以太网接入技术资料

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1、接入网技术,第3章 以太网接入技术,概述,对于企事业用户,以太网技术一直是最流行的方法,采用以太网作为企事业用户接入手段的主要原因是已有强大的网络基础、丰富的知识和长期的经验。目前所有流行的操作系统和应用也都是与以太网兼容的。以太网接入具有性能价格比好、可扩展性、容易安装开通以及高可靠性等优势。 以太网接入方式与IP网很适应,技术已有重要突破(LAN交换、大容量MAC地址存储等),容量分为10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s、10000Mbit/s等多种等级,可按需升级,采用专用的无碰撞全双工光纤连接,可以使以太网的传输距离大为扩展。完全可以满足接入网和城域网的应用需要。

2、全球企事业用户的80%以上都采用以太网接入,成为企事业用户接入的最佳方式。,概述,40G以太网和100G以太网是由IEEE802.3ba工作小组开发的以太网标准,支持40Gbit /s和100Gbit/s的以太网帧传送,同时确立了通过主干网络、铜缆布线、多模光缆和单模光缆通信的物理层规范。40G以太网/100G以太网标准的正式开发始于2008年1月,2010年6月正式获得批准。 以太网接入方式是通过一般的网络设备,例如交换机、集线器等将同一幢楼内的用户连成一个局域网,再与外界光纤主干网相连。这种接入方式承袭了Internet的连接方式,构架在天然的数字系统的基础上,与将来三网合一的必然趋势IP

3、网络紧密结合,具有很大的发展空间。以太网技术同时也成为理解WLAN、EPON等接入技术的基础。,第3章 以太网接入技术,本章教学重点 工作组以太网的主要特点 基于工作组以太网的接入存在的问题 两种以太接入模式：PPP0E和802.1X 以太接入网标准802.3ah概要 本章要求 掌握工作组以太网作为接入面临的问题，以及采用接入控制措施 掌握以太接入网802.3ah的几种接入模式和特点,第3章 以太网接入技术,本章主要内容 3.1 引言 3.2 以太网知识回顾 3.3 工作组以太网接入 3.4 802.3ah以太接入网,以太接入主要基于以下两种情况 基于工作组以太网的接入方式 基于现有其他基础技

4、术的以太接入（802.3ah） 以太网正在成为主流的宽带接入技术 以太网组网灵活、简单、易于实现、技术成熟 已是园区网接入的主流 针对电信运营商开发的以太网接入网标准已经出台 IEEE802.3ah，也叫第一公里以太网EFM 以太网作为一种接入技术，许多问题有待解决,3.1 引 言,3.2.1 以太网的诞生 3.2.2 以太网的标准 3.2.3 早期的以太网 3.2.4 现今的以太网,3.2 以太网知识回顾,Bob Metcalf & David Boggs 1973年5月22日PARC/Xerox Metcalf在备忘录中命名了Ethernet 1976年6月： Metcalf & Bogg

5、s发表著名论文 以太网：局域网的分布式信息分组交换 1977年底： Metcalf等获得CSMA/CD等4项专利 具有冲突检测的多点数据通信系统,3.2.1以太网的诞生,DIX标准： DEC/Intel/Xerox 早期标准，便于使用但权威性不足 Ethernet (1980)、Ethernet (1982) IEEE 标准 当今标准，由IEEE 802.3工作组负责 1982年12月：802.3标准草案宣布 IEEE 802.3-1985：标准的第一个版本 必须与LLC子层一起使用 IEEE802.3-2002：正式标准第二版（现行） 可以直接通过MAC向高层提供服务（可不需LLC）,3.2

6、.2 以太网的标准,以太网是最常用的局域网,以太网具有简单、经济、易维护特点，得到广泛使用 电缆系统是无源的，站点(具有以太网卡的主机)的接入与安装很方便 媒体访问控制协议的限制，以太网覆盖的范围有限制 低负载时网络基本没有时延，当网络负载重时，网络效率下降，存在发送时延不确定的缺点,以太网的命名原则,IEEE802.3定义了一种缩写符号来表示以太网的某一标准实现： n -信号-物理介质 其中： n： 以兆位每秒为单位的数据率 信号： 基带或宽带类型 物理介质：表示介质类型,例如: 100BaseT,以太网帧格式,以太网的分类,传统以太网：标准为IEEE802.3，传输速率10Mbps，包含有

