《工業(yè)網絡互聯(lián)集成》課件-第八章 以太網技術

實時工業(yè)網絡設計與應用智能制造與裝備學院以太網技術第八章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？本章重點知識點：3：CSMA/CD分別是什么含義？4：以太網幀結構中都包括哪些項？5：以太網流量控制的兩種方式？以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準前言我們知道局域網包含以太網、令牌環(huán)和令牌總線等等,這些技術當中以太網技術以其簡明高效的特點逐漸占據了主導地位端口技術以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準目標了解以太網的發(fā)展史掌握以太網的基本原理掌握以太網端口技術端口技術以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準誕生以太網最初是由Xerox公司開發(fā)的一種基帶局域網技術，使用同軸電纜作為網絡媒體，采用載波多路訪問和沖突檢測（CSMA/CD）機制,數據傳輸速率達到10Mbps。以太網被設計用來滿足非持續(xù)性網絡數據傳輸的需要，而IEEE802.3規(guī)范則是基于最初的以太網技術于1980年制定。以太網版本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。端口技術以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準原理CSMA/CD端口技術CS：載波監(jiān)聽MA：多路訪問CD：沖突檢測在發(fā)送數據之前進行監(jiān)聽，以確保線路空閑，減少沖突的機會。每個站點發(fā)送的數據，可以同時被多個站點接收。邊發(fā)送邊檢測，發(fā)現(xiàn)沖突就停止發(fā)送，然后延遲一個隨機時間之后繼續(xù)發(fā)送。沖突檢測：由于兩個站點同時發(fā)送信號，經過疊加后，會使線路上電壓的擺動值超過正常值一倍。據此可判斷沖突的產生。以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準以太網幀結構端口技術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度802.3以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準以太網的MAC地址端口技術DMACSMACLength/TDATA/PADFCSMAC地址有48位，但它通常被表示為12位的點分十六進制數00e0.fc39.8034以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準以太網的MAC地址端口技術DMACSMACLength/TDATA/PADFCSMAC地址全球唯一，由IEEE對這些地址進行管理和分配。每個地址由兩部分組成，分別是供應商代碼和序列號。其中前24位二進制代表該供應商代碼。剩下的24位由廠商自己分配。00e0.fc39.8034以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準以太網的MAC地址端口技術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。以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準傳輸距離和最小幀長端口技術DMACSMACLength/TDATA/PADFCS最大傳輸距離：通常由線路質量、信號衰減程度等因素決定。最小幀長（64字節(jié)）：由最大傳輸距離和沖突檢測機制共同決定。規(guī)定最小幀長是為了避免這種情況發(fā)生：某站點已經將一個數據包的最后一個BIT發(fā)送完畢，但這個報文的第一個BIT還沒有傳送到距離很遠的一個站點。而站點認為線路空閑而發(fā)送數據，導致沖突。以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準以太網發(fā)展簡史端口技術IEEE802.3以太網標準IEEE802.3u100BASE-T快速以太網標準IEEE802.3z/ab1000Mb/s千兆以太網標準IEEE802.3ae10GE以太網標準萬兆以太網出現(xiàn)70年代80年代90年代以太網產生10M以太網發(fā)展成熟共享式轉向LAN交換機100M快速以太網92年96年千兆以太網迅速發(fā)展2002年以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準共享式以太網端口技術在共享式以太網之時，使用一種稱為抽頭的設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小洞，然后將抽頭接入。此項工作存在一定的風險：因為任何疏忽，都有可能使電纜的中心導體與屏蔽層短接，導致這個網絡段的崩潰。同軸電纜的致命缺陷是：電纜上的設備是串連的，單點的故障可以導致這個網絡的崩潰。以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術在共享式以太網中，所有的主機都以平等的地位連接到同軸電纜上，但如果以太網中主機數目較多，則存在以下嚴重問題：介質可靠性差沖突嚴重廣播泛濫無任何安全性共享式以太網是最主要的問題以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術標準以太網（10Mbit/s）的網絡定位標準以太網模型分類網絡定位接入層最終用戶和接入層交換機之間的連接匯聚層通常不使用核心層通常不使用三層網絡架構是現(xiàn)在網絡構成方式的一個結構分層，也就是將復雜的網絡設計分成三個層次——接入層、匯聚層和核心層。核心層主要用于網絡的高速交換主干；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；而接入層則負責將包括電腦、AP等在內的工作站接入到網絡。以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術802.3線纜名稱電纜最大區(qū)間長度10BASE-5粗同軸電纜500m10BASE-2細同軸電纜200m10BASE-T雙絞線100m10BASE-F光纖2000m以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術快速以太網數據傳輸速率為100Mbps的快速以太網是一種高速局域網技術，能夠為桌面用戶以及服務器或者服務器集群等提供更高的網絡帶寬。