[互联网]交换型以太网与全双工以太网组网技术
网络设计复习题
一．单选题：1．在计算机局域网的构件中，本质上与中继器相同的是(集线器)2．IEEE 802工程标准中的802．5协议是(局域网的令牌环网标准)3．以太网帧首定界符是(10101011)4．下列属于10Base-T中网卡与集线器之间双绞线接法的是(1—1，2-2，3—3，6—6)5．10Mb／s和100Mb／s自适应系统是指(端口之间10Mb ／s和100Mb／s传输率的自动匹配功能)6．在双绞线媒体情况下，跨距可达(205m)8．交换型以太网(各独立网段是被隔离的)9．IEEE802．5协议定义的帧格式中，64bit源地址字段中的第二个bit置成“1”表示(一组地址)10．FDDI中副环的主要功能是 (主环发生故障，主环和副环构成一个新环)11．路由就是网间互联，其功能是发生在OSI参考模型的(网络层)12．在RIP中有三个重要的时钟，其中路由无效时钟一般设为 (90秒)13．3Com公司的FastlP实现了主机到主机模式的NHRP 协议，这样可以 (减少中间的路由环节，从而提高网络性能)14．FastIP的技术设计思想是把路由功能转换成基于端口的转发功能15．VLAN互联，基本上有边界路由、“独臂”路由器、路由服务器／路由客户机、ATM上的多协议(MPOA)路由和(第三层交换)16．下列不属于第三层交换技术和协议的是(ICMP) 17．ATM的物理层功能相当于OSI七层参考模型中的(物理层和数据链路层)19．下列不属于系统安全的是(加密狗)20．下列不属于设备间应防止气体的是(C02)21．在以下传输介质中，抗电磁干扰最高的是(光纤) 23．在以太网中，通过双绞线联接站点的方式，称为(10Base-T)24．局域网中的站点完成接收后，首先判断是否为帧碎片，若是则(丢弃)25．在千兆位以太网中采用了帧扩展技术，其目的是(为扩展碰撞域)26．快速以太网的通信协议是(CSMA／CD)27．以太网交换器存的结构有(4种)。
半双工和全双工以太网
半双工和全双工以太网半双工（half-duplex）是指传输过程中同时只能向一个方向传输。
一方的数据传输结束之后，另外一方再回应。
也就是说同时只有一个节点能够传输，如果两个节点同时传输数据的话，网络中就会出现拥堵。
半双工以太网采用CSMA/CD协议，以防止产生冲突。
如果产生冲突，就允许重传。
如果使用集线器组建以太网，则必须工作在半双工模式，因为端站点必须能够检测到冲突。
在Cisco看来，半双工以太网-典型的为10BaseT，只有30%～40%的效率。
因为一个大的10BaseT网络通常最多只给出3～4Mb/s的带宽。
全双工以太网使用两对电缆线，而不像半双工模式那样使用一对电缆线。
全双工模式在发送设备的发送方和接收设备的接收方之间采用点到点的连接，这就意味着在全双工数据传送方式下，可以得到更高的传输速率。
由于发送数据和接收数据是在不同的电缆线上完成的，因此不会产生冲突。
全双工以太网之所以不会产生冲突，是因为它就像带多个入口的高速公路，而不是像半双工方式所提供的只有一条入口的路。
全双工以太网能够在两个方向上提供100%的效率。
比如，可以用运行在全双工方式下的10Mb/s以太网得到20Mb/s的传输速率，或者将FastEthernet的传输速率提高200Mb/s，这是很了不起的。
但是，这种速率有时被称为聚合速率，也就是说，你需要获得100%的效率，就像生活中的事情一样，这不可能完全得到保证，如图1-43所示。
全双工以太网可以用于下列三种情况。
交换机到主机的连接。
交换机到交换机的连接。
使用交叉电缆的从主机到主机的连接。
最后，请记住下列重点。
在全双工模式下，不会有冲突域。
专用的交换机端口可用于全双工结点。
主机的网卡和交换机端口必须能够运行在全双工模式下。
半双工意味着同一媒体的发送和接收是异步进行的。
全双工则相反，有单独的发送和接收通路。
全双工链路是扩展快速以太网（100Mbps）的关键。
全双工的链接网段不能超过两个设备，可以是网卡或交换机端口。
全双工以太网技术
全双工以太网技术2008-12-06 23:15:21 作者：admin来源：浏览次数：1142 网友评论 1 条全双工以太网技术全双工以太网技术所谓全双工(Full-Duplex)是指在一条网络链路上可以同时进行数据接收和发送。
广域网中的链路通常是全双工的，但局域网以前一直工作在半双工方式下。
因为在总线方式下采用的是CSMA/CD技术，虽然使用了两对双绞线与集线器进行连接，一对用于发送，另一对用于接收，但根据CSMA/CD技术规定，在发送时必须在接收电缆上“监听”冲突信号，而不能接收数据。
因此只能工作在半双工方式下，否则就会产生冲突。
由于半双工以太网受到了CSMA/ CD的约束，使得这些网段上的传输线路的长度（或者称为网段跨距）受到限制，进而影响了网络的覆盖范围，而且网络带宽越高，影响越大。
采用交换机来连接网络以后，交换机的每个端口只连接一个工作站。
交换机的端口和工作站都分别使用一对线路进行发送，而从另一对线路上接收，这样就不会再产生冲突，也就不需要在发送帧的同时用接收电缆监听冲突信号，因此就能够使用全双工方式进行通信。
在网络结构和连线不变的情况下，以全双工方式进行工作，使网络的带宽提高了一倍，如图3-4所示。
有些公司称自己的交换机能够支持20Mbps或200Mbps的网络传输，实际上就是10Mb ps或100Mbps网络采用全双工交换以太网的变相说法。
全双工以太网技术的使用不仅提高了网络速度，而且也可以拓宽以太网的覆盖范围，比如1 00Base-FX的半双工以太网网段的最长距离为412m，而100Base-FX的全双工以太网网段的最长距离可以达到2 000m。
