以太网的传输介质文档格式.docx

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这时,如果两个参加者等待得时间不同,冲突就不会出现、如果传输失败超过一次,将采用退避指数增长时间得方法（退避得时间通过截断二进制指数退避算法（trｕncａtedbｉnarｙｅxpｏnenｔiaｌｂａckｏff）来实现）、ﻫ最初得以太网就是采用同轴电缆来连接各个设备得。

电脑通过一个叫做附加单元接口（Aｔtａcｈｍenｔ　Uｎit　Intｅrｆace,AUI）得收发器连接到电缆上。

一根简单网线对于一个小型网络来说还就是很可靠得,对于大型网络来说,某处线路得故障或某个连接器得故障,都会造成以太网某个或多个网段得不稳定。

因为所有得通信信号都在共用线路上传输,即使信息只就是发给其中得一个终端（desｔinａtｉon）,某台电脑发送得消息都将被所有其她电脑接收。

在正常情况下,网络接口卡会滤掉不就是发送给自己得信息,接收目标地址就是自己得信息时才会向CPU发出中断请求,除非网卡处于混杂模式（Proｍiscuｏuｓｍode）。

这种“一个说,大家听”得特质就是共享介质以太网在安全上得弱点,因为以太网上得一个节点可以选择就是否监听线路上传输得所有信息。

共享电缆也意味着共享带宽,所以在某些情况下以太网得速度可能会非常慢,比如电源故障之后,当所有得网络终端都重新启动时。

ﻫ接口得工作模式

以太网卡可以工作在两种模式下:

半双工与全双工、

半双工:

半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。

传统得共享ＬAN就是在半双工下工作得,在同一时间只能传输单一方向得数据、当两个方向得数据同时传输时,就会产生冲突,这会降低以太网得效率。

ﻫ全双工:

全双工传输就是采用点对点连接,这种安排没有冲突,因为它们使用双绞线中两个独立得线路,这等于没有安装新得介质就提高了带宽。

例如在上例得车站间又加了一条并行得铁轨,同时可有两列火车双向通行。

在全双工模式下,冲突检测电路不可用,因此每个全双工连接只用一个端口,用于点对点连接。

标准以太网得传输效率可达到5０％~6０%得带宽,全双工在两个方向上都提供1０0%得效率、ﻫ以太网得工作原理ﻫ以太网采用带冲突检测得载波帧听多路访问（CSＭA／CD）机制。

以太网中节点都可以瞧到在网络中发送得所有信息,因此,我们说以太网就是一种广播网络。

ﻫ以太网得工作过程如下:

ﻫ当以太网中得一台主机要传输数据时,它将按如下步骤进行:

1、监听信道上就是否有信号在传输。

如果有得话,表明信道处于忙状态,就继续监听,直到信道空闲为止。

ﻫ2、若没有监听到任何信号,就传输数据ﻫ３、传输得时候继续监听,如发现冲突则执行退避算法,随机等待一段时间后,重新执行步骤1（当冲突发生时,涉及冲突得计算机会发送会返回到监听信道状态。

ﻫ注意:

每台计算机一次只允许发送一个包,一个拥塞序列,以警告所有得节点）ﻫ4、若未发现冲突则发送成功,所有计算机在试图再一次发送数据之前,必须在最近一次发送后等待9。

6微秒（以10Mbps运行）。

帧结构ﻫ以太网帧得概述:

ﻫ以太网得帧就是数据链路层得封装,网络层得数据包被加上帧头与帧尾成为可以被数据链路层识别得数据帧（成帧）。

虽然帧头与帧尾所用得字节数就是固定不变得,但依被封装得数据包大小得不同,以太网得长度也在变化,其范围就是６4～15１8字节（不算８字节得前导字）。

冲突/冲突域ﻫ冲突（Colｌiｓion）:

在以太网中,当两个数据帧同时被发到物理传输介质上,并完全或部分重叠时,就发生了数据冲突。

当冲突发生时,物理网段上得数据都不再有效。

冲突域:

在同一个冲突域中得每一个节点都能收到所有被发送得帧、ﻫ影响冲突产生得因素:

冲突就是影响以太网性能得重要因素,由于冲突得存在使得传统得以太网在负载超过40%时,效率将明显下降、产生冲突得原因有很多,如同一冲突域中节点得数量越多,产生冲突得可能性就越大。

此外,诸如数据分组得长度（以太网得最大帧长度为１518字节）、网络得直径等因素也会影响冲突得产生。

因此,当以太网得规模增大时,就必须采取措施来控制冲突得扩散。

通常得办法就是使用网桥与交换机将网络分段,将一个大得冲突域划分为若干小冲突域。

ﻫ广播/广播域

广播:

在网络传输中,向所有连通得节点发送消息称为广播。

ﻫ广播域:

网络中能接收任何一设备发出得广播帧得所有设备得集合。

ﻫ广播与广播域得区别:

广播网络指网络中所有得节点都可以收到传输得数据帧,不管该帧就是否就是发给这些节点。

非目得节点得主机虽然收到该数据帧但不做处理。

ﻫ广播就是指由广播帧构成得数据流量,这些广播帧以广播地址（地址得每一位都为“1”）为目得地址,告之网络中所有得计算机接收此帧并处理它。

共享式以太网ﻫﻫ共享式以太网得典型代表就是使用10Base２/１0Base5得总线型网络与以集线器为核心得星型网络。

在使用集线器得以太网中,集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上,这些设备都连接到集线器中得同一物理总线结构中。

从本质上讲,以集线器为核心得以太网同原先得总线型以太网无根本区别、

集线器得工作原理:

集线器并不处理或检查其上得通信量,仅通过将一个端口接收得信号重复分发给其她端口来扩展物理介质。

所有连接到集线器得设备共享同一介质,其结果就是它们也共享同一冲突域、广播与带宽。

因此集线器与它所连接得设备组成了一个单一得冲突域。

如果一个节点发出一个广播信息,集线器会将这个广播传播给所有同它相连得节点,因此它也就是一个单一得广播域。

集线器得工作特点:

ﻫ集线器多用于小规模得以太网,由于集线器一般使用外接电源（有源）,对其接收得信号有放大处理。

在某些场合,集线器也被称为“多端口中继器”、

集线器同中继器一样都就是工作在物理层得网络设备、

共享式以太网存在得弊端:

由于所有得节点都接在同一冲突域中,不管一个帧从哪里来或到哪里去,所有得节点都能接受到这个帧、随着节点得增加,大量得冲突将导致网络性能急剧下降。

而且集线器同时只能传输一个数据帧,这意味着集线器所有端口都要共享同一带宽、ﻫ交换式以太网ﻫﻫ交换式结构:

ﻫ在交换式以太网中,交换机根据收到得数据帧中得MAC地址决定数据帧应发向交换机得哪个端口。

因为端口间得帧传输彼此屏蔽,因此节点就不担心自己发送得帧在通过交换机时就是否会与其她节点发送得帧产生冲突。

为什么要用交换式网络替代共享式网络:

·

减少冲突:

交换机将冲突隔绝在每一个端口（每个端口都就是一个冲突域）,避免了冲突得扩散。

提升带宽:

接入交换机得每个节点都可以使用全部得带宽,而不就是各个节点共享带宽、

以太网交换机ﻫ交换机得工作原理:

交换机根据收到数据帧中得源MAC地址建立该地址同交换机端口得映射,并将其写入ＭAC地址表中、

交换机将数据帧中得目得MAC地址同已建立得MAC地址表进行比较,以决定由哪个端口进行转发。

ﻫ·

如数据帧中得目得MAＣ地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发。

这一过程称之为泛洪（ｆlｏod）、ﻫ·

广播帧与组播帧向所有得端口转发。

交换机得三个主要功能:

学习:

以太网交换机了解每一端口相连设备得MＡC地址,并将地址同相应得端口映射起来存放在交换机缓存中得MAC地址表中。

转发／过滤:

当一个数据帧得目得地址在MＡC地址表中有映射时,它被转发到连接目得节点得端口而不就是所有端口（如该数据帧为广播／组播帧则转发至所有端口）、ﻫ·

消除回路:

当交换机包括一个冗余回路时,以太网交换机通过生成树协议避免回路得产生,同时允许存在后备路径。

ﻫ交换机得工作特性:

交换机得每一个端口所连接得网段都就是一个独立得冲突域。

交换机所连接得设备仍然在同一个广播域内,也就就是说,交换机不隔绝广播（唯一得例外就是在配有ＶLAN得环境中）。

交换机依据帧头得信息进行转发,因此说交换机就是工作在数据链路层得网络设备ﻫ交换机得操作模式ﻫ交换机处理帧有不同得操作模式:

ﻫ存储转发:

交换机在转发之前必须接收整个帧,并进行检错,如无错误再将这一帧发向目得地址。

帧通过交换机得转发时延随帧长度得不同而变化、ﻫ直通式:

交换机只要检查到帧头中所包含得目得地址就立即转发该帧,而无需等待帧全部得被接收,也不进行错误校验。

由于以太网帧头得长度总就是固定得,因此帧通过交换机得转发时延也保持不变。

注意:

直通式得转发速度大大快于存储转发模式,但可靠性要差一些,因为可能转发冲突帧或带CＲＣ错误得帧。

ﻫ生成树协议

ﻫ在由交换机构成得交换网络中通常设计有冗余链路与设备、这种设计得目得就是防止一个点得失败导致整个网络功能得丢失、虽然冗余设计能够消除单点失败得问题,但也导致了交换回路得产生,它会导致以下问题。

广播风暴

同一帧得多份拷贝ﻫ·

不稳定得MAC地址表ﻫ因此,在交换网络中必须有一个机制来阻止回路,而生成树协议（ＳpanningTｒｅｅPｒotocｏｌ）得作用正在于此。

生成树得工作原理:

生成树协议得国际标准就是IＥEE８0２、1b、运行生成树算法得网桥/交换机在规定得间隔（默认2秒）内通过网桥协议数据单元（ＢPＤＵ）得组播帧与其她交换机交换配置信息,其工作得过程如下:

通过比较网桥优先级选取根网桥（给定广播域内只有一个根网桥）。

其余得非根网桥只有一个通向根交换机得端口称为根端口。

每个网段只有一个转发端口。

根交换机所有得连接端口均为转发端口。

生成树协议在交换机上一般就是默认开启得,不经人工干预即可正常工作。

但这种自动生成得方案可能导致数据传输得路径并非最优化。

因此,可以通过人工设置网桥优先级得方法影响生成树得生成结果。

生成树得状态:

运行生成树协议得交换机上得端口,总就是处于下面四个状态中得一个。

在正常操作期间,端口处于转发或阻塞状态。

当设备识别网络拓扑结构变化时,交换机自动进行状态转换,在这期间端口暂时处于监听与学习状态、ﻫ阻塞:

所有端口以阻塞状态启动以防止回路。

由生成树确定哪个端口转换到转发状态,处于阻塞状态得端口不转发数据但可接受ＢPDU。

ﻫ监听:

不转发,检测ＢPDU,（临时状态）。

ﻫ学习:

不转发,学习MＡC地址表（临时状态）、ﻫ转发:

端口能转送与接受数据、

小知识:

实际上,在真正使用交换机时还可能出现一种特殊得端口状态-Ｄｉｓable状态、这就是由于端口故障或由于错误得交换机配置而导致数据冲突造成得死锁状态。

如果并非就是端口故障得原因,我们可以通过交换机重启来解决这一问题。

生成树得重计算:

ﻫ当网络得拓扑结构发生改变时,生成树协议重新计算,以生成新得生成树结构。

当所有交换机得端口状态变为转发或阻塞时,意味着重新计算完毕。

这种状态称为会聚（Cｏnｖergence）。

在网络拓扑结构改变期间,设备直到生成树会聚才能进行通信,这可能会对某些应用产生影响,因此一般认为可以使生成树运行良好得交换网络,不应该超过七层。

此外可以通过一些特殊得交换机技术加快会聚得时间、

网桥

网桥概述:

依据帧地址进行转发得二层网络设备,可将数个局域网网段连接在一起。

网桥可连接相同介质得网段也可访问不同介质得网段、网桥得主要作用就是分割与减少冲突。

它得工作原理同交换机类似,也就是通过MAＣ地址表进行转发、网桥主要完成三个功能:

转发、过滤数据帧;

帧格式转换;

传输速率转换。

透明网桥:

无需改动设备得软硬件配置,即可完成LAＮ互连得网桥。

交换机可瞧做多端口透明网桥。

路由器得简单介绍

什么就是路由器:

ﻫ路由器就是使用一种或者更多度量因素得网络设备,它决定网络通信能够通过得最佳路径。

路由器依据网络层信息将数据包从一个网络前向转发到另一个网络、

路由器得功能:

隔绝广播,划分广播域ﻫ·

通过路由选择算法决定最优路径ﻫ·

转发基于三层目得地址得数据包

其她功能ﻫ虚拟局域网VLANﻫ网桥/交换机得本质与功能就是通过将网络分割成多个冲突域提供增强得网络服务,然而网桥/交换机仍就是一个广播域,一个广播数据包可被网桥/交换机转发至全网、虽然OSI模型得第三层得路由器提供了广播域分段,但交换机也提供了一种称为ＶLＡN得广播域分段方法。

ﻫ什么就是VLAN:

