《第五章高速网络技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章高速网络技术（113页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、IEEE802标准已被ANSI采用为美国国家标准，并且被ISO作为国际标准，称之为ISO 8802。这些标准分成几个部分。802.1标准对这组标准做了介绍并且定义了接口原语；802.2标准描述了数据链路层的上部，它使用了逻辑链路控制LLC(logical link control)协议。802.3到802.5分别描述了3个局域网标准，分别是CSMA/CD、令牌总线和令牌环标准，每一标准均包括物理层和MAC子层协议。,IEEE802.3,以太网是应用最为广泛的网络技术，它基于CSMA/CD （冲突检测媒体访问/载波侦听）机制，采用共享介质的方式实现计算机之间的通讯，带宽为10Mbps 。 CSM
2、A/CD 技术采用总线控制技术及退避算法。当一个站点要发送时，首先需监听总线以决定介质上是否存在其它站的发送信号。如果介质是空闲的，则可以发送，如果介质是繁忙的，则隔一次间隔后重发，即采用某种退避算法。,以太网（Ethernet）,早期的以太网由于它介质共享的特性，当网络中站点增加时，网络的性能会迅速下降，另外缺乏对多种服务和QoS 的支持。随着网络技术的发展，现在的以太网技术已经从共享技术发展到交换技术，交换以太网的出现使传统的共享式以太网技术得到极大改进。共享式局域网上的所有节点（如主机、工作站）共同分享同一带宽，当网上两个任意节点交换数据时，其他节点只能等待。,交换以太网则利用网络交换机
3、在不同网段之间建立多个独享连接(就象电话交换机可同时为众多的用户建立对话通道一样)，采用按目的地址的定向传输，为每个单独的网段提供专用的频带（即带宽独享），增大了网络的传输吞吐量，提高了传输速率，其主干网上无碰撞问题。虚拟网技术与交换技术相结合，有效地解决了广播问题，使网络设计更加灵活，网络的管理和维护更加方便。交换式以太网克服了共享式以太网的缺点，并借助于IP 技术的新发展，如IP Multicast 、IP QoS 等技术的推出使得交换以太网可以支持多媒体技术等多种业务服务。,快速以太网技术仍然是以太网，也是总线或星型结构的网络，快速以太网仍支持共享模式，在共享模式下仍采用的是广播模式（C
4、SMA/CD 竞争方式访问，IEEE802.3u ），所以在共享模式下的快速以太网继承了传统共享以太网的所有特点，但是带宽增大了10 倍。快速以太网的应用主要是基于它的交换模式。在交换模式下，快速以太网完全没有CSMA/CD 这种机制的缺陷，除了上面谈到的交换以太网的优点以外，交换模式下的快速以太网可以工作在全双工的状态下，使得网络带宽可以达到200Mbps 。因此快速以太网是一种在局域网技术中性能价格比非常好的网络技术，在支持多媒体技术的应用上可以提供很好的网络质量和服务。,自七十年代早期Xerox公司出现以来，以太网已经成为主要的网络协议。截至目前，在所有网络协议中，以太网拥有最多的安装端
5、口，并提供相对于令牌环网、光纤分布式数据接口(FDDI)和ATM桌面连接的最大成本性能。快速以太网将以太网的速度从每秒10MB增加到100MB(Mbps)，为主干网和服务器连接提供了一个简单、成本有效的选项。,高速以太网技术,1992年IEEE重新召集了802.3委员会，指示他们制订一个快速的LAN。802.3委员会决定保持802.3原状，只是提高其速率，IEEE在1995年6月正式采纳了其成果802.3u。从技术角度上讲，802.3u并不是一种新的标准，只是对现存802.3标准的追加，习惯上称为快速以太网。 其基本思想很简单：保留所有的旧的分组格式，接口以及程序规则，只是将位时从100ns减
