以太网技术基本原理

10Mb/s全双工 10Mb/s半双工
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
28
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
自协商基本页信息
0 0
1 0
2 0
3 0
4 1
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15
Message Type Ethernet=00001 10BASE-T半双工 10BASE-T全双工 100BASE-TX半双工 100BASE-TX全双工 100BASE-T4 流控支持 远程故障指示 确认 下一页指示
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
18
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
快速以太网传输距离
技术标准 100BaseTX 100BaseT4
线缆类型 EIA/TIA5类（UTP）非屏蔽双绞线2对 EIA/TIA3、4、5类（UTP）非屏蔽双绞线4对 多模光纤（MMF）线缆
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
21
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
千兆以太网传输距离
技术标准 1000BaseT
线缆类型 铜质EIA/TIA5类（UTP）非屏蔽双绞线4对
传输距离 100m
1000BaseCX
1000BaseSX 1000BaseLX
第1章 以太网发展史
1.1 以太网起源及原理简介
1.2 以太网发展及标准协议
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
5
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
以太网的诞生
以太网最初是由Xerox公司开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆
作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测（CSMA/CD）机制,数据 传输速率达到10Mbps。 以太网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要，而IEEE 802.3 规范 则是 基于 最初的 以太 网 技术于 1980年 制 定 。 以 太 网版本 2.0由 Digital Equipment Corporation、Intel和Xerox三家公司联合开 发，与IEEE 802.3规范相互兼容。
10Base5：粗同轴电缆（5代表电缆的字段长度是500米）
10Base2：细同轴电缆（2代表电缆的字段长度是200米）
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
13
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
共享式以太网的缺点
在共享式以太网中，所有的主机都以平等的地位连接到同轴电 缆上，但如果以太网中主机数目较多，则存在以下严重问题： 介质可靠性差 冲突严重 广播泛滥 无任何安全性
70年代
80年代
12
90年代
92年
96年
2002年
All rights reserved
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
© 2012 WRI Corporation
共享式以太网传输介质
在共享式以太网之时，使用一种称为抽头的设备建立与同轴电 缆的连接。须用特殊的工具在同轴电缆里挖一个小洞，然后将 抽头接入。此项工作存在一定的风险：因为任何疏忽，都有可 能使电缆的中心导体与屏蔽层短接，导致这个网络段的崩溃。 同轴电缆的致命缺陷是：电缆上的设备是串连的，单点的故障 可以导致这个网络的崩溃。
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
3
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
第1章 以太网技术发展史 第2章 以太网端口技术 第3章 以太网设备介绍
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
4
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
10
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
第1章 以太网发展史
1.1 以太网起源及原理简介
1.2 以太网发展及标准协议
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
11Байду номын сангаас
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
17
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
快速以太网
快速以太网（100Mbit/s）的网络定位
模型分类
网络定位
接入层 汇聚层
核心层
为高性能的PC机和工作站提供100Mbit/s的接入
提供接入层和汇聚层的连接，提供汇聚层到核心层的 连接，提供高速服务器的连接 提供交换设备间的连接
含义
Ethernet_II
802.3
Length/T > 1500
代表了该帧的类型
Length/T <= 1500
代表了该帧的长度
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
8
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
以太网的MAC地址
MAC地址有4 8位，但它通常被表示为12位的点分十六进制 数。 MAC地址全球唯一，由 IEEE对这些地址进行管理和分配。每 个地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24 位二进制代表该供应商代码。剩下的24位由厂商自己分配。 如果48位全是1，则表明该地址是广播地址。 如果第8位是1，则表示该地址是组播地址。
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
16
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
快速（100M）以太网
数据传输速率为100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术，能 够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。 IEEE为快速以太网制订的标准为IEEE802.3u
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
15
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
IEEE802.3
线缆
名称 10BASE-5 10BASE-2 10BASE-T 10BASE-F
电缆 粗同轴电缆 细同轴电缆 双绞线 光纤
最大区间长度 500m 200m 100m 2000m
2.1 自协商技术
2.2 自适应技术
2.3 流量控制
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
27
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
自协商
100Mb/s自协商 100Mb/s全双工
端口2自动协商 端口3自动协商
10Mb/s自协商
端口1自动协商
端口4自动协商
端口5自动协商
1000BaseLX是一种使用长波激光作信号源的网络介质技术 ，在收发器上配置波长为1270-1355nm（一般为1300nm ）的激光，既可以驱动多模光纤，也可以驱动单模光纤。 1000BaseSX是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技 术，收发器上所配置的波长为770-860nm（一般为800nm ）的激光传输器不支持单模光纤，只能驱动多模光纤。 1000BaseCX使用的一种特殊规格的高质量平衡双绞线对的 屏蔽铜缆，最长有效距离为25米，使用9芯D型连接器连接电 缆。
铜质屏蔽双绞线 多模光纤，50/62.5um光纤，使用波长为 850nm的激光
单模光纤，9um光纤，使用波长为1300nm的 激光
25m
550m/275m 2km-15km
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
22
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
IEEE802.3z的线缆标准
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
20
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
千兆以太网
千兆（1000Mbit/s）以太网网络定位 模型分类 接入层 汇聚层 核心层 网络定位 一般不使用 提供接入层和汇聚层设备间的高速连接 提供汇聚层和高速服务器的高速连接，提供核 心设备间的高速互联
其中介质可靠性差是共享式以太网的主要问题。
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
14
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
标准以太网
标准以太网（10Mbit/s）的网络定位
模型分类 接入层 汇聚层 核心层 网络定位 最终用户和接入层交换机之间的连接 通常不使用 通常不使用
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
24
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
万兆以太网

