指出，在理论上令牌环网要比以太网优越。受到此结论的影响，很多电脑厂商或犹豫不决或决定不把以太网接口做为机器的标准配置，这样 3com 才有机会从销售以太网网卡大赚。这种情况也导致了另一种说法“以太网不适合在理论中研究，只适合在实际中应用”。也许只是句玩笑话，但这说明了这样一个技术观点：通常情况下，网络中实际的数据流特性与人们在局域网普及之前的估计不同，而正是因为以太网简单的结构才使局域网得以普及。梅特卡夫和 Saltzer 曾经在麻省理工学院 MAC 项目（Project MAC）的同一层楼里工作，当时他正在做自己的哈佛大学毕业论文，在此期间奠定了以太网技术的理论基础。
⒈ IEEE802.3z
IEEE802.3z 工作组负责制定光纤（单模或多模）和同轴电缆的全双工链路标准。 IEEE802.3z 定义了基于光纤和短距离铜缆的 1000Base-X，采用 8B/10B 编码技术，信道传输速度为 1.25Gbit/s，去耦后实现 1000Mbit/s 传输速度。IEEE802.3z 具有下列千兆以太网标准：
以太网技术规范
李良庭 1999 年 12 月整理
用同 10BASE－T 相同的 RJ－45 连接器。它的最大网段长度为 100 米。它支持全双工的数据传输。
· 100BASE－FX：是一种使用光缆的快速以太网技术，可使用单模和多模光纤（62.5 和 125um）。多模光纤连接的最大距离为 550 米。单模光纤连接的最大距离为 3000 米。在传输中使用 4B/5B 编码方式，信号频率为 125MHz。它使用 MIC/FDDI 连接器、ST 连接器或 SC 连接器。它的最大网段长度为 150m、412m、2000m 或更长至 10 公里，这与所使用的光纤类型和工作模式有关，它支持全双工的数据传输。100BASE－FX 特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。

什么是以太网

它不是一种具体的网络，是一种技术规范。

以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。

该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。

以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包，双绞线电缆10 Base T以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。

直扩的无线以太网可达11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。

△以太网的连接拓扑结构:总线型：所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高，不易隔离故障点、采用共享的访问机制，易造成网络拥塞。

早期以太网多使用总线型的拓扑结构，采用同轴缆作为传输介质，连接简单，通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备，但由于它存在的固有缺陷，已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。

星型：管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网线、对核心设的可靠性要求高。

采用专用的网络设备（如集线器或交换机）作为核心节点，通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上，这就形成了星型结构。

星型网络虽然需要的线缆比总线型多，但布线和连接器比总线型的要便宜。

此外，星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模，因此得到了广泛的应用，被绝大部分的以太网所采用。

传输介质：以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。

其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。

同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰。

接口的工作模式：以太网卡可以工作在两种模式下：半双工和全双工。

半双工：半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。

传统的共享LAN是在半双工下工作的，在同一时间只能传输单一方向的数据。

当两个方向的数据同时传输时，就会产生冲突，这会降低以太网的效率。

全双工：全双工传输是采用点对点连接，这种安排没有冲突，因为它们使用双绞线中两个独立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。

以太网技术的现状及应用趋势

以太网技术的现状及应用趋势统计数字表明，目前全球85%的网络采用以太网技术。

以太网技术的优势是成本低、灵活，在接入领域使用以太网技术作为产品开发平台已经成为一个必然的发展趋势，有一统天下之势。

以前用以太网技术开发的相关产品，比如以太网交换机和无线局域网等设备，主要应用于企业环境，不能很好地满足商业应用领域或企业客户业务与网络融合更加紧密的需要，比如管理性不强、对业务的识别控制能力不强，无论是在企业网还是在电信网中，以太网产品都需要加以变革才能真正地适应用户的需求。

一、以太网技术的发展趋势1．端到端QoS是未来的发展方向经过十几年的发展，以太网的新业务和新应用不断涌现，这意味着更多的网络资源耗费，仅仅保证高带宽已经无法满足要求。

