第2章 以太网

第二章以太网
一．以太网与IEEE802.3
1. 以太网一种由美国Xerox公司、DEC公司和Intel公司开发的基带局域数据通信网标准。

它采用带冲突检测的载波监听多路访问协议（CSMA/CD），速率为10Mbps，传输介质为同轴电缆(粗缆)，总线结构，使用收发器（AUI接口）。

我们叫：传统以太网(DIX)(10BASE5)。

以太网现在泛指所有采用CSMA/CD 协议的局域网。

现在广泛采用双绞线和光纤做为传输媒体，是目前使用最广泛的局域网络产品（以太网2.0版）。

数据传输率为2.95Mbps--- 10Mbps--- 100Mbps--- 1000Mbps. 与IEEE802.3兼容。

(IEEE802.3)
共享型------交换型半双式传输----全双工传输。

2. IEEE 802.3标准：1982年在最初的以太网技术基础上开发的总线型标准。

提供了多种电缆规范和多种标准，如：粗缆、细缆、双绞线。

10Base5就是其中的一种，它与以太网最为接近。

二．三种常见以太网：媒休访问控制方法采用CSMA/CD的局域网（IEEE802.3标准）。

（1）10BASE 5: 10Mbps,基带传输，最大500米。

粗缆 802.3
（2）10BASE 2 细缆 802.3a
（3）10BASE T 双绞线
（4）10BASE F 802.3j
（5）100BASE T 802.3u
（6）1000BASE X 短屏蔽双绞线或光纤
（7）1000BASE T 802.3ab
三．以太网的帧结构：
前导码： 7个字节共56位：10101010…1010 位同步信号使用。

帧首定界符（SFD）：1个字节共8位：10101011，表示帧的开始。

目的地址(DA)：6 个字节共48位：
源地址（SA）：6个字节
类型（YTPE）:2个字节，高层使用何种协议
数据（DATA）:46---1500字节
帧检验序列（F C S）4个字节32个C R C检验码
四．媒体访问控制方法
1.局域网技术中的共享并不意味着多个帧可以同时传输，在帧的传输过程中发送
计算机要独占整个电缆。

2.为了确保传输媒体的访问和使用，实现对多结点使用共享媒体接收和发送数据
的控制，连接到网络上的设备都必须遵守一定的规则（非中央控制）。

主要方法有两类：集中式和分布式。

关键处理”地点”（WHERE）和”方法”HOW：
在什么地点怎么处理媒体的传输使用。

方法：同步和异步传输两种方法
异步方法：循环，预约和竞争三种方式。

带冲突检测的多路存取载波侦听C S M A/C D（分布式）carrier sense multiple access protocol)
载波侦听：计算机在传输帧以前要检测总线上的载波，等待以太网空闲。

控制令牌 (集中式)
1.令牌代表着一种权利，只有占有令牌才能发送数据。

2.令牌占有者只能发送一帧（帧特别短时，可以连续发送几帧），然后必须释放
令牌，传给下一站。

3.因为任一时刻只有一个站点拥有令牌，所以不会发生冲突。

五．局域网媒体访问控制技术
1. CSMA/CD方式：
“先听后发，边听边发，碰撞停止，随机延迟后重发”。

即：在采用CSMA/CD 传输介质访问的以太网中，任何一个CSMA/CD LAN工作站在任何一时刻都可以访问网络，发送数据前，要先侦听网络是否空闲，只有检测到网络空闲时，工作站才能发送数据。

如果出现碰撞，则停止发送，随机等待一段时间后，重新发送数据。

这种方式直接使用曼彻斯特编码。

基于概率统计的媒体访问控制方式。

是一种争用的媒体控制技术。

六．高速以太网
1.快速以太网是指任何一个速率达到100Mps的以太网。

快速以太网在保持帧格式、MAC
（介质存取控制）机制和MTU（最大传送单元）质量的前提下，其速率比10Base-T的以太网增加了10倍。

2.高速以太网是当前最流行的局域网，包括快速以太网(FE)和千兆位以太网（GbE）。

媒体为：双绞线（UTP,STP）,光纤（MMF,SMF）
双绞线：UTP:非屏蔽双绞线，最长100m，100欧姆阻抗
STP: 屏蔽双绞线，最长100m，150欧姆阻抗
光纤：MMF:多模光纤，最长2Km，62.5/125微米，50/125微米（纤芯直径/包层直径）
SMF:单模光纤，最长40Km，8/125微米
3．快速以太网的标准与组成：
标准：100BASETX, 100BASE2, 100BASE4, 100BASEFX
组成：
（1）100Mbps的网卡
（2）100BaseTX的集线器或100BaseFX的交换机
（3）5类双绞或光纤及相应接头
练习：1.局域网媒体访问控制的异步方法分为_________，_预约_，__________。

2. 共享型以太网采用____________媒体访问控制技术。

3. 什么是快速以太网？
4. 常见的媒体访问控制方法有________，_令牌_______。

5. 快速以太网的硬件组成有哪些？
6. 简述CSMA/CD的工作原理
7. 现常见的以太网标准有哪些？
六．共享型以太网和交换型以太网。

1．共享型：以集线器（中继器）为中央节点，所有站点均在争用媒体而共同分割带宽。

2．交换型：采用交换机（器）（Switch）为中央节点，数据传输采用多通道交换技术而不再共同分割带宽。

共享型以太网的带宽：对N个站点的以太网，设以太网的系统带宽为R，那么由于所有站点均可争用媒体，那么，每个站点的分得的带宽是R/N. 例：R=10Mbps, N=20 那么每个站点的带宽是10Mbps/20=500Kbps.
交换型以太网中交换机代替了集线器。

由于采用交换机制形成了多个数据通道，端口之间帧的输入与输出不再受CSMA/CD的约束。

优点：
1.每个端口上无论连接站点，还是连接一个网段，均点该端口的带宽（10，100Mbps）
2.系统的最大带宽可以达到端口带宽的N倍，N为端口数。

设每个端口的带宽为10Mbps,
有10个端口，那么系统的最大带宽是：
可成倍拓宽带宽是交换型以太网的最明显的优点。

3.交换机可以隔离网段，被交换机隔离的独立网段上的数据信息不会广播到其它端口
上，具有一定的数据安全性。

3．交换机的交换方式
1. 存储转发方式：当帧从端口进入交换机时，首先把接收到的整个帧暂存在该端口的高速缓存中，交换机根据缓冲器中的帧的目的地址查端口-地址表，获得输出端口号，随即把帧转发到输出端口，经输出端口高速缓存后输出到目的站上。

最主要的优点是：帧的可靠传输
原因是：进行两次链路差错检验（去除帧碎片和CRC检验）
第一次是帧从源站到交换器输入端口
第二次是帧从交换器输出端口至目的站的链路上（
最主要的缺点是：有较长的延迟时间
原因是：输入端接收帧后，需进行帧的串一并行转换，输出时又需进行帧的并一串行转换。

2. 穿通交换方式：
优点：端口间交换时间短。

缺点：帧传输的可靠性降低。

习题：
1. 交换型以太网与共享型以太网比较有哪些优点？
2. 以太网交换机的动态交换方式分为___________和_______________。

3. 采用存储转发方式的以太网交换器最主要的优缺点各是什么？。