計(jì)算機(jī)網(wǎng)課件第4章3局域網(wǎng)

數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)技術(shù)Chapter4-4（1）以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送（2）以太網(wǎng)的通信：無(wú)連接無(wú)確認(rèn)，這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。（3）以太網(wǎng)提供的服務(wù)以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來(lái)決定。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來(lái)發(fā)送。

以太網(wǎng)家族傳統(tǒng)以太網(wǎng)10BASE-510BASE-210BASE-T

快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)美國(guó)Xerox公司于20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始研究，1975年推出。1980年Xerox，DEC與Intel三家公司聯(lián)合提出了以太網(wǎng)規(guī)范。后來(lái)的以太網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3參照此標(biāo)準(zhǔn)建立。以太：傳播電磁波的介質(zhì)（假想的）。802.3物理層標(biāo)準(zhǔn)及組網(wǎng)方法802.2802.3802.4802.1210Base510Base210Base-T100Base-TX1000Base-LX100Base-FX10GB以太網(wǎng)10BASE-5技術(shù)要點(diǎn)10BASE-5稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，又稱(chēng)粗纜以太網(wǎng)?？偩€拓樸，采用RG-8或RG-1150歐姆的粗同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)收發(fā)器與總線相連；總線兩端需提供終結(jié)電阻。網(wǎng)段最大長(zhǎng)度為500m，最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為100個(gè)，粗纜兩端需提供終結(jié)電阻。2個(gè)節(jié)點(diǎn)間的間隔為2.5m的整數(shù)倍，以保證相鄰節(jié)點(diǎn)間的接頭處來(lái)的反射不會(huì)產(chǎn)生同相疊加?；鶐鬏敂?shù)，據(jù)傳輸速率為10M。半雙工工作。可采用中繼器進(jìn)行網(wǎng)段的擴(kuò)展，但必須遵循關(guān)于中繼器的相關(guān)規(guī)則。10BASE-5網(wǎng)絡(luò)示例TTRG-1150歐姆的粗同軸電纜78歐姆6對(duì)STP電纜外部收發(fā)器10BASE-5網(wǎng)絡(luò)示例10BASE-2技術(shù)要點(diǎn)10BASE-2稱(chēng)為細(xì)纜以太網(wǎng)，為降低安裝10BASE-5的成本和復(fù)雜性而設(shè)計(jì)，又稱(chēng)廉價(jià)以太網(wǎng)?？偩€拓樸，采用RG-58A/50歐姆的細(xì)同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，不需要外部收發(fā)器及收發(fā)器電纜。網(wǎng)段最大長(zhǎng)度為185m，最大節(jié)點(diǎn)數(shù)為30個(gè)，總線兩端也需提供終結(jié)電阻?；鶐鬏?，數(shù)據(jù)傳輸速率為10M。半雙工工作。可采用中繼器進(jìn)行網(wǎng)段的擴(kuò)展。10BASE-2網(wǎng)絡(luò)示例TTRG-50歐姆的細(xì)同軸電纜T型的BNC連接頭10BASE-2網(wǎng)絡(luò)示例10BASE-T10BASE-T是指采用UTP線纜進(jìn)行組網(wǎng)的以太網(wǎng)，其中“T”為“TwistedPairWire”的縮寫(xiě)。采用星型拓樸為基本拓樸(注：一大突破)，星型拓樸的中心為集線器。采用RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口。網(wǎng)段最大長(zhǎng)度為100m，最大節(jié)點(diǎn)數(shù)由集線器的端口數(shù)決定，各端口共享帶寬?；鶐鬏敚瑪?shù)據(jù)傳輸速率為10M。全雙工連接，半雙工工作?？刹捎萌舾蓚€(gè)中繼器或Hub進(jìn)行網(wǎng)段的擴(kuò)展。共享式集線器服務(wù)器10Base-T基本物理網(wǎng)段工作站HUB（集線器）分共享式和交換式兩種是網(wǎng)上多路通信站點(diǎn)的匯集點(diǎn)，可優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布線結(jié)構(gòu)。具有信號(hào)再生、轉(zhuǎn)發(fā)、沖突檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)管理功能。共享式HUB工作原理：

由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成HUB的數(shù)據(jù)總線，各端口與數(shù)據(jù)總線連接，數(shù)據(jù)總線從一個(gè)端口接收數(shù)據(jù)后無(wú)條件地向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)。（廣播方式）從二個(gè)端口同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生沖突。使用CSMA/CD實(shí)現(xiàn)各端口對(duì)數(shù)據(jù)總線的共享。

可見(jiàn)，從工作原理上可把共享式HUB看成是壓縮的總線。用共享HUB組成的網(wǎng)段從物理結(jié)構(gòu)上看是星形拓?fù)洌瑥墓ぷ鞣绞缴峡词强偩€。