如何保证网络应用的端到端QoS已经成为以太网面临的最大挑战。

传统的建网模式无法满足现有业务的QoS要求，网络应用迫切要求设备对QoS的支持向边缘层和接入层发展。

在过去，高QoS意味着高价格，但是ASIC技术的发展使具备强大QoS能力的低端设备成为可能，使网络的QoS从集中保证逐渐向端到端保证过渡。

目前，网络边缘设备已经可以根据端口、MAC地址、VLAN信息、IP地址甚至更高层的信息来识别应用类型，为数据包打上优先级标记（如修改IEEE802.1P、IP DiffServ 域），核心设备不必再对应用进行识别，只需根据IP DiffServ、IEEE802.1P进行交换，提供相应的服务质量即可。

2．可控组播技术基本组播技术，存在以下问题：效率低：二层网络对组播支持不足，网络资源浪费严重。

认证难：组播在协议中没有提供用户认证支持，用户可以随意加入一个组播组，并可以任意离开。

管理难：组播源缺少有效的手段控制组播信息在网络上传送的方向和范围。

计费难：组播协议没有涉及到计费部分。

组播源无法知道用户何时加入，何时退出，无法统计出某个时间网络上共有多少个用户在收看组播节目，难以对用户进行准确计费。

交换式以太网的工作原理

交换式以太网的工作原理
交换式以太网是一种常见的局域网技术，它通过交换机来实现数据包的转发。

工作原理如下：
1. 数据帧传输：当一台计算机要发送数据时，它会将数据封装成一个数据帧并发送出去。

数据帧中包含了目标计算机的物理地址（MAC地址）和数据内容。

2. 交换机学习：当交换机接收到数据帧时，它会读取数据帧中的目标MAC地址，并将这个地址存储到一个表中，表中记录
了每个计算机的MAC地址与对应的交换口。

3. 交换机转发：当交换机接收到数据帧后，它会检查目标
MAC地址在表中的对应交换口。

如果表中存在这条记录，交
换机就将数据帧转发到目标交换口；如果表中不存在这条记录，交换机会向所有其他交换口广播该数据帧，以寻找目标计算机。

4. 数据帧过滤：交换机可以对数据帧进行过滤，只会将数据帧发送到目标交换口，而不会向其他交换口广播。

5. 碰撞域的消除：交换式以太网可以消除传统的集线器（集线集）所存在的碰撞域问题。

由于交换机只在目标交换口发送数据帧，不会广播到整个网络，因此不会产生碰撞。

总之，交换式以太网利用交换机实现了数据帧的学习和转发，通过将数据帧只发送到目标交换口，而不广播到整个网络，从而提高了网络的效率和安全性。

共享式以太网与交换式以太网

共享式以太网与交换式以太网---北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心讲师刘瑞芳---北京邮电大学电信工程学院计算机技术中心教授徐惠民［摘要］本文首先介绍传统以太网的基本技术，在此基础上发展起来的快速以太网经历了一个从共享介质到专用介质、从集线器到交换机、从共享信道到专用信道、从10Mb/s到100Mb/s的历程。

文章最后从实际应用的角度列举了交换式快速以太网的几个组网实例。

在一些场合下，把以太网、令牌环网、令牌总线网等物理网络称为传统局域网，而以太网是最成功的局域网技术，得到了最为广泛的应用（价格取胜）。

以太网诞生之初，10Mb/s的传输速率远远超出了当时计算机的需求和性能，所以共享带宽是其本意，网络上的多个站点共享10Mb/s带宽，而在任意时刻最多只允许网络上两个站点之间通信，其它站点必须等待。

计算技术与通信技术的发展尤如钟摆，在某个时期内，计算性能可能超过当时的通信技术，而另一时期内，通信技术又可能超过当时的计算性能，系统性能要么受到通信系统的限制，要么受到使用这些通信信道的计算设备的限制，所以，从10Mb/s以太网引入，到１０年后４８６PC机能以10Mb/s进行持续的数据传输，这期间以太网缺少升级的驱动力。

