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1、修订记录第二章 以太网标准目标：了解以太网标准结构。 熟悉各以太网标准定义的内容一、一、以太网标准以太网标准局域网(LAN)技术用于连接距离较近的计算机，如在单个建筑或类似校园的集中建筑中。城市区域网(MAN)是基于 10100Km 的大范围距离设计的，因此需要增强其可靠性。但随着通信的发展，从技术上看，局域网和城域网有融合贯通的趋势。IEEE 是电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）的简称，IEEE 组织主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。IEEE 于 1980 年 2 月成立了 IEEE 802 委
2、员会，专门研究和指定有关局域网的各种标准。IEEE 802 委员会由 6 个分委员会组成，其编号分别为 802.1 至 802.6，其标准分别称为标准 802.1 至标准 802.6，目前它已增加到 12 个委员会，这些分委员会的职能如下：802.1-高层及其交互工作。提供高层标准的框架，包括端到端协议、网络互连、网络管理、路由选择、桥接和性能测量。802.2-连接链路控制 LLC，提供 OSI 数据链路层的高子层功能，提供 LAN 、MAC 子层与高层协议间的一致接口。802.3-以太网规范，定义 CSMA/CD 标准的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。802.4-令牌总线网。定义令牌
3、传递总线的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。802.5-令牌环线网，定义令牌传递环的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。802.6-城域网 MAN，定义城域网（MAN）的媒体访问控制（MAC）子层和物理版权所有，侵权必究第2页，共19页层规范(DQDB 分布队列双总线)。802.7-宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建议和咨询。802.8-光纤技术咨询组，为其他分委员会提供使用有关光纤网络技术的建议和咨询。802.9-综合话音/数据局域网（IVD LAN ） 。定义综合话音/数据终端访问综合话音/数据局域网（包括 IVD LAN、MAN、WAN ）的媒体访问控制（MAC
4、）子层和物理层规范。802.10-可互操作局域网安全标准（SILS ） 。定义局域网互连安全机制。802.11-无线局域网。定义自由空间媒体的媒体访问控制（MAC）子层和物理层规范。802.12-按需优先（100VG-ANYLAN ） 。定义使用按需优先访问方法的100Mpbs 的以太网标准。目前，IEEE 标准 802.1-802.6 已成为 ISO 的国际标准 ISO8802-18802-6。他们的组成和作用示意图如下。图 1 IEEE 802各分委员会的组成和作用示意图802.3协议族描述了以太网的相关规范，包括：802.3： 定义了CSMA/CD标准的媒体访问控制MAC和物理层规范。8
5、02.3u：定义100M的以太网技术标准，为802.3的一部分。802.3z：定义1000M的以太网技术标准，为802.3的一部分。IEEE802.3 主要使用了带冲突检测的载波监听多路访问协议(CSMA/CD：Carrier Sense 802.9 802.3 802.4 802.5 802.6 802.2 LLC802.1 802.7 802.8 8 0 2. 1 8 0 2 . 1 8 0 2 . 1 0 版权所有，侵权必究第3页，共19页Multiple Access with Collision Detection)。CSMA/CD 与人际间的通话非常相似(即先听再说)，假设很多人在
6、聊天，同一时间只允许一个人讲话。1、载波侦听：想发送信息包的站要确保现在没有其他节点和站在使用共享介质，所以该站首先要监听信道上的动静(即先听后说)；2、如果信道在一定时间段内寂静无声(称为帧间缝隙 IFG)，该站就开始传输(无声则讲)；3、如果信道一直很忙碌，就一直监视信道，直到出现最小的帧间 IFG 时段时，该站开始发送它的数据(一等到有空就讲)；4、冲突检测：如果两个站或更多的站都在监听和等待发送，然后在信道空时同时决定立即(几乎同时)开始发送数据，此时就发生碰撞。这一事件会导致冲突，并使双方信息包都受到损坏，因此以太网在传输过程中不断的监听信道，以检测碰撞冲突(边谈边听)；5、如果一个
7、站在传输期间检测出碰撞冲突，则立即停止该次传输，并向信道发出一个“拥挤”信号，以确保所有其他站也发现该冲突，从而摒弃可能一直在接收的受损的信息包(抛弃废话)；6、多路存取：在等待一段时间(后退)后，想发送的站试图进行新的发送。一种特殊的随机后退算法决定了不同的站在试图再次发送数据前要等待一段时间。二进制指数后退算法，即检测到 n 次冲突以后，则在 02n 个时间片(512Bit 时间)之间随机选择一个等待时间，一直等到成功发送为止。IEEE 802.3u 定义了 100M 快速以太网的标准，其采用的协议几乎与 10M 以太网完全相同，只是速率提高了 10 倍，传输的介质增加了对光纤的支持。IE
8、EE802.3z 定义了 1000M 以太网的标准，千兆以太网针对不同的介质定义了不同的标准，如下表所示：物理层器件英文说明中文含义1000BASE-X（IEEE 802.3z)1000BASE-SXDuplex multimode fibers 千兆双工多模光纤1000BASE-LXDuplex single mode fibers千兆双工单模光纤1000BASE-CXTwo pairs of specialized balanced cabling（千兆）两对特殊平衡线缆1000BASE-T （IEEE 802.3ab）Advanced multilevel signaling over
