5.3 以太网系列标准

（4）交换式以太网和共享式以太网互连环境中的广播
以太网的单播和广播
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

全双工以太网：

10Mbps集线器
主机间通信都是全双工方式的以太网。
10Mbps/100Mbps集线器 PC6 PC1 10Mbps 网卡 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC2 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC3 10Mbps 网卡 PC4 PC5 10Mbps/ 100Mbps 网卡
课件制作人：谢希仁
5.3.4 10 吉比特以太网



10 吉比特以太网与 10 Mb/s，100 Mb/s 和 1 Gb/s 以太网的帧格式完全相同。 10 吉比特以太网还保留了 802.3 标准规定 的以太网最小和最大帧长，便于升级。 10 吉比特以太网不再使用铜线而只使用光 纤作为传输媒体。 10 吉比特以太网只工作在全双工方式，因 此没有争用问题，也不使用 CSMA/CD 协议。
1000BASE-SX SX表示短波长 1000BASE-LX LX表示长波长 1000BASE-CX CX表示铜线


1000BASE-T
使用 4对 5 类线 UTP
课件制作人：谢希仁
全双工方式

当吉比特以太网工作在全双工方式时 （即通信双方可同时进行发送和接收数 据），不使用载波延伸和分组突发。
交换机 交换机 接收 接收 接收 接收 接收
接收
发送端主机 目的端主机
发送端主机
（1）交换式以太网上的单播 Switch
1 2 3 10
（2）交换式以太网上的广播 Switch
1 2 3 10
Hub
Hub
接收
丢弃
丢弃
接收
接收
接收
接收
接收
发送端主机 目的端主机
发送端主机
（3）交换式以太网和共享式以太网互连环境中的单播
00-53-45-00-00-00
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

交换机存储转发方式的特点:


可靠性好，节省网络线路带宽：因为能有差错检查， 所以不会转发无用的帧。如果转发了无用帧，到了接 收方经过检查发现有错还是会被丢弃，这样反而浪费 线路带宽。 传输时延较大：因为交换机检测到第一个信号，不立 即转发，而是先将整个帧收下来然后再花时间进行差 错校验，所以肯定花去一定的时间，这样，从发送方 主机到接收方主机的传输时延势必也加大了。
交换式以太网：用交换机连接的以太网。
集线器
交换机
共享式以太网
交换式以太网
从共享式以太网到交换式以太网
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

交换机工作层次：

工作层次至少能达到数据链路层。
接收方主机
接收进程
发送方主机
发送进程
发送方主机
发送进程
接收方主机
接收进程
应用层
应用层
应用层
应用层
传输层
传输层
传输层
传输层
5.3 以太网系列标准
课件制作人：谢希仁
包括哪些要素？
10Base－T 10Broad－36
课件制作人：谢希仁
局域网的三大要素



拓扑结构 传输介质 介质访问方法
传输方式有时也作为局域网特性之一
课件制作人：谢希仁
格式的说明



描述的是哪个层的标准？ 在这些标准中前面的数字表示什么？ 单位是什么？ 最后的一个数字表示什么？以什么为基准？ 最后的一个字母表示什么？ Base表示什么？ Broad表示什么？
课件制作人：谢希仁
拓展和思考： 从 10 Mb/s 到10 Gb/s 的演进
证明以太网是：
可扩展的（从 10 Mb/s 到 10 Gb/s）。 灵活的（多种传输媒体、全/半双工、共享/交 换）。 易于安装 稳健性好 升级成本低

课件制作人：谢希仁
5.4 交换式以太网

关于交换式以太网：

交换式以太网

交换机无碎片直通式转发方式的特点:


线路带宽浪费相对直通式转发要少很多，但比存储转 发要多：显然，无碎片直通式不会再转发残帧（即碎 片），因为它必须先接收64字节，而残帧都不到64字 节。但是由于仍然没有接收完整个帧即转发，因此也 无法校验差错，还是可能会转发错误帧。 传输时延小于存储转发式，接近于直通式。
端口
端口
端口
2
10
16
00-53-45-00-00-00 00-50-56-C0-00-01 类型
IP数据1
IP数据2
FCS
PC1
PC2
PC3
PC4
00-11-D8-9E-74-D4
00-50-56-C0-00-01
0Байду номын сангаас-50-56-C0-00-08
00-53-45-00-00-00
课件制作人：谢希仁
课件制作人：谢希仁
5.3.2 快速以太网标准


100BASE-T 以太网又称为快速以太网 (Fast Ethernet)。 速率达到或超过 100 Mb/s 的以太网。 在双绞线上传送 100 Mb/s 基带信号的 星型拓扑以太网，仍使用 IEEE 802.3 的 CSMA/CD 协议。
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

交换机数据转发方式之存储转发：
检错
Router Switch
端口
端口
端口
2
10
16
00-53-45-00-00-00 00-50-56-C0-00-01 类型
IP数据
FCS
PC1
PC2
PC3
PC4
00-50-56-C0-00-01
00-11-D8-9E-74-D4
00-50-56-C0-00-08
00-53-45-00-00-00
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

交换机直通式转发方式的特点:

可靠性差，网络带宽浪费较多。
交换机
碰撞 冲突
集线器
PC6 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5

传输时延小。
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

交换机数据转发方式之无碎片直通式转发：
64字节
Router Switch
无线桥接器
类似于
集线器
交换机
交换机
集线器
（3）桥接模式的无线局域网
课件制作人：谢希仁
5.6 无线局域网