（故依然被叫做以太總線網(wǎng)）

EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)EIA-電子工業(yè)協(xié)會(huì)TIA-通信工業(yè)協(xié)會(huì)EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)EIA-電子工業(yè)協(xié)會(huì)TIA-通信工業(yè)協(xié)會(huì)EIA/TIA確定的雙絞線與RJ45接頭的連接方法藍(lán)/白藍(lán)橙/白橙綠/白綠棕/白棕白綠綠藍(lán)白藍(lán)白棕棕針號(hào)線色標(biāo)12345678白橙橙藍(lán)白藍(lán)白棕棕針號(hào)線色標(biāo)12345678白橙橙白綠綠

RJ45水晶頭和雙絞線連接

EIA/TIA568AEIA/TIA568B

水晶頭水晶頭兩種標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用：568A-568A（兩頭都是568A的直連線）PC網(wǎng)卡-HUB普通口；HUB普通口與級(jí)連口（級(jí)連口與網(wǎng)卡相同）568A-568B（一頭A一頭B的交叉線）PC-PC；（用于網(wǎng)站服務(wù)器的數(shù)據(jù)備份）HUB普通口與普通口級(jí)連（級(jí)連口壞時(shí)用）1、線對(duì)要正確，否則會(huì)降低網(wǎng)速2、顏色正確，以符合標(biāo)準(zhǔn)

1TX+

2TX-3RX+6RX-發(fā)送接收

3TX+

6TX-1RX+2RX-發(fā)送接收網(wǎng)卡HUB/交換機(jī)從網(wǎng)卡和HUB接口收發(fā)電路看兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用

1TX+

2TX-3RX+6RX-發(fā)送接收

3TX+

6TX-1RX+2RX-發(fā)送接收

網(wǎng)卡

HUB或交換機(jī)一、直連線連接RJ45引腳信號(hào)RJ45引腳信號(hào)白綠綠白橙橙

1TX+

2TX-3RX+

6RX-發(fā)送

1TX+

2TX-3RX+6RX-接收二、交叉線連接兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)卡直接連接發(fā)送接收網(wǎng)卡網(wǎng)卡綠橙以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)比較注意：

盡管不同以太網(wǎng)的物理層存在較大的差異，但它們?cè)跀?shù)據(jù)鏈路層都采用CSMA／CD作為介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議，在MAC子層使用統(tǒng)一的IEEE802.3幀格式所有的10M以太網(wǎng)相互兼容。在以太網(wǎng)后來(lái)的發(fā)展中，繼續(xù)保留了這種標(biāo)準(zhǔn)的幀格式，從而使得所有的以太網(wǎng)系列技術(shù)之間能夠相互兼容。

10Base-T以太網(wǎng)的傳輸瓶頸

在服務(wù)器和多個(gè)工作站間交換數(shù)據(jù)的主干和級(jí)連處，容易形成傳輸瓶頸，包括服務(wù)器、集線器及其間的線路。定性分析：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是10M，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在滿負(fù)荷時(shí)，是n個(gè)工作站分享服務(wù)器和集線器的傳輸帶寬，因而在不考慮沖突的理想狀態(tài)下，是每個(gè)工作站平均獲得10M/n的傳輸帶寬。工作站均在10Mbps/n的低速下工作。集線器服務(wù)器工作站主干傳輸瓶頸是網(wǎng)絡(luò)效率降低的主要原因，可通過(guò)提高主干的速度解決，例如把主干的速度從10Mbps提高到100Mbps以上。100Base-TX：

802.3u

95年基本特性：在10Base-T基礎(chǔ)上提速10倍，100Mbps、基帶、5類(lèi)以上UTP、100米，星型拓?fù)洌珻SMA/CD、幀格式與10Base-T相同,64字節(jié)最短幀，幀際間隔為0.96us。

10/100Mbps智能自適應(yīng)網(wǎng)卡、HUB、交換機(jī)。PCI總線網(wǎng)卡，網(wǎng)絡(luò)中曼碼和4B/5B編碼并存。服務(wù)器10/100M網(wǎng)卡主干10/100MHUB10M工作站10/100M主干10/100M并存的多個(gè)網(wǎng)段服務(wù)器10M底層10/100M并存的多個(gè)級(jí)連網(wǎng)段10M底層100M主干