9、four pairs of Category 5 balanced copper cabling四对五类平衡铜线走高级多层信号1000BASE-T接口以太网的分层模型如图所示：版权所有，侵权必究第4页，共19页图2 以太网模型PMD 子层的功能是在 PMA 子层和介质之间交换串行化的 8B/10B 符号代码位，PMD 子层将这些电信号转换成适合于在某种特定介质上传输的形式。如光纤和铜线媒体进行的1000BASE-X 物理层信号。PMA 为 PCS 层提供媒体无关的连接方式，支持采用串行码流物理媒体。PCS 层提供所有 GMII 服务，还包括：a）和下层 PMA 通信的 GMII 八位数据到（从
10、）十位码群（8B/10B）的编解码功能；b）通过 PHY 层的半双工服务，提供载波侦听和碰撞检测信号；c）当 PHY 准备工作时，通过 GMII 管理自动协商过程和通知管理实体。PLS 子层只在 10M 以太网上使用，现在很少使用，这里不在描述；版权所有，侵权必究第5页，共19页第三章 以太网物理层目标：熟悉以太网物理层概念 熟悉各以太网端口类型。 了解自协商原理与编码类型。 了解物理层芯片和MAC层芯片接口类型二、二、物理层物理层1 以太网接口类型以太网接口类型以太网接口常用有双绞线接口（俗称电口）和光纤接口（俗称光口）2 种。另外还有早期的同轴电缆接口。下面是常用以太网接口的代号：10BA
11、SE2: 采用细同轴电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 10.)10BASE5: 采用粗同轴电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 8.)10BASE-F:采用光纤电缆接口的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 15.)10BASE-T:采用电话双绞线的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 14.)100BASE-FX: 采用两个光纤的IEEE 802.3 100Mb/
12、s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clauses 24 and 26.)100BASE-T2: 采用两对3类线或更好的平衡线缆的IEEE 802.3 100 Mb/s 物 理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 32.)100BASE-T4: 采用四对3、4、5类线非屏蔽双绞线的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 23.)100BASE-TX: 采用两对5类非屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的IEEE 802.3 100 Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clauses 24 and 25.)1000
13、BASE-CX: 1000BASE-X 在特制的屏蔽电缆传输的接口规格(参见 IEEE 802.3 Clause 39.)1000BASE-LX: 1000BASE-X 采用单模或多模长波激光器的规格(参见 IEEE 802.3 Clause 38.)1000BASE-SX: 1000BASE-X 采用多模短波激光器的规格(参见 IEEE 802.3 Clause 38.)1000BASE-T: 采用四对五类平衡电缆的1000 Mb/s 物理层规格 (参见 IEEE 802.3 Clause 40.)版权所有，侵权必究第6页，共19页2电口电口电口传输距离标准为 100m，电口采用 RJ45
14、接口。这是一种习惯的叫法，实际上RJ45 只是一种接线方式，此处沿用习惯的叫法。RJ-45 插座可以分为屏蔽式和非屏蔽式、直插式和侧插式、带 LED 灯和不带 LED 灯，有单端口、两端口、单排四端口、单排 6 端口、单排 8 端口、双排 8 端口、双排 12 端口、双排 16 端口等，有 8PIN、6PIN 和 4PIN。图 3所示是常用的屏蔽式、侧插、带 LED 指示灯、单排四端口的 RJ-45 插座。其中 LED 指示灯是绿色和黄色，按公司规范可以分别表示 LINK（链路完整）和 ACT（有收发活动）等。1 RJ45插座与 RJ45 插座相对应的是 RJ45 插头，如图 4 所示，一般为
15、 8PIN。在 10/100M 以太网时，其中 2 根表示 1 对发送数据，另 2 根表示 1 对接收数据，剩下 4 根保留（100BASE-T4 使用 4 对线，是为 3 类线设计的） ；在 1000M 以太网时，1000BASE-T 使用的是 4 对双绞线，每一对线都作双向数据传输，因为目前应用很少，这里不做介绍。下面只介绍 FE 的网线。2 RJ45插头我们常用的网线有两种：不带交叉网线和带交叉网线。 平时所说的网线名称与 802.3标准中所说的网线名称容易混淆。标准中的直连网线（Straight Through Cable）不带交叉，针脚定义如下表所示。主要用于交换机或集线器与工作站或 PC 机的网卡之间连接的以太网双绞线电缆。不能直接连接两台 PC 机的网卡。版权所有，侵权必究第7页，共19页1 直连网线针脚定义插头1针脚插头2针脚信号芯线颜色备注 11 发送white-orange双绞线22orange33接收white-green双绞线 66green44双向blue双绞线 55white-blue77双向white-brown双绞线 88brown标准中交叉网线（Cross Over Cable）的连线为交叉方式，如下表所示，主要用于交换机与中继器、集线器和集线器、工作站的网络接口卡和工作站的网络接口卡之间连接的以太网双绞线电缆。