7、10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T、10BASE-F等标准。 快速以太网：标准为IEEE802.3u，传输速率100Mbps，包含有100BASE-Tx、100BASE-Fx、100BASE-T4、100BASE-T2等标准。 千兆以太网：标准为IEEE802.3z和IEEE802.3ab，传输速率1000Mbps，包含有1000BASE-T、1000BASE-CX、1000BASE-LX、1000BASE-SX等标准。 万兆以太网：标准为IEEE802.3ae，万兆以太网目前只能在光纤上传输不能兼容在双绞线上传输,且这类设备价格昂贵,现仍属初级阶级。,传统以太网,CSMA/

8、CD的工作原理,先听后发、边发边听、冲突停止、延时重发,根据帧的目的地址，我们可以把帧分为以下三种帧：,单播(unicast)帧(一对一)，即目的MAC地址为一个单一的MAC地址，如00-50-56-C0-3F-01。 广播(broadcast)帧(一对全体)，即发送给所有站点的帧(全1地址)，也就是目的MAC地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF。 多播(multicast)帧(一对多)，即发送给一部分站点的帧。,快速以太网,符合100Base-T规格的以太网 两种不兼容的标准 100Base-T的802.3u标准 100VG-AnyLAN的802.12标准(应用较少) IEEE 802.

9、3u标准包括 100Base-T4 100Base-TX 100Base-FX IEEE 802.3定义了自动协商协议 该协议适用于10/100Mb/s双速以太网卡，速率升级无需人工干预，自动检测，自行配置完成,快速以太网,千兆比以太网,由IEEE 802.3和IEEE 802.3ab工作组制定 载波延伸 为能检测冲突，需将最大电缆长度减到10 m，这就无实际用处了。它采用办法，竞争期变为512 byte 突发模式操作模式： 站点获得访问网络媒体后，突发模式允许连续发送多帧，直到达到1500 byte为止 IEEE 802.3z标准包括 1000Base-SX 1000Base-LX 1000

10、Base-CX 1000Base-T,1000BASE X（802.3z标准）,1000BASE-SX 使用多模光纤和850nm激光器 1000BASE-LX使用单模光纤或多模光纤和1300nm激光器 1000BASE-CX使用短距离的屏蔽双绞线电缆STP,1000BASE T（802.3ab标准）,使用4对5类线UTP 传输距离为25m100m 采用载波延伸及分组突发技术,千兆位以太网的兼容性,能与10/100 Mb/s网络很好融合 使用相同媒体接入协议及相同帧格式和帧长 非常适合用作主干来连接路由器和集线器等 提高千兆比以太网使用价值的另一个特性是在非共享连接上以全双工模式运行的能力 全双

11、工不再需要冲突检测，这将加快高端服务器与集线器之间或集线器与集线器之间的数据传输 千兆比以太网能够直接应用到桌面,10G以太网技术,两种类型的物理层装置 广域网物理层装置是一种加到局域网物理层上的可扩充式操作功能 局域网和广域网物理层装置将支持每一类型的独立物理媒体(PMD)，因此支持相同的传输距离 IEEE 802.3ae最低传输距离要求,10G以太网技术的优势,运行速度比T1和E1连接快几千倍，价格却与T1和E1连接相当；结合局域网和广域网，推出新业务 PC的PCI总线32位，速率为33MHz，网络容量1Gbps 服务器将使用64位PCI总线，使网络容量提高1倍；下一代PCI-X标准使PC