无线局域网：

连接无线AP和有线网络。如图（4），连接效果上类似于下 面右边的网络图。
AP
类似于
交换机
局域网有线部分
集线器
（4）AP接入模式的无线部分和有线部分连成一个局域网
课件制作人：谢希仁
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

交换机的三种数据转发方式:
1. 存储转发
交换机先将整个数据帧收下，检错之后再根据MAC地址转发。 2. 直通式转发 交换机不等整个帧接收完，一旦接收到MAC地址后就转发。 3. 无碎片直通式转发 交换机等接收到数据帧的前64字节后就根据MAC地址转发。
课件制作人：谢希仁
共享式以太网 交换式以太网 全双工以太网
（3）交换式以太网
交换机
（4）全双工以太网
10Mbps/100Mbps集线器
PC6 PC1 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC2 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC3 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC4 PC5 10Mbps 网卡 10Mbps/ 100Mbps 网卡
课件制作人：谢希仁




不同的物理层标准， 在这些标准中前面的数字表示传输速度， 单位是“Mbps”， 最后的一个数字表示单段网线长度（基 准单位是100m）， 最后的一个字母表示传输介质 Base表示“基带”的意思， Broad代表“宽带”。
课件制作人：谢希仁
5.3.1 传统以太网标准
课件制作人：谢希仁
交换式以太网：复习一下

交换式以太网的冲突域：

交换机能分割冲突域。
Switch
10 1 2 3
Hub
PC1 冲突域1
PC2 冲突域2
PC3 冲突域3
PC4
PC5 冲突域4
交换式以太网和共享式以太网互连时的冲突域
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

交换式以太网的广播域：

交换机不能分割广播域。
网络层
网络层
网络层
网络层
交换机
数据链路层
集线器
物理层 物理层
数据链路层
数据链路层
数据链路层
数据链路层
物理层
物理层
物理层
物理层
011001100001100101……
…… 011001100001100101
011001100001100101……
…… 011001100001100101
交换机和集线器的功能层次对比
10Mbps/ 100Mbps 网卡
课件制作人：谢希仁
（5）共享式以太网和交换式以太网互连
5.5 虚拟局域网

虚拟局域网VLAN：
摆脱了原来物理网段受物理位置的限制。 1. 不在相邻物理位置两台主机可以是同一网段。 2. 在相邻物理位置的两台主机也可以不在一个网段。

交换机 交换机1 交换机2
局域网1
PC6 PC1 10Mbps 网卡 PC2 10Mbps 网卡 PC3 10Mbps 网卡 PC4 PC5 10Mbps 网卡
10Mbps 网卡
10Mbps/ 10Mbps/ 100Mbps 100Mbps 网卡 网卡
（1）10Base-T
交换机
（2）100Base-T
交换机
PC6 PC1 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC2 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC3 10Mbps 半双工 网卡 PC4 PC5 10Mbps 半双工 网卡 10Mbps/ 100Mbps 网卡

无线局域网：

对等模式。如图（1）。 AP接入模式：AP类似于一个集线器的功能，只是它是无线连 接，而集线器是有线连接。如图（2）。
AP
（1）对等模式的无线局域网
（2）AP接入模式的无线局域网
课件制作人：谢希仁
5.6无线局域网

无线局域网：

桥接模式。如图（3），连接效果上类似于下面右边的网络 图。




10Base-5: 使用粗同轴电缆, 每段长度可达 500米，基带传输方法，拓扑结构为总线型； 10Base-2: 使用细同轴电缆, 细缆网络每段干 线长度最大为185米，基带传输方法，拓扑结 构为总线型； 10Base-T: 使用双绞线电缆，最大网段长度 为100m。拓扑结构为星型； 10Base-F: 使用光纤， 最大网段长度2000m， 拓扑结构为点对点. 包括 10BaseFL、10BaseFB 课件制作人：谢希仁 和 10BaseFP
局域网2
局域网1
局域网2
（1）两个分离的交换机组成两个局域网络
（2）单个交换机上两个局域网络
课件制作人：谢希仁
虚拟局域网

虚拟局域网VLAN：

连在同一交换机上的主机不在一个网段。可以想象成交换机 被劈成两半的样子，如下图。
交换机
虚拟局域网1
虚拟局域网
虚拟局域网2
课件制作人：谢希仁
5.6无线局域网
三种不同的物理层标准

100BASE-TX

使用 2 对 UTP 5 类线或屏蔽双绞线 STP。 使用 2 对光纤。
使用 4 对 UTP 3 类线或 5 类线。

100BASE-FX


100BASE-T4

课件制作人：谢希仁
5.3.3吉比特以太网的标准


1000BASE-X
基于光纤通道的物理层：
课件制作人：谢希仁
交换式以太网

交换机数据转发方式之直通式转发：
Router Switch
端口
端口
端口
2
10
16
00-53-45-00-00-00 00-50-56-C0-00-01 类型
IP数据
FCS
PC1
PC2
PC3
PC4
00-50-56-C0-00-01
00-11-D8-9E-74-D4
00-50-56-C0-00-08
PC6 PC1 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC2 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC3 10Mbps/ 100Mbps 网卡 PC4 PC5 10Mbps/ 100Mbps 网卡
10Mbps/ 100Mbps 网卡
10Mbps/ 10Mbps/ 100Mbps 100Mbps 网卡 网卡