da000004以太網(wǎng)技術(shù)原理

1、課程 da000004以太網(wǎng)技術(shù)原理issue 1,0華為技術(shù)課程說明1課程介紹1課程目標(biāo)1相關(guān)資料1第1章以太網(wǎng)基礎(chǔ)21.1 802.3 的電纜41.2 802.3的mac子層協(xié)議51.3 ieee 802.2標(biāo)準(zhǔn)：邏輯鏈路控制(llc) 61.4常用以太網(wǎng)連接方法71.5快速以太網(wǎng)簡介8課程說明課程介紹課程目標(biāo)相關(guān)資料本課程主要介紹以人網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和線纜完成本課程的學(xué)習(xí)后，您應(yīng)該能夠： 了解ieee 802協(xié)議族 了解以太網(wǎng)中常用的線纜 ieee 802.2 ieee 802.3 ieee 802.3d ieee 802.3z華為技術(shù)第1章以太網(wǎng)基礎(chǔ)以太網(wǎng)簡介站點以太網(wǎng)電纜以太網(wǎng)山xero

2、x公司parc研究小心于1973年5月22 hw次提出以太網(wǎng)系統(tǒng)的真正開端是在夏威夷島上建造的用于無線電通信的aloha系 統(tǒng)。對于采用廣播信道的網(wǎng)絡(luò)而言，最為關(guān)鍵的一個設(shè)計問題就是如何給各 個站點分配信道的使用權(quán)。aloha是夏威夷人學(xué)的norman abramson和他 的伙伴們發(fā)明的一種全新的動態(tài)信道分配方法，其基本思想很簡單：用戶只 要冇數(shù)據(jù)要發(fā)送，就讓他們發(fā)送。由于廣播的反饋性，發(fā)送方只要偵聽信道 就可以知道發(fā)出的數(shù)據(jù)是否被破壞，如果被破壞，發(fā)送方等待一段隨機的時 間再重發(fā)數(shù)據(jù)。區(qū)別于傳統(tǒng)的靜態(tài)信道訪問方法如tdm (time division multiplexing)、fdm (

3、frequency division multiplexing) , aloha 可以很 好的處理數(shù)據(jù)通信的突發(fā)性，捉簡信道的利用率。后來，為了盡量減少沖突 的發(fā)生，在aloha的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了很多的動態(tài)信道分配方法。其中在aloha 基礎(chǔ)上加入了載波監(jiān)聽的 csma/cd (carrier sense multiple access with collision detection )是最重要也是應(yīng)用最為廣泛的一種改進。第一個 csma/cd系統(tǒng)是由xerox parc建造的一個2.94mb/s的系統(tǒng)。這也是第一 個被稱為以太網(wǎng)(ethernet)的系統(tǒng)。1 csma/cd規(guī)定了一個想傳輸數(shù)據(jù)

4、的節(jié)點必須執(zhí)行如卞步驟：(1) 監(jiān)視信道直到具空閑。(2) 傳輸數(shù)據(jù)，并監(jiān)視信道看是否有沖突發(fā)生。(3) 如果檢測到?jīng)_突發(fā)生，停止傳輸，發(fā)出一個沖突產(chǎn)生信號，再等待一個 隨機的時間，再回到第一步。這個隨機的時間依如下規(guī)則選擇：如果數(shù) 據(jù)包沖突了 n （n<16）次，則此節(jié)點以相同的可能性從0 , 1, , 2n-1屮隨機選一個數(shù)k,然后等待k*512比特時間（例如：在10mbps 以太網(wǎng)中，1比特時間to?秒），如果n>15,則放棄發(fā)送。xerox的以太網(wǎng)極其成功，于是它和dec, intel共同起草了一份10mb/s的 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)稱為dix （dec、intel、xer

5、ox） o這個標(biāo)準(zhǔn)就是ieee 802.3的基礎(chǔ)。華為技術(shù)1.1 802.3的電纜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(wǎng)使用的物理介質(zhì)主要有：粗同軸電纜、細同軸電纜、3類雙絞線、5類 雙絞線、光纜。表屮列出了 10m以太網(wǎng)使用的線纜特性。10base-t可以使 用3類雙絞線（即普通電話線），及其易于維護的特點實際上已使其成為10m 以太網(wǎng)的主流解決方案。802.3的每個版本都有一個區(qū)間最人長度。為了使網(wǎng) 絡(luò)范圍更大，可以使用中繼器（repeater）連接多根電纜，中

6、繼器是一個物 理層設(shè)備，起信號放人作用，對于上層而言，認識不到屮繼器的存在?？梢?在網(wǎng)絡(luò)屮使用多個屮繼器和電纜段，但是為了減少因延時太人而無法監(jiān)聽到 線路忙而造成的沖突，802.3規(guī)定兩個收發(fā)器間不得超過25km,任意兩個收 發(fā)器間的路徑上不得冇4個以上的中繼器。華為技術(shù)1.2 802.3的mac子層協(xié)議802.3 幀64到1518字節(jié)字節(jié)716622 or 34presfddasalenllc控制信息datapadcrc，llc 幀 pre:先導(dǎo)字節(jié),7個10101010 sfd:幀開始標(biāo)志，10101011 da:目的 maclttl: sa:源mact也址 len: llc幀長度 dat