在实际组网时，交换机与交换机之间、交换机与单个工作站之间一般都采用了全双工传输方式。
如果交换机的端口中连接的是集线器，在集线器中再连接了多个工作站，那么这些工作站还是只能工作在半双工传输方式下。
同时对于工作在全双工传输方式下的工作站必须使用支持全双工工作方式的网卡。
以太网技术和组网规范
以太网模块和功能 以太网层次结构
以太网层次结构主要对应于OSI层次结构中的数据链路层和物理层。其层次结构如图2-5所示。
图2-5 以太网层次结构
数据链路层的功能有： 提供一个或多个SAP； 发送时将数据组装成带MAC地址和差错检测的帧，进行同步、定界及透明传输； 接收时拆卸帧，执行MAC地址识别（寻址）和差错检测； 管理链路上的通信，进行流量控制，差错控制。 局域网的数据链路层与传统的OSI中数据链路层也有区别： 局域网链路支持多重访问，支持成组地址和广播； 支持MAC介质访问控制功能； 提供某些网络层的功能，如网络服务访问点SAP、多路复用、流量控制、差错控制。 MAC子层功能： 成帧/拆帧； 实现、维护MAC协议； 位差错检测，寻址等。
传输媒体（也称网络介质）：100BASE-T 标准允许包括四个不同的物理层规范，第一个物理层规范支持2对5类UTP或1类STP，第二个物理层规范支持4对3/4/5类UTP，第三个物理层规范支持单模或多模光缆，第四个物理层规范支持2对3/4/5类UTP。100BASE-T根据使用物理层传输媒体的不同类型，分为100BaseTX、100BaseT4、100BaseFX和100BaseT2四种。
按照数据链路层控制来分，有以太网卡、令牌环网卡、ATM网卡等，它们在数据链路控制、寻址、帧结构等方面不同。
以太网采用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)控制技术。在OSI七层协议中主要定义了物理层和数据链路层的工作方式。二者之间有标准的接口(例如MII，GMII等)来传递数据和控制。
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向高层提供SAP（服务访问点）； 建立/释放逻辑连接； 差错控制； 帧序号处理； 提供某些网络层功能等。
LLC子层功能：
2010年全国局域网技术与组网工程模拟试卷(十)
封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习2010年全国自考局域网技术与组网工程模拟试卷(十)及答案一、单项选择题 (本大题共20小题，每小题2分，共40分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1:参考答案：A参考解析：暂无解析试题内容：RIP规定，有限路径长度不得超过(A:15)2:参考答案：D参考解析：暂无解析试题内容：媒体访问控制子层的功能是以太网的核心技术，其中以太网的帧结构包括( D:7部分)3:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：采用CSMA/CD通信协议的网络为(B:以太网)4:参考答案：C参考解析：暂无解析试题内容：快速以太网的通信协议是(C:CSMA/CD)5:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：以下哪一个是ATM提供的比特服务(B:恒定比特率)6:参考答案：C参考解析：暂无解析试题内容：边界路由是指(C:路由功能包含在位于主干边界的每一个LAN交换设备中)7:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：在数据包转发过程中，当TTL值减少到0时，这个数据包必须(B:丢弃)8:参考答案：D参考解析：暂无解析试题内容：建立虚拟局域网的交换技术一般包括(D:端口交换)、帧交换、信元交换三种方式。
A:线路交换B:报文交换C:分组交换D:端口交换9:参考答案：C参考解析：暂无解析试题内容：能实现不同的网络层协议转换功能的互联设备是(C:路由器)10:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：下列不属于系统安全的是(B:加密狗)11:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：ATM的物理层功能相当于OSI七层参考模型中的(B:物理层和数据链路层)12:参考答案：A参考解析：暂无解析试题内容：IEEE802.5协议定义的帧格式中，64bit源地址字段中的第二个bit置成“1”表示(A:一组地址)13:参考答案：A参考解析：暂无解析试题内容：IEEE802工程标准中的802.3协议是(A:局域网的载波侦听多路访问标准)14:参考答案：D参考解析：端口间交换时间短试题内容：以太网交换机上，穿通交换方式中(D:端口间交换时间短)15:参考答案：A参考解析：传输帧适配试题内容：ATM物理层分为与媒体有关的物理媒体子层(PMD)和传输聚合子层(TC子层)，其TC子层的功能为(A:传输帧适配)16:参考答案：C参考解析：10Base-T试题内容：在以太网中，通过双绞线联接站点的方式，称为(C:10Base-T)17:参考答案：C参考解析：LAN系统的主干试题内容：千兆位以太网多用于(C:LAN系统的主干)18:参考答案：A参考解析：必须包含一个用来惟一标识局域网上某个站的目的地址试题内容：有关MAC子层标题，说法正确的是(A:必须包含一个用来惟一标识局域网上某个站的目的地址)19:参考答案：C参考解析：交换型试题内容：下列不属于集线器的是(C:交换型)20:参考答案：A参考解析：单工试题内容：电视广播是一种(A:单工)传输的例子。