6、少到10ns，并且所有的快速以太网系统均使用集线器，不再使用带有刺入式分接头或BNC连接头的多点电缆。,高速以太网技术,100BASE-T快速以太网,100BASE-T快速以太网是由10BASE-T以太网标准发展而来的，保留了以太网的观念，网络速度提高了十倍。 100BASE-T标准为IEEE 802.3u。这就严格限制了网络的传输范围在210米以内。,备注：它仍然采用IEEE 802.3 CSMA/CD的媒体访问协议层，并且同样采用星型拓扑结构，不需对工作站的以太网卡上执行的软件和上层协议做任何修改，就可使局域网上的10BASE-T和100BASE-T站点间互相通信，不需要任何协议转换。对于
7、原来用5类双绞线连接的网络，只要更换网卡和集线器，就可平滑地由10BASE-T升级到100BASE-T。但100BASE-T网络不支持同轴电缆。,100BASE-T标准在最大程度上保持了IEEE802.3标准的完整性，而且保留了核心以太网的细节规范。虽然100BASE-T仍采用常规10Mbps以太网的CSMA/CD媒体访问控制方法，但其性能是10BADE-T的10倍，而价格仅为其一半。 100BASE-T的MAC与10BASE-T的MAC相比，除了帧际间隙缩短到原来的1/10外，两者的帧格式及参数完全相同。100BASE-T的MAC出可以运行于不同的速率，并能与不同的物理层接口。这样，原先10
8、Mbps以太网上运行的软件不加任何修改即可在快速以太网上运行，原先的协议分析和管理工具也可轻易地被继承。,1. 100BASE-T媒体访问控制方法,为了能成功地进行冲突检测，100BASE-T也必须满足“最短帧长冲突检测时间*数据传输速率”的关系。其中的冲突检测时间等于网络中最大传播时延的2位。100BASE-T与10BASE-T的MAC帧相同，两者的最短帧长均为64字节（512比特），但由于100BASE-T的数据速率提高了10位，故相应的冲突检测时间缩短为10BASE-T的1/10，由此整个网络的直径（任何两站点间的最大踯）也减小到10BASE-T的1/10。,100BASE-T和10BA
9、SE-T的区别在物理层标准和网络设计方面。100BASE-T的物理层包含四种媒体选项：100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-VG和100BADE-T4。,100BASE-T的物理层,1. 100BASE-TX,100BASE-TX的通信介质是5类UTP或5类STP双绞线。采用5类UTP线时，RJ-45接口与10BASE-T中的连接方法一样，占用其中的2对绞线（即1-2、3-6两对），RJ-45的插头和插座必须也是5类的，否则达不到传输要求。100BADE-TX采用两对链路，其中一对用于发送，另一对用于接收，每对链路实现单方向的100MBPS数据速率。,2. 100BASE
10、-T4,100BASE-T4。100BASE-T4是为在低质量要求的3类非屏蔽双绞线上实现100MBPS数据速率而设计的，该规范也可使用4类或5类非屏蔽双绞线。 100BASE-T4的通信介质采用3类、4类、5类UTP线路上四对线路进行100Mbps的数据传输。其中三对双绞线用于数据传输，一对用于冲突检测。100BASE-T也使用RJ-45接口，连接方法与10BASE-T相同，即1-2、3-6、4-5、7-8四对线一一对应连接。对于原来用3类线布线的系统，可以通过采用100BASE-T4把网络从10Mbps升级到100Mbps，无需重新线。它的带宽不超过30MHz。但在10BASE-T系统中仅
11、用了其中1-2、3-6两对，一般在布线时四对线都会安装连接。,要想直接用一对3类非屏蔽双绞线获取100MBPS的数据速率几乎是不可能的。因此，100BASE-T4采用一种称为8B/6T的编码方案。该方案将原始数据流分为3股子数据流，经4对子信道D1-D4传输，每个子信道的数据速率为33.3MBPS。其中D1、D3、D4用于发送，D2，D3,D4用于接收。因此，D3D4被配置为双向传输。另外，D2既用于接收，有用于冲突检测。每个子信道中，将每8为数据为单位影谢成一个6位的信号码组，这样，子信道的信号传输速率便为33.3（6/8)=25Mbaud。,2. 100BASE-T4,提速措施：1. 减小
