以太网接入技术(802.3ah)

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1、1 1接入网技术接入网技术接入网技术第3章 以太网接入技术 2 2接入网技术接入网技术第3章 以太网接入技术n本章教学重点n工作组以太网的主要特点n基于工作组以太网的接入存在的问题n两种以太接入模式：PPP0E和802.1Xn以太接入网标准802.3ah概要n本章要求n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n掌握以太接入网802.3ah的几种接入模式和特 点3 3接入网技术接入网技术第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4 4接入网技术接入网技术n以太接入主要基于以下两种情况n基于工作组以

2、太网的接入方式n基于现有其他基础技术的以太接入（802.3ah）n 以太网正在成为主流的宽带接入技术n以太网组网灵活、简单、易于实现、技术成熟n已是园区网接入的主流n针对电信运营商开发的以太网接入网标准已经出台nIEEE802.3ah，也叫第一公里以太网EFMn以太网作为一种接入技术，许多问题有待解决3.1 引 言5 5接入网技术接入网技术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6 6接入网技术接入网技术nBob Metcalf & David Boggsn1973年5月22日PARC/XeroxnMetcalf在备

3、忘录中命名了Ethernetn1976年6月： Metcalf & Boggs发表著名 论文n以太网：局域网的分布式信息分组交换n1977年底： Metcalf等获得CSMA/CD等4 项专利n具有冲突检测的多点数据通信系统3.2.1以太网的诞生7 7接入网技术接入网技术nDIX标准： DEC/Intel/Xeroxn早期标准，便于使用但权威性不足nEthernet (1980)、Ethernet (1982)nIEEE 标准n当今标准，由IEEE 802.3工作组负责n1982年12月：802.3标准草案宣布nIEEE 802.3-1985：标准的第一个版本n必须与LLC子层一起使用nIEE

4、E802.3-2002：正式标准第二版（现行）n可以直接通过MAC向高层提供服务（可不需LLC）3.2.2 以太网的标准8 8接入网技术接入网技术以太网是最常用的局域网n以太网具有简单、经济、易维护特点， 得到广泛使用n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n媒体访问控制协议的限制，以太网覆盖的 范围有限制n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9 9接入网技术接入网技术以太网的命名原则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

5、带类型物理介质：表示介质类型 1010接入网技术接入网技术例如:100BaseT表示传输速率为100Mbps表示以基带方式传输表示传输介质为双绞线1111接入网技术接入网技术以太网帧格式1212接入网技术接入网技术以太网的分类n传统以太网：标准为IEEE802.3，传输速率10Mbps，包 含有10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T、10BASE-F等 标准。n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。n千兆以太网：标准为IEEE802.3z和IEEE80

6、2.3ab，传输 速率1000Mbps，包含有1000BASE-T、1000BASE-CX 、1000BASE-LX、1000BASE-SX等标准。n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。 1313接入网技术接入网技术传统以太网 CSMA/CD的工作原理先听后发、边发边听、冲突停止、延时重发 1414接入网技术接入网技术1515接入网技术接入网技术根据帧的目的地址，我们可以把 帧分为以下三种帧：n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- C

7、0-3F-01。n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。n多播(multicast)帧(一对多)，即发送给一 部分站点的帧。 1616接入网技术接入网技术快速以太网n符合100Base-T规格的以太网n两种不兼容的标准n100Base-T的802.3u标准n100VG-AnyLAN的802.12标准(应用较少)nIEEE 802.3u标准包括n100Base-T4 n100Base-TX n100Base-FX nIEEE 802.3定义了自动协商协议n该协议适用于10/100Mb/s双速以太网

8、卡，速率升级无 需人工干预，自动检测，自行配置完成 1717接入网技术接入网技术快速以太网指标100Base-TX100Base-FX100Base-T4全双工是是是电缆对数两对双绞线一对双绞线4对双绞线电缆类型UTPCat5 STP 1多/单模光纤UTP Cat3最大距离100m200m，2km100m接口类型RJ-45或DB9MIC ST SCRJ-451818接入网技术接入网技术千兆比以太网n由IEEE 802.3和IEEE 802.3ab工作组制定n载波延伸n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 n突发模式操作模式：n站

