《工業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集成》課件-第八章 以太網(wǎng)技術(shù)

實(shí)時(shí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與應(yīng)用智能制造與裝備學(xué)院以太網(wǎng)技術(shù)第八章1：MAC地址為01BB.3ABA.BEA8,是單播地址還是組播地址？2：一共介紹了幾種速率的以太網(wǎng)？本章重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：3：CSMA/CD分別是什么含義？4：以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)中都包括哪些項(xiàng)？5：以太網(wǎng)流量控制的兩種方式？以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)前言我們知道局域網(wǎng)包含以太網(wǎng)、令牌環(huán)和令牌總線等等,這些技術(shù)當(dāng)中以太網(wǎng)技術(shù)以其簡(jiǎn)明高效的特點(diǎn)逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位端口技術(shù)以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)了解以太網(wǎng)的發(fā)展史掌握以太網(wǎng)的基本原理掌握以太網(wǎng)端口技術(shù)端口技術(shù)以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)誕生以太網(wǎng)最初是由Xerox公司開發(fā)的一種基帶局域網(wǎng)技術(shù)，使用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)媒體，采用載波多路訪問(wèn)和沖突檢測(cè)（CSMA/CD）機(jī)制,數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到10Mbps。以太網(wǎng)被設(shè)計(jì)用來(lái)滿足非持續(xù)性網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而IEEE802.3規(guī)范則是基于最初的以太網(wǎng)技術(shù)于1980年制定。以太網(wǎng)版本2.0由DigitalEquipmentCorporation、Intel和Xerox三家公司聯(lián)合開發(fā)，與IEEE802.3規(guī)范相互兼容。端口技術(shù)以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)原理CSMA/CD端口技術(shù)CS：載波監(jiān)聽MA：多路訪問(wèn)CD：沖突檢測(cè)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前進(jìn)行監(jiān)聽，以確保線路空閑，減少?zèng)_突的機(jī)會(huì)。每個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以同時(shí)被多個(gè)站點(diǎn)接收。邊發(fā)送邊檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)沖突就停止發(fā)送，然后延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間之后繼續(xù)發(fā)送。沖突檢測(cè)：由于兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信號(hào)，經(jīng)過(guò)疊加后，會(huì)使線路上電壓的擺動(dòng)值超過(guò)正常值一倍。據(jù)此可判斷沖突的產(chǎn)生。以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)端口技術(shù)DMACSMACLength/TDATA/PADFCSEthernet_IILength/Type值含義Length/T>1500Length/T<=1500代表了該幀的類型代表了該幀的長(zhǎng)度802.3以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的MAC地址端口技術(shù)DMACSMACLength/TDATA/PADFCSMAC地址有48位，但它通常被表示為12位的點(diǎn)分十六進(jìn)制數(shù)00e0.fc39.8034以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的MAC地址端口技術(shù)DMACSMACLength/TDATA/PADFCSMAC地址全球唯一，由IEEE對(duì)這些地址進(jìn)行管理和分配。每個(gè)地址由兩部分組成，分別是供應(yīng)商代碼和序列號(hào)。其中前24位二進(jìn)制代表該供應(yīng)商代碼。剩下的24位由廠商自己分配。00e0.fc39.8034以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的MAC地址端口技術(shù)DMACSMACLength/TDATA/PADFCS如果48位全是1，則表明該地址是廣播地址。如果第8位是1，則表示該地址是組播地址。以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離和最小幀長(zhǎng)端口技術(shù)DMACSMACLength/TDATA/PADFCS最大傳輸距離：通常由線路質(zhì)量、信號(hào)衰減程度等因素決定。最小幀長(zhǎng)（64字節(jié)）：由最大傳輸距離和沖突檢測(cè)機(jī)制共同決定。規(guī)定最小幀長(zhǎng)是為了避免這種情況發(fā)生：某站點(diǎn)已經(jīng)將一個(gè)數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)BIT發(fā)送完畢，但這個(gè)報(bào)文的第一個(gè)BIT還沒(méi)有傳送到距離很遠(yuǎn)的一個(gè)站點(diǎn)。