已经开始部署，预计未来将有大规模的应用 标准为IEEE802.3ae 只有全双工模式 创造了一些新的概念，例如光物理媒体相关子层(PDM)
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
00e0.fc39.8034
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
9
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
最小帧长与最大传输距离
最大传输距离：通常由线路质量、信号衰减程度等因素决定。 最小帧长（64字节）：由最大传输距离和冲突检测机制共同决 定。 规定最小帧长是为了避免这种情况发生：某站点已经将一个数 据包的最后一个BIT发送完毕，但这个报文的第一个BIT还没 有传送到距离很远的一个站点。而站点认为线路空闲而发送数 据，导致冲突。
以太网发展简史

IEEE802.3 以太网标准 IEEE802.3u 100BASE-T快速以太网标准 IEEE802.3z/ab 1000Mb/s千兆以太网标准 IEEE802.3ae 10GE以太网标准
万兆以太网出现 千兆以太网迅速发展
100M快速以太网 共享式转向LAN交换机 10M以太网发展成熟 以太网产生
冲突检测：
由于两个站点同时发送信号，经过叠加后，会使线路上电压的摆动值超 过正常值一倍。据此可判断冲突的产生。
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
7
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
以太网帧结构
DMAC
SMAC
Length/T
DATA/PAD
FCS
Length/Type值
25
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
第1章 以太网技术发展史 第2章 以太网端口技术 第3章 以太网设备介绍
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
26
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
第2章 以太网端口技术
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
23
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
IEEE802.3ab的线缆标准
1000BaseT是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以 太网技术，最长有效距离与100BASETX一样可以达到100 米。用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从 100Mbps到1000Mbps的平滑升级。
传输距离 100m 100m 550m-2km 2km-15km
100BaseFX
单模光纤（SMF）线缆
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
19
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
千兆以太网
千兆以太网是对IEEE802.3以太网标准的扩展，在基于以太网协议的基础 之上，将快速以太网的传输速率100Mbps提高了10倍，达到了1 Gbps 。 标准为IEEE802.3z（光纤与铜缆）和IEEE802.3ab（双绞线）
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
6
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
以太网原理---CSMA/CD
CS：载波侦听 在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。 MA：多址访问 每个站点发送的数据，可以同时被多个站点接收。 CD：冲突检测 边发送边检测，发现冲突就停止发送，然后延迟一个随机时间之 后继续发送。
以太网技术基本原理
1
前言
我们知道局域网包含以太网,令牌环和令 牌总线等等,这些技术当中以太网技术以 其简明高效的特点逐渐占据了主导地位
虹信通信 ·无线覆盖解决方案专家
2
© 2012 WRI Corporation
All rights reserved
目标
学习完此课程，您将会： 了解以太网的发展史 掌握以太网的基本原理 掌握以太网端口技术 理解L2交换机和L3交换机的工作 原理