9、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 nIEEE 802.3z标准包括 n1000Base-SXn1000Base-LXn1000Base-CXn1000Base-T1919接入网技术接入网技术1000BASE X（802.3z标准 ）n1000BASE-SX 使用多模光纤和 850nm激光器n1000BASE-LX使用单模光纤或多模光 纤和1300nm激光器n1000BASE-CX使用短距离的屏蔽双绞 线电缆STP2020接入网技术接入网技术1000BASE T（802.3ab标准 ）n使用4对5类线UTPn传输距离为25m100mn采用载波延伸及

10、分组突发技术2121接入网技术接入网技术千兆位以太网的兼容性n能与10/100 Mb/s网络很好融合n使用相同媒体接入协议及相同帧格式和帧长n非常适合用作主干来连接路由器和集线器等n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n全双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n千兆比以太网能够直接应用到桌面2222接入网技术接入网技术10G以太网技术n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IEE

11、E 802.3ae最低传输距离要求 2323接入网技术接入网技术10G以太网技术的优势n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nPC的PCI总线32位，速率为33MHz，网络容量 1Gbpsn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PCI总线的运行速率达到 133MHz，该速率可支持10G以太网n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n网络容量增大有可能解决传统以太网服务质量问题

12、2424接入网技术接入网技术总结：以太网技术的发展历程n1973 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。n1976 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。n1980 年DEC、Intel 和施乐联手发布10Mbps 以太网标准 提议。n1983 年IEEE 802.3 工作组发布10BASE- 5“粗缆”以太网 标准, 这是最早的以太网标准。n1986 年IEEE 802.3 工作组发布10BASE- 2“细缆”以太网 标准。n1991 年IEEE 802.3 工作组发布10BASE- T“无屏蔽双绞 线(

13、 UTP) ”以太网标准。n1995 年IEEE 通过802.3u 100M以太网标准。2525接入网技术接入网技术以太网技术的发展历程（续）n1998 年IEEE 通过802.3z 1000M 以 太网标准( 基于光纤和对称屏蔽铜缆)n1999 年IEEE 通过802.3ab 1000M以太网 标准( 基于五类线)n2002 年IEEE 通过802.3ae 10G 以太网标 准。n20102011 年预计发布100G 以太网标准 。2626接入网技术接入网技术以太网技术发展30年2727接入网技术接入网技术主要标准n802.3z：千兆以太网标准n802.3ab：802.3标准的1000BAS

14、E-T标准n802.3ad：链路聚合/捆绑n802.3ae： 万兆以太网标准n802.3ak：基于双绞线的万兆以太网n802.3ba：10万兆以太网标准2828接入网技术接入网技术以太LAN的设计应考虑的因素n小型以太网有两种拓扑结构，即星型和总线拓扑n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n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 的网络拓扑n还要考虑n网络传输媒体n互连设备n网络中设备数量n媒体接入机制2929接入网技术接入网技术工作组级LANn指覆盖一个办公室的计算机网络n一般可使用一个或多个集线器将办公室中

15、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n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3030接入网技术接入网技术中等规模LAN一种混合性拓 扑结构 3131接入网技术接入网技术中等规模LAN 多星拓扑结 构 3232接入网技术接入网技术没有主干的机构LAN的例子 n不推荐使用的设计n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n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网段负载过重3333接入网技术接入网技术具有主干结构的企业网n重要原

16、则n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n注意n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3434接入网技术接入网技术建立企业网主干网的几种方法n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n建立企业网主干网方法如下n利用LAN交换机n利用千兆比以太网n利用大中型路由器3535接入网技术接入网技术利用交换机进行互连 主干网主干网3636接入网技术接入网技术主干网主干网千兆比以太网作为主干 3737接入网技术接入网技术主干网主干网用路由器连接两个LAN 3838接入网技术接入网技术局域网中的10G以太网n用在局域网、服务提供商和企业数据 中心n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n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