组网技术小结
组网技术小结组网技术是计算机网络领域的重要内容，主要用于实现不同设备之间的互联和通信。
随着计算机网络的发展和普及，组网技术也在不断更新和创新，在不同的应用场景中有着不同的实现方式和技术选型。
一、局域网组网技术局域网（Local Area Network，LAN）是在有限的范围内实现设备互联的网络。
常用的局域网组网技术有以太网、无线局域网和局域网交换机。
以太网是最常用的局域网组网技术，是一种基于CSMA/CD协议的传输技术。
通过网卡、以太网线和集线器连接设备，实现设备之间的通信。
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是利用无线传输技术实现设备之间的通信，常用的无线局域网组网技术有Wi-Fi技术。
Wi-Fi技术基于IEEE 802.11协议，使用2.4GHz或5GHz频段进行无线信号传输，具有覆盖范围广、灵活性高等优点。
局域网交换机是一种用于局域网内部的设备的互联和通信的网络设备。
通过使用交换机，可以提高局域网的性能和可靠性，实现设备之间的直接通信，减少冲突和碰撞。
二、广域网组网技术广域网（Wide Area Network，WAN）是连接不同地点的局域网或设备的网络。
常用的广域网组网技术有电话线路、光纤传输、无线传输和虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）。
电话线路是传统的广域网组网技术之一，利用电话线路进行数据传输。
缺点是传输速度慢、带宽狭窄。
光纤传输是一种高速、大容量的广域网组网技术。
利用光纤进行数据传输，具有传输速度快、带宽宽广等优点。
无线传输是利用无线通信技术进行广域网组网。
常见的无线传输技术有无线电、微波、卫星等。
虚拟专用网络是在公共网络上构建专用网络的技术。
通过加密和隧道技术，实现数据在公共网络上的安全传输，可用于远程办公、分支机构互联等场景。
三、数据中心网络组网技术数据中心是大规模计算和存储的集中地。
数据中心网络组网技术主要用于数据中心内部的设备互连和通信。
网络技术04共享式以太网和交换式以太网
中国石油大学（北京）计算机系
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S3126T以太网交换机的前面板示意图
中国石油大学（北京）计算机系
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A/L灯用来指示端口的Active和Link状态， D/S灯用来指示端口的Duplex和Speed状态。 同一时刻，A/L灯和D/S灯只有一个灯亮。 模式切换按钮（MODE）是一个开关，通过它 可以实现A/L灯和D/S灯之间的切换。 初始状态下为A/L灯亮。 当按下MODE按钮后变为D/S灯点亮。如果之 后的45秒内再次按下MODE按钮，将切换回 A/L灯亮；否则，45秒后交换机端口状态指示 灯自动恢复为A/L灯亮。
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E4
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MAC address table
E0：0260.8c01.1111 E1：0260.8c01.3333 E2：0260.8c01.2222
E3：0260.8c01.4444
A 0260.8c01.1111 C 0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555 D→A 同时B →C
工作的层次 工作原理 冲突域和广播域
中国石油大学（北京）计算机系
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冲突域和广播域
对于集线器，广播域和冲突域是重合的。 对于交换机而言，如果收到一个广播帧，交换机 会将这个帧转发给其他所有的主机，所以一个交 换机是一个广播域。 交换机有多个冲突域，每个端口是一个冲突域。
2
4.1共享式以太网
集线器的工作原理 集线器也就是常说的Hub，是一个物理层设备。 集线器是一种共享的网络设备，所有连接到集线 器的设备共享同一介质，其结果是它们也共享同一
冲突域、广播和带宽。
集线器也是一个单一的广播域。
中国石油大学（北京）计算机系
交换式以太网组网与PON组网对比分析
交换式以太网组网与PON组网对比分析交换式以太网组网是一种基于以太网技术的局域网组网方式。
它采用交换机进行数据包的转发和交换。
交换式以太网组网的主要特点在于灵活、可扩展和高性能。
它支持多种协议和应用，可以轻松构建复杂的网络拓扑，适用于大型企业、学校和数据中心等场景。
交换式以太网组网的优点包括：1. 高带宽：交换式以太网组网可以提供高达10Gbps甚至更高的传输速率，适用于大流量数据传输和高带宽应用。
2.低延迟：交换式以太网组网在数据传输过程中的延迟较低，适合对实时性要求较高的应用，如语音、视频和游戏等。
3.灵活性：交换式以太网组网可以根据需求进行灵活的网络拓扑设计和扩展。
它可以支持多种不同的设备和协议，方便接入各种网络设备和终端。
4.安全性：交换式以太网组网可以通过VLAN、ACL和防火墙等功能来提供网络安全保护，确保数据的机密性和完整性。
