《工业通信与网络技术》第7章.pptx

工业通信与网络技术哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网　以太网，即Ethernet，美国Xerox公司1975年为小型机研制的一个总线式局域网。1980年Xerox公司与DEC和Intel公司共同提出了第1个以太网规范。　为了紧跟商用局域网不断变化的要求，近年来，在发展过程中引入了很多新的策略。其中最重要的有：快速以太网和千兆位以太网　将10Mbps的CSMA/CD升级，保留对现有系统的投资。光纤通道　花费低且易于升级，可获得非常高的数据率。高速无线局域网　近年来终于浮出水面。哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网1　传统以太网　由IEEE 802.3标准委员会开发。1.1　IEEE 802.3媒体访问控制（MAC）哈工大网络与电气智能化研究所 图 CSMA/CD工作原理第7章　以太网1.1　IEEE 802.3媒体访问控制（MAC）　IEEE 802.3使用一种称为二进制指数退避的１坚持算法：　当站点连续多次遇到冲突时，它仍然不断地试图进行重发。在前10次重传过程中，每次重传的随机时延平均值会加倍。然后再做6次尝试，此时的平均时延值保持不变。在16次不成功的尝试后，站点放弃传输并报告有差错发生。　优点：在拥塞程度不断严重的情况下，逐渐增大退避量就可以减小冲突发生的概率。　缺点：后进先出。哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网　总线结构：冲突将产生一个比正常传输电压更高的摆动。IEEE规定：如果传输方在分接头检测到信号值超过单独传输所能产生的最大值，就认为发生了冲突。　问题来了：如果两个站点离得很远，接收方收到的信号衰减很多，合成信号强度可能无法超过门限值。　办法：IEEE限制电缆长度。10BASE5同轴电缆不超过500 m10BASE2同轴电缆不超过200 m　星形结构：冲突检测基于逻辑而不是基于电压。对于任何集线器，如果在超过一个的输入线路上检测到有功率信号，就认为发生了冲突。并把“冲突出现”信号发到所有输入线上去，告知众节点。　交换机：类推。哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网IEEE 802.3MAC帧格式基础帧Q标志帧包装帧哈工大网络与电气智能化研究所 　IEEE 802.3定义的三种MAC帧类型：基础帧：最原始的帧格式Q标志帧：支持802.1Q VLAN功能包装帧：允许在数据字段添加额外的前缀和后缀，以满足高层封装协议的需求。　它们的区别在于MAC客户数据字段内容的不同。1.2　IEEE 802.3 10Mbps规约　表示记法：数据率(以Mbps计)发送方式最大网段长度(以百米计)10BASE510BASE210BASE-T10BASE-F哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网注意：10BASE-T和10BASE-F并不完全满足标准记法。 “T”代表双绞线，而“F”代表光纤。哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网2　高速以太网2.1　IEEE 802.3 100Mbps规约（快速以太网）　被笼统地称为100BASE-T。X：在结点间使用两条物理链路，一条传输，一条接收。4：在结点间使用4对双绞线，每次在一个方向上用3对线。哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网全双工操作　传统以太网是半双工的。　要想全双工，必须：站点具有全双工适配卡星形结构的中点不能是一个简单的多端口转发器，必须是一台具有交换功能的集线器。　仍然采用802.3 MAC帧格式，执行CSMA/CD算法，即便从来也不会检测到冲突。混合配置　快速以太网方式的一个强项在于它随时可以支持现存的10Mbps局域网和新出现的100Mbps局域网的混合配置。哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网2.2　千兆位以太网哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网媒体接入层（MAC）　对共享媒体集线器进行了两大改进：载波扩充　在短MAC帧的末尾附加了一组特殊符号，使每个数据块长度从10Mbps及100Mbps的最小512个比特时间提高到至少4096个比特时间。从而使传输相应帧长度所需的时间超过1Gbps下的传播时延。帧突发　允许连续传输多个短帧，直至达到最大限度，而无须在帧之间放弃对CSMA/CD的控制。帧突发能够避免当某个站有多个小帧要传输时，载波扩充所产生的额外开销。　交换集线器：不需要载波扩充和帧突发，因为站点的数据传输和接收可以同时进行，无须干预，也没有对共享媒体的争用。哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网千兆位以太网媒体选项（对数刻度）哈工大网络与电气智能化研究所 第7章　以太网2.3 　10Gbps以太网　对10Gbps以太网的要求越来越迫切：连接的网络数量在增加每个端站的连接速率在增加带宽密集型应用的使用在增加，如高质量视频Web托管和应用托管的业