而站點(diǎn)認(rèn)為線路空閑而發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致沖突。以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)發(fā)展簡(jiǎn)史端口技術(shù)IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3u100BASE-T快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z/ab1000Mb/s千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ae10GE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)萬(wàn)兆以太網(wǎng)出現(xiàn)70年代80年代90年代以太網(wǎng)產(chǎn)生10M以太網(wǎng)發(fā)展成熟共享式轉(zhuǎn)向LAN交換機(jī)100M快速以太網(wǎng)92年96年千兆以太網(wǎng)迅速發(fā)展2002年以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)共享式以太網(wǎng)端口技術(shù)在共享式以太網(wǎng)之時(shí)，使用一種稱為抽頭的設(shè)備建立與同軸電纜的連接。須用特殊的工具在同軸電纜里挖一個(gè)小洞，然后將抽頭接入。此項(xiàng)工作存在一定的風(fēng)險(xiǎn)：因?yàn)槿魏问韬觯加锌赡苁闺娎|的中心導(dǎo)體與屏蔽層短接，導(dǎo)致這個(gè)網(wǎng)絡(luò)段的崩潰。同軸電纜的致命缺陷是：電纜上的設(shè)備是串連的，單點(diǎn)的故障可以導(dǎo)致這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰。以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)在共享式以太網(wǎng)中，所有的主機(jī)都以平等的地位連接到同軸電纜上，但如果以太網(wǎng)中主機(jī)數(shù)目較多，則存在以下嚴(yán)重問(wèn)題：介質(zhì)可靠性差沖突嚴(yán)重廣播泛濫無(wú)任何安全性共享式以太網(wǎng)是最主要的問(wèn)題以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10Mbit/s）的網(wǎng)絡(luò)定位標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)模型分類網(wǎng)絡(luò)定位接入層最終用戶和接入層交換機(jī)之間的連接匯聚層通常不使用核心層通常不使用三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式的一個(gè)結(jié)構(gòu)分層，也就是將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分成三個(gè)層次——接入層、匯聚層和核心層。核心層主要用于網(wǎng)絡(luò)的高速交換主干；匯聚層著重于提供基于策略的連接，位于接入層和核心層之間；而接入層則負(fù)責(zé)將包括電腦、AP等在內(nèi)的工作站接入到網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)802.3線纜名稱電纜最大區(qū)間長(zhǎng)度10BASE-5粗同軸電纜500m10BASE-2細(xì)同軸電纜200m10BASE-T雙絞線100m10BASE-F光纖2000m以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)快速以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps的快速以太網(wǎng)是一種高速局域網(wǎng)技術(shù)，能夠?yàn)樽烂嬗脩粢约胺?wù)器或者服務(wù)器集群等提供更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬。IEEE為快速以太網(wǎng)制訂的標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3u以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)快速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）的網(wǎng)絡(luò)定位模型分類網(wǎng)絡(luò)定位接入層為高性能的PC機(jī)和工作站提供100Mbit/s的接入?yún)R聚層提供接入層和匯聚層的連接，提供匯聚層到核心層的連接，提供高速服務(wù)器的連接核心層提供交換設(shè)備間的連接一個(gè)大學(xué)，其用戶數(shù)至少幾千人，其網(wǎng)絡(luò)機(jī)房中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如核心交換機(jī)、路由器、防火墻等設(shè)備共同組成的區(qū)域可以看做是核心層，每個(gè)樓層中的交換機(jī)等設(shè)備可以看做是接入層，而連接接入層和核心層之間的區(qū)域就是匯聚層。以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)快速以太網(wǎng)傳輸距離技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)線纜類型傳輸距離100BaseTXEIA/TIA5類（UTP）非屏蔽雙絞線2對(duì)100m100BaseT4EIA/TIA3、4、5類（UTP）非屏蔽雙絞線4對(duì)100m100BaseFX多模光纖（MMF）線纜550m-2km單模光纖（SMF）線纜2km-15km以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)是對(duì)IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，在基于以太網(wǎng)協(xié)議的基礎(chǔ)之上，將快速以太網(wǎng)的傳輸速率100Mbps提高了10倍，達(dá)到了1Gbps。