然而，交换式以太网组网也存在一些限制和缺点。
首先，它需要复杂的配置和管理，需要有专业的技术人员进行维护。
其次，交换式以太网组网通常需要使用光纤等高质量的传输介质，因此成本较高。
与交换式以太网组网相比，PON（Passive Optical Network）组网是一种基于光纤技术的组网方式。
它通过光纤将数据传输到终端用户，具有高带宽、低成本和广覆盖等优势。
PON组网的主要特点包括：1. 高带宽：PON组网可以提供高带宽的传输速度，通常可以达到1Gbps，满足大流量数据传输和高带宽应用的需求。
2.低成本：PON组网采用的光纤传输介质具有较低的成本。
由于光纤可以多路复用，可以覆盖大范围的用户，因此可以有效降低网络建设和维护的成本。
3.广覆盖：PON组网可以通过单根光纤覆盖大范围的用户，可以满足城市和农村等不同地区的网络需求。
4.易于管理：PON组网使用的光纤传输介质无需外部供电，传输距离较长，安装和维护相对简单。
然而，PON组网也存在一些限制和缺点。
首先，PON组网的带宽是共享的，当用户数较多时，带宽可能会受到限制。
交换机学习笔记
交换技术一、 以太网以太网技术标准主要定义了数据链路层和物理层的规范。
同一层次的技术标准包括令牌环网等等。
TCP/IP 协议本身是与数据链路层和物理层无关的，TCP/IP 协议栈可以架构在以太网技术上，也可以是令牌环网。
LLCMAC物理层数据链路层以太网技术范围以太网是广播网。
半双工传输时采用CSMA/CD 技术，全双工模式不需要。
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，工作站要侦听网络是否堵塞，只有检测到网络空闲时，工作站才能发送数据。
工作站在发送数据帧时需要等待一个时间片的时间，用来检测刚才发送出去的帧是否发生冲突。
冲突发生时，采用时间指数退避算法，延后一段时间后在发送数据包。
一层设备：代表设备是HUB ，作用于7层网络模型的第1层，物理层，主要用于电信号的放大，以增加传输距离。
一层设备不存在交换。
以太网HUB 工作于半双工状态，HUB 连接的所有主机同时只能有一台主机发送以太帧，并且所有的主机都能够接收到这个帧，所有的端口处于同一个冲突域，一个广播域。
以太网帧结构：最小以太帧为64字节，若小于64字节，则需要“填充”。
二、 交换机基本结构目前的L2/L3交换芯片一般采用分布式交换的体系结构，主要包括：CPU （带管理的交换机）或者EEPROM （不带管理的交换机）、交换结构、MAC 芯片、物理层芯片几个部分，如果是提供光口还需要光模块。
其中的核心是MAC 芯片，实现了MAC 源地址学习和L2层以太帧转发，以及流量控制功能，如果是L3芯片，则在MAC 层芯片中还有路由模块。
所有的2层地址学习、2层转发和3层路由都是分散在各个MAC芯片中完成的。
虽然地址学习是分散在各个芯片中完成的，但是系统中的所有MAC芯片会通过内部通讯协议通过交换结构互相交换地址学习信息，使得整个系统中的地址学习表是统一的。
图中所示的是一个L2/L3层交换的MAC芯片，它主要包括了L2交换模块、L3路由模块、流分类模块和转发引擎等几个部分：1、L2交换模块主要进行MAC地址学习和L2层转发判断2、L3路由模块主要根据路由表进行L3层路由转发，如果是L2芯片则没有这个模块3、流分类模块主要是对进入以太帧做QOS方面的调整或者流量限制。
什么是以太网,以太网的工作原理
什么是以太网,以太网的工作原理以太网的解释以太网(EtherNet)以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，在1980年，DEC、lntel 和Xerox三家公司联合开发成为一个标准，以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3IEEE 802.3标准它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。
以太网是当前应用最普遍的局域网技术。
它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环、FDDI和ARET。
历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。
历史以太网技术的最初进展于施乐帕洛阿尔托研究中心的许多先锋技术项目中的一个。
人们通常认为以太网发明于1973年，当年罗伯特.梅特卡夫(Robert Metcalfe)给他PARC的老板写了一篇有关以太网潜力的备忘录。
但是梅特卡夫本人认为以太网是之后几年才出现的。
在1976年，梅特卡夫和他的助手David Boggs发表了一篇名为《以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术》的文章。
1979年，梅特卡夫为了开发个人电脑和局域网离开了施乐，成立了3Com公司。
3对迪吉多, 英特尔, 和施乐进行游说，希望与他们一起将以太网标准化、规范化。
这个通用的以太网标准于1980年9月30日出台。
当时业界有两个流行的非公有网络标准令牌环网和ARET，在以太网大潮的冲击下他们很快萎缩并被取代。
而在此过程中，3Com也成了一个国际化的大公司。
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。
第3章 以太网组网技术
收发器 内导体 MAU
网卡
收发器电缆
BD-15连接器
收发器 收发器电缆(AUI电缆)
插入式分接 头MDI