7、a:數(shù)據(jù)字段 pad:填充字段 crc:校驗字段在實際物理信道上傳輸?shù)闹皇请妷盒盘?+0.85v或0.85v)的序列，為了在 沒有外部參考時鐘的情況下，接收方能夠正確定位比特的開始與結(jié)束，802.3 10base釆用可以自同步的信號編碼方法：manchester編碼或差分 manchester編碼。802.3幀的7個先導(dǎo)字節(jié)的manchester編碼會產(chǎn)生 10mh乙持續(xù)5.6微秒的方波，這個信號會使收發(fā)雙方的時鐘同步很容易， 隨示的sfd (10101011)用來指示一幀的開始。在802.3mac幀屮，有兩個 mac地址字段：目的mac地址和源mac地址，都是6個字節(jié)。802.3幀屮 的le

8、n字段指示了它所承載的llc幀的長度，前而提到的dix標(biāo)準(zhǔn)的mac 幀結(jié)構(gòu)和802.3的mac幀結(jié)構(gòu)唯一區(qū)別就在于這個字段。在dix標(biāo)準(zhǔn)中，這 個字段叫做type字段，用于指示mac層的上層協(xié)議，這意味著dix標(biāo)準(zhǔn)的 mac幀可以承載非ieee 802.2規(guī)定的llc幀，而ieee802.3只能承載 ieee802.2 llc幀。llc數(shù)據(jù)后面的pad字段用于填充幀以保證幀長度至少 是64字節(jié)，規(guī)定最短幀長度的冃的是為了保證在監(jiān)聽到?jīng)_突z前就已經(jīng)發(fā)送 完數(shù)據(jù)的情形不可能發(fā)ieee 802.3mac幀最后一個字段是校驗和字段， 用于發(fā)現(xiàn)傳輸中發(fā)生的錯誤。1.3 ieee 802.2標(biāo)準(zhǔn):邏輯鏈路

9、控制（llc）華為技術(shù)mac與802.2標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議格式ieee除了定義了 802.3以太網(wǎng)mac標(biāo)準(zhǔn)外，還定義了多種802.4 （令牌總線 網(wǎng)）、802.5 （令牌環(huán)網(wǎng)）、802.6 （分布隊列雙路總線）等局域網(wǎng)mac標(biāo)準(zhǔn), ieee定義了 ieee 802.2 （邏輯鏈路控制：llc）隱藏了各種802網(wǎng)絡(luò)z間的 差別，向網(wǎng)絡(luò)層提供了一個統(tǒng)一的格式和接口，這些格式、接口和協(xié)議完全 基于osi。llc構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路層的上半層，mac構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路層的下半 層。llc提供了三種服務(wù)：不可靠的數(shù)據(jù)報服務(wù)、有確認的數(shù)據(jù)報服務(wù)和可 靠的面向連接的服務(wù)。對于有確認的數(shù)據(jù)報和而向連接的服務(wù)，數(shù)

10、據(jù)幀中包 含了源地址、目的地址、序列號以及其他的一些位。對于不可靠的數(shù)據(jù)報服 務(wù)，省略了序列號和確認號。1.4常用以太網(wǎng)連接方法華為技術(shù)802.3的三種連接方式傳統(tǒng)的10base5和10base2都采用肓觀的總線拓撲式的連接方式：用一根電 纜將各臺主機的網(wǎng)絡(luò)接口板連接到一根長長的電纜上，其小10base5用一個 收發(fā)器牢牢的夾在電纜上，10base2則用一個無源的bnct型接頭連接到電 纜上。最為方便的則是10base-t方式，各臺主機都用一對雙絞線連接到一個 稱為集線器的中心設(shè)備上。傳統(tǒng)的共享式集線器也可以被看成一根長長的電 纜，即一根共享總線。由于這種方式定位故障和增減設(shè)備都比較容易，用集

11、 線器連接的方式早已成為主流的解決方案。事實上，現(xiàn)在的一些集線器產(chǎn)品 除了有傳統(tǒng)的雙絞線接口外，還有可能有其他介質(zhì)的接口。華為技術(shù)1.5快速以太網(wǎng)簡介802.3u標(biāo)準(zhǔn)名稱電纜最大區(qū)間長度優(yōu)點100base-t4雙絞線100m使用3類線100base-tx雙絞線200m100mbps全雙工100base-f光纖2000m100mbps全雙工現(xiàn)實世界對于帶寬的需求推動了 ieee 802.3委員會于1992年制定了快速以太 網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)802.3u o其中使用3類線的方案是100base-t4,需要使用4對3類雙 絞線，其中一對線連向集線器，一對從集線器引出，另外兩對可以根據(jù)不同 通信方向切換。為了達到

12、所需要的帶寬，沒冇采用manchester編碼，在線路 上傳輸?shù)氖?元編碼信號：即一個時鐘周期內(nèi)線路上信號可能有0、1、2三種 狀態(tài)。這樣，在3對雙絞線向同一個方向發(fā)送的情況下，每個時鐘周期就有 27種可能的信號，這樣每個時鐘周期就可以傳輸4bit而且還有兀余。由于 100base-t4采用的時鐘頻率是25mhz (注意，容易計算：10base-t的吋鐘頻 率是20mh),所以獲得了每秒就可以傳輸100m數(shù)據(jù)性能和一個33.3mb/s 的保留信道。100base-tx使用兩對性能很好的5類雙絞線，采用的時鐘頻率是125mhz。這 兩對雙絞線屮一對連向集線器，另一對從集線器引出。采用的編碼方法是： 每5個時鐘周期為一組，每組傳送4bit數(shù)據(jù)。這樣，100basetx就獲得了一 個兩個方向都是100mb/s的全雙工信道。100base-fx使川了 1對多模光纖，每束光纖都可以用于兩個方向，每個方向 上都可以達到100mb/s的傳輸速率。而且最大傳輸距離可達2kmo 值得注意的是：100baset4和l()