100Base-TX標(biāo)準(zhǔn)緩解了總線以太網(wǎng)主干的傳輸瓶頸，但仍有瓶頸。平滑升級(jí)：不需更換原有5類(lèi)布線系統(tǒng)，只換主干網(wǎng)卡和HUB即可實(shí)現(xiàn)從10Base-T到100Base-TX的平滑升級(jí)；10M與100M并存，保留原有投資。傳統(tǒng)以太網(wǎng)向快速以太網(wǎng)遷移交換機(jī)端口的帶寬可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)整的交換機(jī)稱(chēng)為10/100M自適應(yīng)交換機(jī)10M10M10M10M100M100M100M10M10M10M100M10M100M100Mbps、基帶、2Km、一對(duì)多模光纖或一對(duì)單模光纖(62.5/125um，8-10/125um)、ST、SC、LC連接器。網(wǎng)卡和HUB有光端接口或外接光端機(jī)進(jìn)行光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，可以UTP與光纖混合使用。星型拓?fù)?。其余?00Base-T標(biāo)準(zhǔn)。可靠性高，抗干擾，用于主干和遠(yuǎn)距樓宇間的傳輸。在綜合布線中樓層、到屋、到桌。100BASE-FX：光纖以太網(wǎng)光端機(jī)10/100M光纖主干服務(wù)器10M底層光纖光纖遠(yuǎn)距光纖100BASE-FX：光纖以太網(wǎng)1000BASE-LX

：98年6月G比特以太網(wǎng)1000Mbps、基帶、星型拓?fù)?，最短?12字節(jié)由64填加448至512字節(jié)，交換與總線并存。一對(duì)單模光纖（8-10/125um）25Km。STP時(shí)25米。高性能服務(wù)器組間的連接、快速交換機(jī)間的連接10-100-1000Mbps的三層設(shè)計(jì)用于樓宇、社區(qū)、廠區(qū)、校園等大范圍的局域網(wǎng)。多媒體、可視傳輸、圖形處理10BASE到1000BASE-T均使用802.3幀結(jié)構(gòu)CSMA/CD半雙工(沖突、沖突域、傳輸瓶頸)。共享式以太網(wǎng)所存在的問(wèn)題以集線器為中心的以太網(wǎng)，當(dāng)連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)數(shù)目增長(zhǎng)時(shí)，每個(gè)主機(jī)獲得的帶寬急劇地減少，不能滿足某些帶寬要求較高的應(yīng)用。以集線器擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，仍為一個(gè)沖突域，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目增大時(shí)，沖突域也隨之增長(zhǎng)，重負(fù)荷下可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為解決共享式以太網(wǎng)所存在的上述問(wèn)題，交換式以太網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。10Base-T提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可操作性。非屏蔽雙絞線UTP和集線器HUB這兩項(xiàng)技術(shù)導(dǎo)致了綜合布線標(biāo)準(zhǔn)的制定，是90年代局域網(wǎng)技術(shù)的重大突破。交換式以太網(wǎng)采用交換機(jī)為以太網(wǎng)中心。交換機(jī)的每個(gè)端口具有專(zhuān)用的帶寬，常見(jiàn)的端口數(shù)有16，24，48或更多。支持星型拓樸或擴(kuò)展星型拓樸。改變了集線器的半雙工工作模式，既可支持半雙工，也可支持全雙工傳送。以太網(wǎng)發(fā)展史上的另一個(gè)里程碑。以交換機(jī)為中心的以太網(wǎng)，交換機(jī)為每個(gè)端口提供專(zhuān)用的帶寬。交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)還減少了沖突域的大小100M100M100M100M以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀格式先導(dǎo)字段：接收方與發(fā)送方的時(shí)鐘同步。幀開(kāi)始標(biāo)志：“10101011”標(biāo)志著幀本身的開(kāi)始。目的地址和源地址：即目的和源MAC地址或物理地址。目的地址為全1時(shí)，表示將傳送至網(wǎng)上的所有站點(diǎn)。長(zhǎng)度（IEEE802.3）：指明數(shù)據(jù)字段中的字節(jié)數(shù)，其值為0~1500。當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于46字節(jié)時(shí)，使用填充字段達(dá)到要求的最短長(zhǎng)度幀(64字節(jié))。數(shù)據(jù)（IEEE802.3）：46~1500字節(jié)。MAC地址的結(jié)構(gòu)：48位MAC地址每4位一組用16進(jìn)制表示共12組如下：44455354ED00前6組由IEEE分配，后6組由廠商自定。例：00000C105E08

其中：00000C代表Cisco公司105E08是Cisco公司在某地區(qū)生產(chǎn)的某塊網(wǎng)卡。00A024378F6E是公司生產(chǎn)的網(wǎng)卡00AA0044241D是Intel公司生產(chǎn)的網(wǎng)卡IP地址是邏輯地址，MAC地址是物理地址。在TCP/IP協(xié)議和以太網(wǎng)的連接中須通過(guò)ARP或RARP進(jìn)行IP地址與MAC地址的轉(zhuǎn)換。爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度以太網(wǎng)取51.2s為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。對(duì)于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64字節(jié)。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前64字節(jié)沒(méi)有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。以太網(wǎng)協(xié)議中的爭(zhēng)用期最短