外导体屏蔽层
保护外层
3.2 以太网（IEEE802.3）标准
粗缆 转接器
收发器
收发电缆
3.2 以太网（IEEE802.3）标准
网段最大长度500m， 每段最多结点数100
终端电阻 中继器 收发器
10Base-5 粗缆
10Base-2 细缆
10Base-T 双绞线
10Base-F 光缆
以太网的物理层
3.2 以太网（IEEE802.3）标准
IEEE 802.3i 10Mbps以太网的基本特性 特性 速率（Mbps） 传输方法 10Base-5 10 基带 10Base-2 10 基带 10Base-T 10 基带 10Base-F 10 基带
3.2 以太网（IEEE802.3）标准
3.2.1 以太网技术
1. IEEE 802.3 MAC帧格式
7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 46-1500 字节 数据/ 填充 4字节
前导码
SFD
目的地址
源地址
数据长度
FCS
最小 64字节 最大1518字节 FCS范围
以太网帧格式
• 传送数据的最小长度为64 byte
第3章 以太网组网技术
基本要求：
理解以太网组网技术、快速以太网组网技术、
千兆位以太网技术以及万兆位以太网技术；掌握组 建以太局域网所需的设备和集线器的级联。
第3章 以太网组网技术
教学重点和难点： 以太网组网技术； 快速以太网组网技术；
千兆位以太网技术；
以太网
Dest.
Src. Len
address (6B) Address (6B) (2B)
数据字段 (LLC)
Pad
FCS (4 B)
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以太网
目的地址 (6B)
源地址 Len
Data field
(6B) (2B) (Logical link control)
Pad
FCS (4 B)
3) 两个地址 § 目的地址和源地址都允许为2字节或6字节，但在
以太网
一、 IEEE 802.3标准及以太网
§ 802.3协议使用于1-持续的CSMA/CD局域网 § 以太网使用CSMA/CD技术、采用总线结构
以太网的发展简史
ü 1980年9月提出以太网蓝皮书，DIX以太网1.0规范
ü 1981年6月IEEE802.3委员会成立
ü 1983年推出IEEE 10BASE-5规范
01-80-C2-00-00-00
5
以太网
三、以太网（Ethernet）特点
§ 占统治地位的有线局域网 § 第一个广泛使用的局域网形式 § 比令牌网、 ATM更简便且价廉 § 网速覆盖了10 Mbps – 10 Gbps
Metcalfe提出的 以太网草稿
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以太网
1. 不可靠、无连接的服务 § 无连接：收发双方之间不存在握手协议 § 不可靠：接收方不发送确认或否认信息
1) 前导字段
§ 7个字节的10101010，实际上下一个字符也是前导字段， 只是最后的两位为1，表示紧接着的是真正的MAC帧
§ 7个字节的10101010的曼切斯特编码将产生10MHz，持 续5. 6 s的方波，周期为0.1s，可用于时钟同步
2) 数据字段长度和校验和
计算机网络技术基础：组建局域网_2以太网组网技术
Add Your Text
1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司开发
1980年提出世界上第一个局域网的技术标准
IEEE参照制定802.3局域网国际标准
通常将按IEEE 802.3 规范生产的以太网产品简称为以太网。
二、成熟应用的以太网 物理层标准 • 10BASE2 最大距离， 运行速率
假定D返回数据给 1 C
A B C 集线器 D
交换机的数据交换过程举例
交换机
3 集线器 F 集线器 I G H 地址 接口 A B E G C D 1 1 2 3 1 2 2
交换机收到来自D的帧 D 不在表中，表添加记录 D: 接口2 表中记录 C在表中，交换机只将帧转发给接口1 C收到该帧
以太网数据帧的前导字符
前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数 据帧的准备。前7个字符均为10101010，称为前同步 码，后一个字节10101011，为帧起始标识符。 说明：
不同以太网的数据帧中各个字段的定义是不同的， 而且彼此互不兼容，即它们的MAC帧结构是不同的， 但是上层的LLC帧结构是相同的。
• 在基于双绞线的以太网上，可以存在许多种 不同的运做模式，在速度上有10M，100M不 等，在双工模式上有全双工和半双工等，为 了减轻对网络设备进行配置和维护的工作量， 人们提出了自动协商技术。自动协商只运行 在基于双绞线的以太网上，是一种物理层的 概念。 • 如果链路两端的设备有一端不支持自动协商， 则支持自动协商的设备选择一种默认的工作 方式，比如10M半双工模式运行。这可能会
标准以太 网的特性 拓扑结构主 要是总线型 和星型
传输介质为同轴电 缆、双绞线和光纤
是一种共享型网络
交换式以太网组网技术
存储转发
交换机首先存储整个数据帧，然 后根据MAC地址表进行转发。这 种方式可以避免风暴，但交换速 度较慢。
碎片丢弃
交换机在接收到小于一定长度 （如64字节）的数据帧时，直接 丢弃该帧。这种方式可以有效减 少网络中的小包流量，提高网络 性能。
03 交换式以太网的组网技术
CHAPTER
星型拓扑结构
交换式以太网组网技术