IEEE為快速以太網制訂的標準為IEEE802.3u以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術快速以太網快速以太網（100Mbit/s）的網絡定位模型分類網絡定位接入層為高性能的PC機和工作站提供100Mbit/s的接入匯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，提供高速服務器的連接核心層提供交換設備間的連接一個大學，其用戶數至少幾千人，其網絡機房中的網絡設備，如核心交換機、路由器、防火墻等設備共同組成的區(qū)域可以看做是核心層，每個樓層中的交換機等設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。以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術快速以太網傳輸距離技術標準線纜類型傳輸距離100BaseTXEIA/TIA5類（UTP）非屏蔽雙絞線2對100m100BaseT4EIA/TIA3、4、5類（UTP）非屏蔽雙絞線4對100m100BaseFX多模光纖（MMF）線纜550m-2km單模光纖（SMF）線纜2km-15km以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術千兆以太網千兆以太網是對IEEE802.3以太網標準的擴展，在基于以太網協(xié)議的基礎之上，將快速以太網的傳輸速率100Mbps提高了10倍，達到了1Gbps。標準為IEEE802.3z（光纖與銅纜）和IEEE802.3ab（雙絞線）以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術千兆以太網千兆（1000Mbit/s）以太網網絡定位模型分類網絡定位接入層一般不使用匯聚層提供接入層和匯聚層設備間的高速連接核心層提供匯聚層和高速服務器的高速連接，提供核心設備間的高速互聯(lián)以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術千兆以太網千兆（1000Mbit/s）以太網的傳輸距離技術標準線纜類型傳輸距離1000BaseT銅質EIA/TIA5類（UTP）非屏蔽雙絞線4對100m1000BaseCX銅質屏蔽雙絞線25m1000BaseSX多模光纖，50/62.5um光纖，使用波長為850nm的激光550m/275m1000BaseLX單模光纖，9um光纖，使用波長為1300nm的激光2km-15km以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術萬兆以太網已經開始部署（城域骨干網），預計未來將有大規(guī)模的應用標準為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子層(PDM)以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術自協(xié)商技術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自動協(xié)商端口2自動協(xié)商端口3自動協(xié)商端口4自動協(xié)商端口5自動協(xié)商以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術自協(xié)商信號約2ms約100ns約62.5μs時鐘數據位0時鐘數據位1數據位13時鐘數據位14時鐘……整個報文按16ms間隔重復，直到自協(xié)商完成一個FLP突發(fā)包含33個脈沖位置。17個奇數位置脈沖為時鐘脈沖，時鐘脈沖總是存在的；16個偶數位置脈沖用來表示數據：此位置有脈沖表示1，此位置沒有脈沖表示0。這樣1個FLP的突發(fā)就可以傳輸16bit的數據。自協(xié)商交互數據就這樣通過物理線路被傳輸。以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術自協(xié)商信號不使用自協(xié)商機制會出現(xiàn)以下情況：無法實現(xiàn)端口的自動雙速配置功能(如10Mbit/s和100Mbit/s)無法確定雙工工作模式無法確定是否需要流量控制功能以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術自協(xié)商信號自協(xié)商優(yōu)先級：?1000M全雙工

注：左邊從上到下優(yōu)先級依次遞減?1000M半雙工?100M全雙工?100M半雙工?10M全雙工?10M半雙工以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術流量控制當通過交換機一個端口的流量過大，超過了它的處理能力時，就會發(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，流量控制是通過反壓（backpressure）技術實現(xiàn)的，模擬產生碰撞，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標準。以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術流量控制backpressure假裝有沖突了，這樣你就不會發(fā)個不停了！以太網技術起源原理發(fā)展及協(xié)議標準端口技術流量控制IEEE802.3x標準定義了一種新方法，在全雙工環(huán)境中去實現(xiàn)流量控制。交換機產生一個PAUSE幀，PAUSE幀使用一個保留的組播地址：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，就會暫?；蛲Ｖ拱l(fā)送。PAUSE幀利用了一個保留的組播地址，它不會被網橋和交換機所轉發(fā)，這樣，PAUSE幀不會產生附加信息量。感謝聆聽2：在組態(tài)軟件中創(chuàng)建一個實時報警窗在畫面1中,設計一個開關量M5報警和模擬量Q5報警;更改報警窗標題為實時報警窗；報警窗列表項目包括五個信息，分別為：報警日期、報警時間、變量、報警值、報警文本（“Q5大于20”）。課堂測試3：在組態(tài)軟件中創(chuàng)建一個