12、I总线的运行速率达到133MHz，该速率可支持10G以太网 局域网带宽需求将达到10G160G，势必要考虑从交换机到服务器的新的链路标准、多个千兆以太网链路的汇聚以及办公楼群之间的超高速连接，从而使10G以太网水到渠成 网络容量增大有可能解决传统以太网服务质量问题,总结：以太网技术的发展历程,1973 年Metcalfe（梅特卡夫） 博士在施乐实验室发明了以太网, 并开始进行以太网拓扑的研究工作。 1976 年施乐公司构建基于以太网的局域网络,并连接了超过100 台PC。 1980 年DEC、Intel 和施乐联手发布10Mbps 以太网标准提议。 1983 年IEEE 802.3 工作组发布

13、10BASE- 5“粗缆”以太网标准, 这是最早的以太网标准。 1986 年IEEE 802.3 工作组发布10BASE- 2“细缆”以太网标准。 1991 年IEEE 802.3 工作组发布10BASE- T“无屏蔽双绞线( UTP) ”以太网标准。 1995 年IEEE 通过802.3u 100M以太网标准。,以太网技术的发展历程（续）,1998 年IEEE 通过802.3z 1000M 以太网标准( 基于光纤和对称屏蔽铜缆) 1999 年IEEE 通过802.3ab 1000M以太网标准( 基于五类线) 2002 年IEEE 通过802.3ae 10G 以太网标准。 2010 年发布40

14、G/100G 以太网标准。 2013年IEEE宣布成立400G以太网研究小组,以太网技术发展40年,核心网与服务器接口发展的速度,主要标准,802.3z：千兆以太网标准 802.3ab：802.3标准的1000BASE-T标准 802.3ad：链路聚合/捆绑 802.3ae： 万兆以太网标准 802.3ak：基于双绞线的万兆以太网 802.3ba：10万兆以太网标准,以太LAN的设计应考虑的因素,小型以太网有两种拓扑结构，即星型和总线拓扑 如果网络较大，则要在这两种拓扑的基础上进行扩展，形成多星或树型结构 如果网络覆盖面很大，考虑使用交换机或路由器这样的互连设备建立网络主干，并由此建立更为复杂

15、的网络拓扑 还要考虑 网络传输媒体 互连设备 网络中设备数量 媒体接入机制,工作组级LAN,指覆盖一个办公室的计算机网络 一般可使用一个或多个集线器将办公室中的所有站点连接起来，这样在这些机器之间就能够共享10 Mb/s或100 Mb/s的带宽 如果某些应用要求消耗更高的带宽，则需要用LAN交换机来代替集线器,中等规模LAN 一种混合性拓扑结构,中等规模LAN 多星拓扑结构,没有主干的机构LAN的例子,不推荐使用的设计 如果计算机科学系的集线器出现了故障，电气工程系和系统工程系将不能再通信 电气工程系和系统工程系之间的所有系之间的流量都必须通过计算机科学系，这样将使计算机科学系的LAN网段负载

16、过重,具有主干结构的企业网,重要原则 应该用主干(一个和所有LAN网段都有直接连接的网络)将各种LAN网段互联。当一个LAN有一个主干，每一对LAN网段可以不通过第三个LAN网段进行通信 注意 尽管所连接的各个子网本身是广播域，服从自身布线和协议需求的限制，但这些互连设备主要功能是决定如何发送分组到其他网络，它们自己不使用CSMA/CD的机理工作,建立企业网主干网的几种方法,解决这一问题的有效方法是为规模较大的企业网建立一个高速、可扩展的主干网 建立企业网主干网方法如下 利用LAN交换机 利用千兆比以太网 利用大中型路由器,利用交换机进行互连,主干网,主干网,千兆比以太网作为主干,主干网,用路由器连接两个LAN,局域网中的10G以太网,用在局域网、服务提供商和企业数据中心 最初，用在数据中心内的大容量交换机或计算机室之间，或办公楼群之间提供高速互连 配置在整个局域网中，将包括交换机到交换机、交换机到服务器以及城域网和广域网接入应用,10G以太网用于城域网的主干网,采用合适的10G以太网光收发信机和单模光纤，服务提供商可使连接距离达4