目录
CONTENTS
• 引言 • 交换式以太网的基本原理 • 交换式以太网的组网技术 • 交换式以太网的性能优化 • 交换式以太网的应用场景 • 总结与展望
01 引言
CHAPTER
交换式以太网的发展历程
01
02
03
起源
以太网技术起源于20世纪 70年代，最初是为了实现 简单、经济的局域网连接。
网状拓扑结构
总结词
网状拓扑结构是一种复杂的以太网组网 方式，其中节点之间有多条通信路径。
VS
详细描述
在网状拓扑结构中，节点之间有多条通信 路径，每个节点都可以直接或间接地与其 他节点通信。这种结构提供了高可用性和 灵活性，但需要复杂的配置和管理，同时 成本也较高。
04 交换式以太网的性能优化
CHAPTER
交换机通过学习源MAC地址，自动建立和维护MAC地址表。当 MAC地址发生变化时，地址表会自动更新。
去抖动处理
对于网络中的重复帧，交换机进行去抖动处理，确保只转发一次有 效帧。
交换式以太网的交换方式
直通交换
交换机在接收到数据帧时，立即 从相应的端口转发出去，不需要 存储整个数据帧。这种方式交换 速度快，但无法处理风暴。
前导码
用于同步，由7个字节的10101010和1个 字节的101010101组成。
以太网组网技术
以太网组网技术以太网标准在IEEE 802标准中，有关以太网的IEEE802.3组网标准见表4.3。
表4.3 以太网的IEEE802.3组网标准1. 10Base5组网技术10Base5是IEEE802.3中最早定义的以太网标准，也叫粗缆以太网，因使用比较粗的同轴电缆而得名。
10Base5的拓扑结构为总线形，采用基带传输的方式，无中继器的情况下最远的传输距离可以达到500米。
在粗缆以太网中，我们可以通过中继设备将网络分为几段，如图4-6-1所示。
为了减少冲突，保证网络性能，IEEE802.3规定了“5-4-3”原则：即最多使用4个转发器连接5个网段，其中只有3个网段可以连接结点，其余的网段仅用作加长距离。
此外，粗缆以太网中，相邻收发器间的最小距离为2.5米，每段最多支持100个结点。
因此，10Base5网络的最大长度为2.5公里，网络结点最多为300个。
图4-6-1 粗缆以太网示意粗缆以太网的物理连接器包括：同轴电缆、网卡、收发器以及收发器（AUI）电缆。
2. 10Base2组网技术10Base2以太网也叫细缆以太网，因其价格比较低廉故又被称为“廉价网”。
10Base2与10Base5具有相同的传输速率，同为总线形局域网。
细缆以太网的特点是价格便宜且安装比较简单，但是传输距离比较短。
在不带中继器的情况下网段的最远距离为185米。
细缆以太网的连接部件包括：网卡（带BNC头）、细同轴电缆和BNC-T型连接器。
在这种组网技术中，收发器电路被集成到网卡中，收发器接头也被BNC-T型连接器取代，从而可以将站点直接连接到电缆上，取消了收发器电缆。
除了遵循“5-4-3”原则外，10Base2还规定：两个相邻BNC-T型接头之间的最小距离为0.5米，每段最多支持30个结点。
因此，10Base2网络的最大长度为925米，网络结点最多为90个。
3. 10BaseT组网技术继10Base5和10Base2后，80年代后期又出现了10BaseT。
第5章 以太网组网技术
5.2 传统以太网组网技术
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5.2.1 10BASE-5以太网
1．组建10BASE-5的基本网络设备
2．10BASE-5的主要性能指标
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如果不使用中继器，最大粗缆长度不能超过500米。 工作站与收发器之间的最大距离为50米。 两个相邻收发器之间的最小距离为2.5米，收发器 电缆的最大长度为50米。 如果使用中继器，一个10BASE-5网中最多只允许 使用4个中继器，连接起来五个网段。工作站只允 许安装在其中的三个网段上，其余的用于扩充距 离。 通过中继器连接后的粗缆网段最大长度不能超过 2500米。 一个网段上最多允许100台工作站，中继器被看作三类非屏蔽双绞线UTP， 其中有3对线用于数据传输，1对线用于冲突检测。 因为它没有单独专用的发送和接收线，所以不可 能进行全双工操作。
3．100BASE-T2
100BASE-T2支持2对3类非屏蔽双绞线UTP。其 中1对线用于发送数据，另1对用于接收数据，因 而可以进行全双工操作。 4．100BASE-FX 100BASE-FX支持2芯的多模(62.5μm或125μm) 或单模光纤。100BASE-FX主要是用作高速主干 网，从节点到集线器的距离可以达到412米。 由于目前所建设的布线系统中，一般传输网络 信息都选用超5类双绞线或光纤， 所以在一般的 局域网中100BASE-TX与100BASE-FX使用得最普 及。
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以太网的发展
5.1.1 以太网的技术标准 以太网是目前使用最为广泛的局域网，从70年 代末就有了正式的网络产品。在整个80年代中以 太网与PC机同步发展，其传输速率自80年代初的 10Mbps 发展到90年代达到100Mbps，而且目前已 经出现了10Gbps的以太网产品。以太网支持的传 输介质从最初的同轴电缆发展到双绞线和光缆。 星型拓扑的出现使以太网技术上了一个新台阶， 获得了更迅速的发展。从共享式以太网发展到交 换式以太网，并出现了全双工以太网技术，致使 整个以太网系统的带宽成十倍、百倍地增长，并 保持足够的系统覆盖范围。