假设10Mb/s以太网上有１０个站点，由于共享带宽，每个站分到的平均带宽为1Mb/s，再加上因冲突而重试，每个站分到的带宽就更少了。

当这种共享式以太网阻碍了系统性能时，为了提升带宽，10０Mb/s接口的以太网发展起来，称为快速以太网。

快速以太网是在传统以太网基础上发展起来的，经历了一个从共享介质到专用介质，从集线器到交换机，从共享信道到专用信道，从10Mb/s到100Mb/s的历程。

在实际应用时，两种网络可能混合存在于同一个网络系统中，即有的计算设备以10Mb/s接入，而有的计算设备以10０Mb/s接入。

一传统以太网技术无论是10BASE2还是10BASE T，以及10BASE F（以光纤为介质），传统以太网的最初概念就是：提供一种方法，允许多台设备共享一个公共信道，所以它们都是共享1０Mb/s带宽。

4-以太网原理

❖有标记VLAN1帧 ❖有标记VLAN2帧 ❖无标记VLAN1帧 ❖无标记VLAN2帧
16:55:53
MSTP以太业务的类型主要有2种
❖一种使用以太网透传方式实现对以太网帧进行点到点的透明传送，不需要MAC地址学习，该方式主要用于以太网专线接入。不同专线用户不共享SDH带宽，具有严格的带宽保障和用户隔离。另一种方式是利用以太网2层交换技术，提供以太网虚拟专线、2层汇聚、共享以太通道等业务。此类业务共享带宽，可以通过VLAN隔离不同的用户。
以太网帧(帧长L)
帧间隙（Y）
发送周期长度
前导码 8bytes
以太网帧（帧长L）
帧发送速率为C%，帧长为L的帧：发送周期长度为 (L+8)*8+Y bit 链路信息速率保持100Mbps，每秒可达的帧数为PPS，则有 PPS*[(L+8)*8+Y]=100M PPS=100M/[(L+8)*8+Y] 以太网帧发送速率 Z%定义为 PPS=PPSm*Z%
发送周期长度为 (L+8)*8+96 bit
链路信息速率保持100Mbps，每秒可达的帧数PPSm,则有 PPSm*[(L+8)*8+96]=100M
PPSm=100M/[(L+8)*8+96]
❖只要是线速下，帧间隙就为最小帧间隙（96bits），而与帧长无关
16:55:54
快速以太网帧传送特性分析
❖普通链路脉冲（Normal Link Pulse，NLP):约16ms，链路状态检测,Down/Up ❖FLP只在协商/初始时发送，链路Up后只发送NLP
❖NLP/FLP技术只是针对双绞线媒介而定的
16:55:55

h3c 第7-15章知识点总结

h3c 第7~15章知识点总结路由器的作用：连接具有不同介质的链路、连接网络或子网，隔离广播、对数据报文执行寻路和转发、交换和维护路由信息。

路由器的特点：根据网络层信息进行路由转发、提供丰富的接口类型、支持丰富的链路层协议、支持多种路由协议。

交换机的作用：连接多个以太网物理段，隔离冲突域、对以太网帧进行高速而透明的交换转发、自行学习和维护MAC地址信息。

共享式以太网：所有的终端主机都处在同一个冲突域中，局域网中的所有接入终端共享总线的带宽。

交换式以太网：交换机的每个端口出于独立的冲突域中，终端主机独占端口的带宽。

广播域：路由器和三层交换机处于独立的广播域中，它们可以隔离广播域，二层交换机使用VLAN隔离广播，减小广播域范围。

VLAN的类型：基于端口的VLAN、基于MAC地址的VLAN、基于协议的VLAN、基于子网的VLAN传统以太网帧中添加了4个字节的802.1 Q标签后，成了带有VLAN标签的帧。

Access链路类型端口：只允许缺省VLAN通过，仅接收和发送一个VLAN的数据帧，一般连接用户设备。

Trunk链路类型端口：允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的数据帧，缺省VLAN 的以太网帧不带标签，一般用于交换机之间连接。

Hybrid链路类型端口：允许多个VLAN通过，可以接收和发送多个VLAN的数据帧，该端口允许多个VLAN的以太网帧不带标签交换机的端口链路类型分为：Access、Trunk和HybridSTP的作用：通过阻断冗余链路来消除桥接网络中可能存在的路径回环、当前路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。

