以太网技术原理以太网技术原理.doc

课程 以太网技术原理 目 录 课程说明 1 课程介绍 1 课程目标 1 相关资料 1 第1章 以太网基础 2 1.1 802.3的电缆 4 1.2 802.3的MAC子层协议 5 1.3 IEEE 802.2标准：逻辑链路控制（LLC） 6 1.4 常用以太网连接方法 7 1.5 快速以太网简介 8 课程说明 课程介绍 本课程主要介绍以太网的相关标准和线缆 课程目标 完成本课程的学习后，您应该能够： （正文,F2） 了解IEEE 802协议族 了解以太网中常用的线缆 相关资料 IEEE 802.2 IEEE 802.3 IEEE 802.3u IEEE 802.3z 以太网基础 以太网系统的真正开端是在夏威夷岛上建造的用于无线电通信的ALOHA系统。对于采用广播信道的网络而言，最为关键的一个设计问题就是如何给各个站点分配信道的使用权。 ALOHA是夏威夷大学的Norman Abramson和他的伙伴们发明的一种全新的动态信道分配方法，其基本思想很简单：用户只要有数据要发送，就让他们发送。由于广播的反馈性，发送方只要侦听信道就可以知道发出的数据是否被破坏，如果被破坏，发送方等待一段随机的时间再重发数据。区别于传统的静态信道访问方法如TDM（Time Division Multiplexing）、FDM（Frequency Division Multiplexing），ALOHA可以很好的处理数据通信的突发性，提高信道的利用率。后来，为了尽量减少冲突的发生，在ALOHA 的基础上出现了很多的动态信道分配方法。其中在ALOHA基础上加入了载波监听的CSMA/CD （Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）是最重要也是应用最为广泛的一种改进。第一个CSMA/CD系统是由Xerox PARC建造的一个2.94Mb/s的系统。这也是第一个被称为以太网（Ethernet）的系统。 1CSMA/CD规定了一个想传输数据的节点必须执行如下步骤： 监视信道直到其空闲。 传输数据，并监视信道看是否有冲突发生。 如果检测到冲突发生，停止传输，发出一个冲突产生信号，再等待一个随机的时间，再回到第一步。这个随机的时间依如下规则选择：如果数据包冲突了n（n16）次，则此节点以相同的可能性从0 ，1，..... ，2n - 1中随机选一个数K，然后等待K * 512 比特时间（例如：在10Mbps以太网中，1比特时间=10-7秒），如果n15，则放弃发送。 Xerox的以太网极其成功，于是它和DEC，Intel共同起草了一份10Mb/s的以太网标准，这个标准称为DIX（DEC、Intel、Xerox）。这个标准就是IEEE 802.3的基础。 802.3的电缆 以太网使用的物理介质主要有：粗同轴电缆、细同轴电缆、3类双绞线、5类双绞线、光缆。表中列出了10M以太网使用的线缆特性。10BASE-T可以使用3类双绞线（即普通电话线），及其易于维护的特点实际上已使其成为10M以太网的主流解决方案。802.3的每个版本都有一个区间最大长度。为了使网络范围更大，可以使用中继器（Repeater）连接多根电缆，中继器是一个物理层设备，起信号放大作用，对于上层而言，认识不到中继器的存在。可以在网络中使用多个中继器和电缆段，但是为了减少因延时太大而无法监听到线路忙而造成的冲突，802.3规定两个收发器间不得超过2.5km，任意两个收发器间的路径上不得有4个以上的中继器。 802.3的MAC子层协议 在实际物理信道上传输的只是电压信号（+0.85V 或 -0.85V）的序列，为了在没有外部参考时钟的情况下，接收方能够正确定位比特的开始与结束，802.3 10Base采用可以自同步的信号编码方法：Manchester 编码或差分Manchester编码。802.3帧的7个先导字节的Manchester编码会产生10MHz，持续5.6微秒的方波，这个信号会使收发双方的时钟同步很容易，随后的SFD用来指示一帧的开始。在802.3MAC帧中，有两个MAC地址字段：目的MAC地址和源MAC地址，都是6个字节。802.3帧中的Len字段指示了它所承载的LLC帧的长度，前面提到的DIX标准的MAC帧结构和802.3的MAC帧结构唯一区别就在于这个字段。在DIX标准中，这个字段叫做Type字段，用于指示MAC层的上层协议，这意味着DIX标准的MAC帧可以承载非IEEE 802.2规定的LLC帧，而IEEE802.3只能承载IEEE802.2 LLC帧。LLC数据后面的PAD字段用于填充帧以保证帧长度至少是64字节，规定最