以太网交换技术(教案第2章)(稻香书屋)
LAN2
LAN3
B1
B2
LAN1
远程桥接
LAN2
以太网中继器和网桥是早期扩展LAN的主要方法。
优选课程
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透明网桥功能
①透明网桥体系和基本功能由802.1D 定义。
②网桥工作流程主要包括如下：地址自学习（形成端口/地 址表）、根据目的地址DA完成帧的转发和过滤、广播帧。
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1 网网桥桥12
1980年DEC、Intel和Xerox提出了10Mb/s Ethernet 厂家规范DIX V1，1982年修改为DIX V2；
1983年IEEE 802工作组；制定了第1个 Ethernet工业 标准 IEEE 802.3，它和DIX V2只在帧结构上有微小差 别（在传统头部后插入8字节IEEE LLC/SNAP附加头部， 总长度不变），虽然2者兼容，但实际上使用最初格式。
大型网桥存在什么问题，解优选决课程方法？
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生成树算法（Spanning Tree Algorithm)
3、以太网技术和传统电信网技术不断产生深刻的融合；
4、从开始的局域网向城域网和广域网发展；
5、从企业级应用向运营商服务网络。
怎样理解以太网碰撞和后果？
怎样理解早期以太网交换机制和一般网络不同？
优选课程
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2.1.3 传统以太网技术的缺陷
1、有效带宽窄。共享域带宽W，受到共享（冲突碰撞） 域的限制，实际的带宽取决于系统环境的工作站点数N， 每站平均带宽为W /N；大流量的应用和实时音像服务 受限。 2、覆盖范围。传统CSMA/CD机制使覆盖范围受限。
S
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1 网网桥桥1 2
网桥2
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操作流程
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发送站经交换机发送报文的过程：
交换机检测发送站与接收站位于同一个 端口，则不转发该报文，报文在同一个 网段内传送。如该网段为以太网，则网 段内按CSMA/CD方式工作。 如发送站与接收站属不同端口，则查找 端口-地址表，将报文发往目的端口。 如在端口-地址表内查不到目的端口，则 发广播报文。
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6.6.3 全双工以太网技术的应用
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选择以太网交换器的要点：
1. 交换技术 存储转发、直通、自适应…… 2. 吞吐量和背板速度 吞吐量指所有端口同时收发数据速 率的总和 3. 端口传输速率
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4. 延迟时间 接收到数据直至目的端口开始发送 5. 端口MAC地址个数 MAC地址个数越多，每个端口可以 连接的主机就越多 6. 全双工能力 7. 虚拟网（VLAN）能力 8. 网络管理能力 提供完善的管理软件
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1. 存储转发
优点：可靠性好 缺点：处理延迟时间长
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2. 直通
输入端收到报文的目的地址字段后， 经查表，直接转到输出端口。 优点：处理延迟时间短。 缺点：可靠性差。
3. 自适应
一般情况下交换器工作在直通方式， 工作速度很快。当检测到出错率高 （如丢包个数增加）或帧碎片太多时， 交换器自动切换到存储转发方式工作。 该类型综合了前面两种方式的优点。
交换型以太网与全双工以太网 组网技术
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本章重点
以太网交换机是企业内部组网的中心设备
为什么要使用以太网交换机 交换机的基本工作原理 交换机的结构 几种不同的交换方式 交换机分类 基于交换机的组网方式 采用交换机构建全双工以太网 选择以太网交换机的要点
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6.5.4 按应用分类与相应的典型组网方式
层次化的体系结构
…… ……
SW SW
SW
主干级
SW
SW
部门级
SW
SW
…
…
组级
HUB
…
PC PC
HUB
100Mbps~1000Mbps
PC
…
…
传输速率 PC
10Mbps~100Mbps 10Mbps
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各层特性
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层次化结构的优点
便于扩展；易于管理；容易实现广播传送； 容易实现多对一方式工作。 要求背板速度高，几个Gbps~几十个Gbps。 现在产品的背板速度已达到256Gbps。