BPDU的优先级向量：根桥ID、跟路径开销、指定桥ID、指定端口ID端口状态：Disabled 不收发BPDU报文，接收或转发数据Blocking 接收但不发送BPDU，不接收或转发数据Listening 接收并发送BPDU，不接收或转发数据Learning 接收并发送BPDU，不接收或转发数据Forwarding 接收并发送BPDU，接收并转发数据Blocking—20S→Listening—15S→Learning—15S→ForwardingForwarding Delay时间是15秒。

交换式以太网

–
VLAN 虚拟局域网
• VLAN
• 隔离网络风暴
广播信息频繁出现
• 实际上广播帧会非常频繁地出现。利用 TCP/IP协议栈通信时，除了前面出现的 ARP外，还有可能需要发出DHCP、RIP等很多其他类型的广播信息。
常见广播
• ARP请求：建立IP地址和MAC地址的映射关系 • RIP：一种路由协议 • DHCP：用于自动设定IP地址的协议 • NetBEUI：Windows下使用的网络协议 • IPX：Novell Netware使用的网络协议 • Apple Talk：苹果公司的Macintosh计算机使用的网络协议
以太网交换机
1）第二层交换机
是不带第三层路由功能的交换机
–工作在 OSI 参考模型的第 2 层（数据链路层） –依据MAC地址进行数据幀的转发 –支持任何网路层以上的高层协议 –与网桥类似，是一个多端口网桥
以太网交换机
2）第三层交换机具有路由功能的交换机，是路由器和二层交换机的有机集合体
工作在OSI参考模型的第3层（网络层） – 是具有第三层路由功能 – 把三层路由功能和二层交换功能相结合 – 提高路由器的分组转发速度，解决传统路由器形成的传输瓶颈问题
– 万兆标准内容包括10GBase-X、10GBase-R和 10GBase-W三种类型。万兆以太网标准不仅将以太网的带宽提高到10Gbps（在使用万兆以太网信道的情况下可以达到40Gbps甚至更高的速率），同时也将通信距离提高到数十公里甚至上百公里
城域网
• 运营商开始建设的城域网并不同于通常意义的城域网。例如中国移动定义的城域网是指：在地域上覆盖城市及其郊区范围、为城域多业务提供综合传送平台的网络，主要应用于大中型城市地区。 • 城域网以多业务光传送网络为基础，实现话音、数据、图像、多媒体、IP等接入，在功能上主要是指完成接入网中的企业和个人用户与在骨干网络上的运营商之间全方位的协议互通。 • 城域网传输主要采用的技术为基于SDH的MSTP、基于DWDM的OADM、和光纤直连技术。

第九章以太网：概述及以太网帧

2.介质访问控制（MAC） MAC包括数据放置到介质和从介质中删除帧。 MAC方法取决于网络的逻辑拓扑结构
回顾：MAC方法
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9.3.5 以太网的物理层实现
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9.3.5 以太网的物理层实现
以太网的变化：
初期：数据传输速度3Mbit/s的以太网今天：数据传输速度高达10Gbit/s的以太网（吉比特以太网）
以太网历史（第一版本以太网）
介质：同轴电缆（粗缆10BASE5、细缆10BASE2）拓扑结构：总线型部署：低带宽LAN环境中介质访问方法：CSMA
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9.4.2 LAN技术：以太网技术：技术
传统以太网
介质：UTP（10BASE-T）拓扑结构：物理拓扑：星型；逻辑拓扑：总线物理拓扑使用的设备：集线器介质访问方法：CSMA/CD 通信类型：半双工
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9.4.2 LAN技术：以太网技术：技术
传统以太网
基于集线器的以太网
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9.4.3 LAN技术：以太网技术：技术
当前以太网
两次发展：速度由10Mbit/s到100Mbit/s（快速以太网）；LAN交换机的出现拓扑结构：物理拓扑：星型；逻辑拓扑：点对点物理拓扑使用的设备：交换机介质访问方法：CSMA/CD，没有介质争用通信类型：半双工
以太网成功因素
支持广泛的电缆和连接器规格定义了不同介质的编码和编码方案在所有物理实现中保持一致的结构
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9.4 LAN技术：以太网技术：技术
以太网的出现（P198）传统以太网发展：
第一版以太网传统以太网当前以太网 1Gbit/s以上以太网
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传统以太网和交换以太网