12、传输距离；2. 增加结点间的连线；3. 采用4B/5B编码。10Base-T升级到100Base-T：1. 换hub；2. 换网卡；3. 换传输媒体。优点：1. 与10Base-T网络连接时，不需帧转换；2. 不改变10100交换器；3. 价格便宜。缺点：传输距离有限,3.100BASE-FX,100BASE-FX的通信介质采用两芯62.5/125微米的光纤。接口与FDDI网络中设定的一样，即MIC、ST或SC光纤接口。传输距离远远大于UTP线路，用于连接主干和跨楼宇间的连接。100BASE-TX和100BASE-FX都使用高效4B/5B NRXI编码。NRZI为差分不归零制编码，这种编码与常
13、规的不归零制（NRZ）编码的区别在于每个“1”码开始处都有跳变、每个“0”码开始处没有跳变。在NRZI编码中的，信号通过相邻码元极性的跳变来解码，而不是简单地绝对电平为准，由此可获得更高的抗干扰能力。,100VGAnyLAN是基于100BASEVG的技术，这里VG代表声音级（Voice Grade），表示采用音频非屏蔽双绞线作为物理媒体。美国联邦通信委员会规定非屏蔽双绞线上的信号频率必须低于30MHz,为了利用现有音频非屏蔽双绞线传输100Mbps的数据流，100VGAnyLAN采用了四重信号技术。这种技术在每个节点和集线器间连接有4对非屏蔽双绞线，信息分四路在4对双绞线上同时传输，进行半双工
14、通信。由于目前采用4对非屏蔽双绞线的较多，所以100VGAnyLAN又被称为4UTP 100VGAnyLAN。,100BASEVG,100VGAnyLAN的网络拓扑结构与100BASET相同，都为星形结构。 在信道上，100VGAnyLAN采用了5B/6B、不归零制和扰码技术，这组技术不但编码效率高，并且增强了数据抗噪声和抗错码的能力，简化了定时恢复电路的实现。,100BASEVG,100VGAnyLAN的MAC层和以太网采用的CSMA/CD完全不同，它是采用需求优先权访问方法,而且能保证用户等待时间最大不超过其余各用户各发送一帧信息所需时间之和，确保了网络在重负荷时的时延性能。另外，为了满足
15、不同业务不同的服务要求，100VGAnyLAN还采用了优先级机制，因此，它适合于实时业务传输和多媒体信息传输。 100VGAnyLAN的不足之处是其MAC层与以太网不兼容，另外，该技术虽然在初期得到IBM、AT&T和HP等公司的推动和支持，但目前还只有HP等少数公司提供有关产品。,100BASEVG,交换式局域网,传统的共享LAN都是局限于许多站点共享一个公共通信介质的访问。 缺点：分到的带宽少。 解决途径：网络区段化，每个网段上只有两个站点时，不存在碰撞和竞争。,全双工交换式局域网,在广域网上的连接通常是全双工的，但以前局域网一直工作在半双工方式下。 原因：在总线方式下采用CSMA/CD协议
16、，如果两台工作站同时发送就会产生碰撞，所以只能是半双工方式。,所谓全双工FDX（Full-Duplex）是在一个连接上同时进行数据的接收和发送。 在10Base-T的局域网中，虽然使用两对双绞线与集线器相连，一对用于发送，另一对用于接收，但根据10Base-T规定，在发送时必须在接收电缆上“监听”碰撞信号，而不能接收数据，所以也作为半双工方式工作。,（a） 交换机全双工工作方式 （b） 共享HUB半双工工作方式， 只有采用交换器连接网络时才能使用全双工通信，交换器的每个端口只连接一个站点，不会产生碰撞，也就不用在发送时用接收电缆监听碰撞信号。,随着多媒体技术,网络分布计算,桌面视频会议等应用的不断发展,用户对局域网的带宽提出了更高的要求;同时,100M快速以太网也要求主干网,服务器一级有更高的带宽.另外,由于以太网的简单,易用,廉价及应用的广泛性,人们有迫切要求高网速技术与现有的以太网保持最大的兼容性.千兆以太网技术就是在这种需求背景下开始酝酿的.1996年3月成立的IEEE802.3Z工作组，专门负责千兆以太网的研究，并制定相应标准。,
