以太网技术概述

以太网介质访问控制技术
1. IEEE802.3数据帧结构
CSMA类型与CSMA/CD工作原理 CSMA类型与CSMA/CD工作原理
载波监听策略（三种类型）： 载波监听策略（三种类型）： 非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听； 1 非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听； 延迟一个随机时间后再次监听。 延迟一个随机时间后再次监听。 坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听， 2 坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到 信道空闲。 信道空闲。 1-坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据 坚持CSMA： p-坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率p发送数 坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率p 以概率1 延迟一段时间后再发送） 据（以概率1-p延迟一段时间后再发送） CSMA技术不能解决发送中出现的冲突现象。 技术不能解决发送中出现的冲突现象。 工作原理：发送前监听。 工作原理：发送前监听。每个站点在发送数据之前要监听 信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送， 信道上是否有数据在传送。若有，则此站不能发送，需等 待一段时间后重试。 待一段时间后重试。
ห้องสมุดไป่ตู้
Ethernet/802.3操作 Ethernet/802.3操作
每个站点都可以接收到所有来自其他站点 的数据 为决定那个站点接收， 为决定那个站点接收，需要寻址机制来标 识目的站点 目的站点将该帧复制， 目的站点将该帧复制，其他站点则丢弃该 帧
高速以太网技术
100Mbit/s以太网技术 100Mbit/s以太网技术 1Gbit/s以太网技术 1Gbit/s以太网技术 10Gbit/s以太网技术 10Gbit/s以太网技术
发前先侦听，空闲即发送， 发前先侦听，空闲即发送， 边发边检测，冲突时退避。 边发边检测，冲突时退避。
CSMA/CD的流程图 CSMA/CD的流程图
发送帧
Yes 媒体忙？ 媒体忙？ No No 发送帧 N≥16? No No 发送完？ 发送完？ Yes 发送成功 碰撞？ 碰撞？ 发送失败 Yes 碰撞次数N++ 碰撞次数N++ 发送Jam 发送Jam Yes 延迟随机时间
1Gbit/s以太网体系结构和功能模块 1Gbit/s以太网体系结构和功能模块
MAC子层， 半双工和全双工处理 数据连路 层MAC 逻辑“与媒体无关接口” 编码方式 8B/10B编码/译码 短屏蔽铜线收发器 光缆 规格 介质 1Gbase-CX 短屏蔽铜线 850nm短波 MMF多模 1Gbase-SX 62.5/50um光缆 1310nm长波 SMF单模 1Gbase-LX 9um单模光缆 1Gbase-TX 非屏蔽超五类线 非屏蔽铜缆编码/译码 非屏蔽铜线收发器
1Gbit/s以太网技术 1Gbit/s以太网技术
1Gbit/s以太网技术的产生 1Gbit/s以太网技术的产生 1Gbit/s以太网在作为骨干网络时能够在不降低性能的 1Gbit/s以太网在作为骨干网络时能够在不降低性能的 前提下支持更多的网络分段和结点。 前提下支持更多的网络分段和结点。首先它能够聚集下层 交换机，提供超高速交换路径；其次， 交换机，提供超高速交换路径；其次，它能将主服务器资 源与各分支设备连接， 源与各分支设备连接，以解决现存的快速以太网转发的瓶 颈问题。 颈问题。 网络主干上有了1Gbit/s以太网交换机的支持 以太网交换机的支持， 网络主干上有了1Gbit/s以太网交换机的支持，可以把原 来的100BaseT系统设备迁移到低层 系统设备迁移到低层， 来的100BaseT系统设备迁移到低层，这样主干上实现 了无阻塞，低层又能分享到更多的带宽。 了无阻塞，低层又能分享到更多的带宽。 1Gbit/s以太网是 1Gbit/s以太网是10M/100Mbit/s以太网的自然“进 以太网是10M/100Mbit/s以太网的自然 以太网的自然“ 化”，它不仅仅使系统增加了带宽，而且还带来了通信服 它不仅仅使系统增加了带宽， 务质量，这一切都是在低开销的条件下实现的。 务质量，这一切都是在低开销的条件下实现的。
以太网技术概述
以太网技术标及发展
1973年 1973年， 2.98Mbit/s ，Xerox 98Mbit/s 1980 年，10Mbit/s， Xerox 、Digital和Intel 10Mbit/s， Digital和 1983 年 ， 以 太 网 技 术 （ 802.3 ） 、 令 牌 总 线 802. 802. 令牌环（ 802. （ 802.4 ） 、 令牌环 （ 802.5 ） 共同成为局域网领 域的三大标准 1995年，802.3u快速以太网标准 年 快速以太网标准 1998年，802.3z千兆以太网标准 年 千兆以太网标准 2002年，IEEE通过了 通过了802.3ae万兆以太网标准 年 通过了 万兆以太网标准
光缆 收发器 PC 100BaseTX PC 100BaseTX PC 收发器 PC