標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3z（光纖與銅纜）和IEEE802.3ab（雙絞線）以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)千兆以太網(wǎng)千兆（1000Mbit/s）以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)定位模型分類網(wǎng)絡(luò)定位接入層一般不使用匯聚層提供接入層和匯聚層設(shè)備間的高速連接核心層提供匯聚層和高速服務(wù)器的高速連接，提供核心設(shè)備間的高速互聯(lián)以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)千兆以太網(wǎng)千兆（1000Mbit/s）以太網(wǎng)的傳輸距離技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)線纜類型傳輸距離1000BaseT銅質(zhì)EIA/TIA5類（UTP）非屏蔽雙絞線4對(duì)100m1000BaseCX銅質(zhì)屏蔽雙絞線25m1000BaseSX多模光纖，50/62.5um光纖，使用波長(zhǎng)為850nm的激光550m/275m1000BaseLX單模光纖，9um光纖，使用波長(zhǎng)為1300nm的激光2km-15km以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)萬(wàn)兆以太網(wǎng)已經(jīng)開始部署（城域骨干網(wǎng)），預(yù)計(jì)未來(lái)將有大規(guī)模的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3ae只有全雙工模式創(chuàng)造了一些新的概念，例如光物理媒體相關(guān)子層(PDM)以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)自協(xié)商技術(shù)10Mb/s半雙工10Mb/s全雙工10Mb/s自協(xié)商100Mb/s自協(xié)商100Mb/s全雙工端口1自動(dòng)協(xié)商端口2自動(dòng)協(xié)商端口3自動(dòng)協(xié)商端口4自動(dòng)協(xié)商端口5自動(dòng)協(xié)商以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)自協(xié)商信號(hào)約2ms約100ns約62.5μs時(shí)鐘數(shù)據(jù)位0時(shí)鐘數(shù)據(jù)位1數(shù)據(jù)位13時(shí)鐘數(shù)據(jù)位14時(shí)鐘……整個(gè)報(bào)文按16ms間隔重復(fù)，直到自協(xié)商完成一個(gè)FLP突發(fā)包含33個(gè)脈沖位置。17個(gè)奇數(shù)位置脈沖為時(shí)鐘脈沖，時(shí)鐘脈沖總是存在的；16個(gè)偶數(shù)位置脈沖用來(lái)表示數(shù)據(jù)：此位置有脈沖表示1，此位置沒(méi)有脈沖表示0。這樣1個(gè)FLP的突發(fā)就可以傳輸16bit的數(shù)據(jù)。自協(xié)商交互數(shù)據(jù)就這樣通過(guò)物理線路被傳輸。以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)自協(xié)商信號(hào)不使用自協(xié)商機(jī)制會(huì)出現(xiàn)以下情況：無(wú)法實(shí)現(xiàn)端口的自動(dòng)雙速配置功能(如10Mbit/s和100Mbit/s)無(wú)法確定雙工工作模式無(wú)法確定是否需要流量控制功能以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)自協(xié)商信號(hào)自協(xié)商優(yōu)先級(jí)：?1000M全雙工

注：左邊從上到下優(yōu)先級(jí)依次遞減?1000M半雙工?100M全雙工?100M半雙工?10M全雙工?10M半雙工以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)流量控制當(dāng)通過(guò)交換機(jī)一個(gè)端口的流量過(guò)大，超過(guò)了它的處理能力時(shí)，就會(huì)發(fā)生端口阻塞。流量控制的作用是防止在出現(xiàn)阻塞的情況下丟幀。在半雙工方式下，流量控制是通過(guò)反壓（backpressure）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，模擬產(chǎn)生碰撞，使得信息源降低發(fā)送速度。在全雙工方式下流量控制一般遵循IEEE802.3x標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)流量控制backpressure假裝有沖突了，這樣你就不會(huì)發(fā)個(gè)不停了！以太網(wǎng)技術(shù)起源原理發(fā)展及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)端口技術(shù)流量控制IEEE802.3x標(biāo)準(zhǔn)定義了一種新方法，在全雙工環(huán)境中去實(shí)現(xiàn)流量控制。交換機(jī)產(chǎn)生一個(gè)PAUSE幀，PAUSE幀使用一個(gè)保留的組播地址：01-80-C2-00-00-01，將它發(fā)送給正在發(fā)送的站，發(fā)送站接收到該幀后，就會(huì)暫?；蛲Ｖ拱l(fā)送。PAUSE幀利用了一個(gè)保留的組播地址，它不會(huì)被網(wǎng)橋和交換機(jī)所轉(zhuǎn)發(fā)，這樣，PAUSE幀不會(huì)產(chǎn)生附加信息量。感謝聆聽2：在組態(tài)軟件中創(chuàng)建一個(gè)實(shí)時(shí)報(bào)警窗在畫面1中,設(shè)計(jì)一個(gè)開關(guān)量M5報(bào)警和模擬量Q5報(bào)警;更改報(bào)警窗標(biāo)題為實(shí)時(shí)報(bào)警窗；報(bào)警窗列表項(xiàng)目包括五個(gè)信息，分別為：報(bào)警日期、報(bào)警時(shí)間、變量、報(bào)警值、報(bào)警文本（“Q5大于20”）。課堂測(cè)試3：在組態(tài)軟件中創(chuàng)建一個(gè)