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6.4 以太网交换机的交换方式
6.4.1 静态交换方式 人工配臵
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6.4.2 动态交换方式
•存储转发 （Store Forward） •直通 （Cut Through） •自适应 （Adaptation） •碎片丢弃 （Fragment Free）
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4. 碎片丢弃
是一种折衷方案。 当报文小于512位时（以太网最 短帧），交换器不转发，大于512位时 接直通方式工作。 优点：过滤了小于512位的碎片， 工作速度介于 第1、2种方式之间。 缺点：可靠性较第1种方式差。
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6.5 以太网交换机的分类和应用
6.5.1 按带宽分类 10Mbps、100Mbps、 1000Mbps…… 往往一个交换器上有不同速率的 端口，称为不对称式交换器。
6.5.2 按端口上支持的媒体分类 双绞线、光缆 一个交换器可支持多种传输介质
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6.5.3 按架构分类
堆叠式、机框式
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机框式优点： 1. 维修方便 2. 高可靠性 3. 系统集成和配臵灵活
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补充：按交换机工作的协议层次分
工作在数据链路层 相当于多端口网桥 工作在网络层 同时具有路由功能，功能强，用于主 干网。 工作在传输层 能识别端口号 工作在应用层 能区分不同的应用
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组网方法的发展：从以路由器为中心到以交换机为中心
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交换型以太网的优点
1. 每个端口的网 段独享带宽 2. 最大带宽=端口 带宽 端口数 3. 端口之间可交 换数据，且互 不冲突 4. 端口网段广播 信息互相隔离
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6.1.3 以太网交换机工作的逻辑机理
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Hale Waihona Puke 76.2 网桥与交换机工作机理
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6.6.1 全双工以太网技术的重要性
增加带宽、扩展网段长度
发送与接收可同时进行，不会发 生冲突碰撞。所以不受CSMA/CD的约 束，扩展了网段长度。 2018/11/20
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6.6.2 全双工以太网技术特点
•由一对线连接，发送与接收同时进行 •点对点的通信 不可以用HUB •速率提高一倍 •扩展距离 实际上仅对100BASE FX有意义。 其余标准下因受电光信号本身的传输 损耗影响，在实际应用中并不能加长 距离。
第六章 交换型以太网与全双工以太 网组网技术
6.1 从共享型以太网发展到交换型以太网 6.1.1 共享型以太网系统存在的问题 因在网段中存在碰撞，大大减少了每个 站所获得的带宽。（共享带宽）
总线 HUB 等价于
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6.1.2 交换型以太网系统的特点
每个端口独享带宽 端口之间交换互不冲突
1. 各层功能分工明确，便于设计、 实现和调试 2. 充分发挥不同规格交换器的功能 3. 层次结构使内部网的信息流与业 务流的流向、流量基本一致
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以交换机为中心组网的拓扑结构
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通过交换机与不同网络的连接
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6.6 全双工以太网
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6.3 以太网交换机结构
6.3.1 软件执行交换结构
工作速度慢，很少使用。
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6.3.2 矩阵交换结构
交换速度快，延迟时间短，但端 口扩展困难，矩阵存在阻塞，不易实 现广播传送。
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6.3.3 总线交换结构
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