快速以太网自动协商
网卡和集线器的端口RJ-45上可能支持多种工作模式 网卡和集线器的端口RJ-45上可能支持多种工作模式，可能 上可能支持多种工作模式， 100BaseTX、T2或T4，也可能是10BaseT， 是100BaseTX、T2或T4，也可能是10BaseT，还可 能是全双工模式。因此当两个设备端口间进行连接时， 能是全双工模式。因此当两个设备端口间进行连接时，为 了达到逻辑上的互通，可以人工进行工作模式的配置。 了达到逻辑上的互通，可以人工进行工作模式的配置。 对于设备所支持的工作模式必须进行自动协商的优先级排队 优先级别可定为7 100baseT2全双工为最高优先 。优先级别可定为7级，100baseT2全双工为最高优先 100BaseTX全双工为第二优先级等 全双工为第二优先级等。 级，100BaseTX全双工为第二优先级等。两个支持自动 协商功能的设备，其端口间在UTP连接并进行加电后 连接并进行加电后， 协商功能的设备，其端口间在UTP连接并进行加电后，首 先就在端口间进行自动协商， 先就在端口间进行自动协商，协商的结果获得了两者所拥 有的共同最佳工作模式。例如， 有的共同最佳工作模式。例如，如果双方都具有 10BaseT和100BaseTX工作模式 则自动协商后， 10BaseT和100BaseTX工作模式，则自动协商后，按 工作模式， 共同的高优先级工作模式进行自动配置， 共同的高优先级工作模式进行自动配置，最后端口间确定 100BaseTX工作模式进行工作 工作模式进行工作。 按100BaseTX工作模式进行工作。
CSMA/CD —带冲突检测的载波监 听多点访问
• 工作原理：发送前先监听信道是否空闲， 工作原理：发送前先监听信道是否空闲， 若空闲则立即发送数据。在发送时， 若空闲则立即发送数据。在发送时，边发 边继续监听。若监听到冲突， 边继续监听。若监听到冲突，则立即停止 发送。等待一段随机时间（称为退避） 发送。等待一段随机时间（称为退避）以 再重新尝试。 后，再重新尝试。 CSMA/CD可归结为四句话： 可归结为四句话： 可归结为四句话
100Mbit/s快速以太网技术 100Mbit/s快速以太网技术
快速以太网体系结构
OSI 数据连路层
IEEE 802 LLC子层 MAC子层 物理信令子层
数据连路层 传输介质
快速以太网系统组成
网络组成部分包括：网卡（外置或内置收发器），收发器（外置）与收发器 网络组成部分包括：网卡（外置或内置收发器），收发器（外置） ），收发器 电缆和光缆，集线器，双绞线及光缆媒体。 电缆和光缆，集线器，双绞线及光缆媒体。 收发器称为光钎收发器，收发器与集线器连接的端口为UTP/RJ-45， 收发器称为光钎收发器，收发器与集线器连接的端口为UTP/RJ-45，采用 光缆连接的两个收发器的端口为100BaseFX。 光缆连接的两个收发器的端口为100BaseFX。所有媒体上均传输 100Mbit/s的信息 100Mbit/s的信息。 的信息。
1Gbit/s以太网按PHY层分类 1Gbit/s以太网按PHY层分类
1Gbit/s以太网由于 1Gbit/s以太网由于PHY层上包括了众多的功能模块， 以太网由于PHY层上包括了众多的功能模块 层上包括了众多的功能模块， 其中包括两类编码/译译码方案，三种收发器方案， 其中包括两类编码/译译码方案，三种收发器方案，使用 了三类媒体，支持全双工或半双工。综合各种PHY层上的 了三类媒体，支持全双工或半双工。综合各种PHY层上的 功能，把它们归纳成两种实现技术； 1000BaseX和 功能，把它们归纳成两种实现技术；即1000BaseX和 1000BaseT。 1000BaseT。 在同一个MAC子层下面的 在同一个MAC子层下面的PHY层中包括了1000BaseX 子层下面的PHY层中包括了 层中包括了1000BaseX 8B/10B编码方式 编码方式） 1000BaseT（ （8B/10B编码方式）和1000BaseT（非屏蔽铜线编 码方式）两种技术； 码方式）两种技术； 1000BaseX中又包括了 1000BaseX中又包括了1000BaseLX、 中又包括了1000BaseLX、 1000BaseSX以及 1000BaseSX以及1000BaseCX，它们分别对应着相 以及1000BaseCX， 应的编码/译码技术、收发器和传输媒体。 应的编码/译码技术、收发器和传输媒体。 1000BaseT的物理层功能与 1000BaseT的物理层功能与1000BaseX差别较大， 的物理层功能与1000BaseX差别较大 差别较大， 有其相应的编码/译码技术、收发器及传输媒体。 有其相应的编码/译码技术、收发器及传输媒体。
快速以太网10/100Mbit/s自适应 快速以太网10/100Mbit/s自适应
端口间10Mbit/s与100Mbit/s传输率的自动匹配功能，或称为 10Mbit/s/100Mbit/s自适应功能显然能满足以上的要求。 当一个原有的10BaseT系统欲过渡或升级到100BaseTX系统，并非所有 的站都需要升级而置换成100BaseTX的网卡。 在过渡的系统中，一部分的站为了得到高带宽而置换成100Mbit/s网卡， 而大部站可能仍处在10BaseT工作模式上。此时必须更换10BaseT集线 器，而新的100BaseTX集线器的端口必须具有自动协商功能才能达到过 渡的目的。 10Mbit/s/ 100Mbit/s自适应的处理过程就会发生在原有10BaseT网卡 和新的100BaseTX集成器的端口间UTP上。