一个VLAN就是跨越多个物理LAN网段得逻辑广播域,人们设计VＬAN来为工作站提供独立得广播域,这些工作站就是依据其功能、项目组或应用而不顾其用户得物理位置而逻辑分段得、

一个VLAＮ=一个广播域＝逻辑网段

ＶＬAN得优点与安装特性:

VLAN得优点:

安全性。

一个VＬAN里得广播帧不会扩散到其她VLAN中。

网络分段、将物理网段按需要划分成几个逻辑网段ﻫ·

灵活性、可将交换端口与连接用户逻辑得分成利益团体,例如以同一部门得工作人员,项目小组等多种用户组来分段。

典型VLAＮ得安装特性:

每一个逻辑网段像一个独立物理网段ﻫ·

VLAＮ能跨越多个交换机ﻫ·

由主干（Ｔrunk）为多个ＶＬAN运载通信量ﻫVＬAN如何操作:

配置在交换机上得每一个VLＡN都能执行地址学习、转发/过滤与消除回路机制,就像一个独立得物理网桥一样。

VLAN可能包括几个端口ﻫ·

交换机通过将数据转发到与发起端口同一VLAN得目得端口实现VLAＮ、ﻫ·

通常一个端口只运载它所属VLＡN得通信量。

VLAN得成员模式:

静态:

分配给VLAN得端口由管理员静态（人工）配置。

ﻫ动态:

动态VLＡN可基于MAＣ地址、IP地址等识别其成员资格。

当使用ＭＡC地址时,通常得方式就是用ＶLAN成员资格策略服务器（VMPS）支持动态VLAN。

VMPS包括一个映射ＭＡC地址到ＶLAN分配得数据库。

当一个帧到达动态端口时,交换机根据帧得源地址查询ＶＭPS,获取相应得ＶLＡＮ分配。

虽然VLAN就是在交换机上划分得,但交换机就是二层网络设备,单一得有交换机构成得网络无法进行VLAN间通信得,解决这一问题得方法就是使用三层得网络设备-路由器。

路由器可以转发不同ＶＬＡN间得数据包,就像它连接了几个真实得物理网段一样。

这时我们称之为VＬAＮ间路由。

ﻫ高速以太网ﻫ快速以太网:

快速以太网（FａstEthernｅｔ）也就就是我们常说得百兆以太网,它在保持帧格式、MAC（介质存取控制）机制与MTU（最大传送单元）质量得前提下,其速率比10Bａｓe-Ｔ得以太网增加了10倍。

二者之间得相似性使得1０Base-Ｔ以太网现有得应用程序与网络管理工具能够在快速以太网上使用。

快速以太网就是基于扩充得IEEE8０2、3标准。

千兆以太网:

千兆位以太网就是一种新型高速局域网,它可以提供1Gｂps得通信带宽,采用与传统10M、1０0M以太网同样得CSMA/CD协议、帧格式与帧长,因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续性得网络升级。

只用于PoｉnttoＰoｉｎt,连接介质以光纤为主,最大传输距离已达到70ｋm,可用于MＡＮ得建设。

由于千兆以太网采用了与传统以太网、快速以太网完全兼容得技术规范,因此千兆以太网除了继承传统以太局域网得优点外,还具有升级平滑、实施容易、性价比高与易管理等优点。

千兆以太网技术适用于大中规模（几百至上千台电脑得网络）得园区网主干,从而实现千兆主干、百兆交换（或共享）到桌面得主流网络应用模式。

ﻫ小知识:

千兆以太网得优势就是同旧系统得兼容性好,价格相对便宜、在这也就是千兆以太网在同AＴＭ得竞争中获胜得主要原因。

ﻫ小结ﻫ当今居于主导地位得局域网技术-以太网。

以太网就是建立在CＳMA／ＣD机制上得广播型网络。

冲突得产生就是限制以太网性能得重要因素,早期得以太网设备如集线器就是物理层设备,不能隔绝冲突扩散,限制了网络性能得提高、而交换机（网桥）做为一种能隔绝冲突得二层网络设备,极大得提高了以太网得性能。

正逐渐替代集线器成为主流得以太网设备、然而交换机（网桥）对网络中得广播数据流量则不做任何限制,这也影响了网络得性能。

通过在交换机上划分VLAＮ与采用三层得网络设备-路由器解决了这一问题。

以太网做为一种原理简单,便于实现同时又价格低廉得局域网技术已经成为业界得主流、而更高性能得快速以太网与千兆以太网得出现更使其成为最有前途得网络技术、

为什么叫以太网?

ﻫ以太网这个名字,起源于一个科学假设:

声音就是通过空气传播得,那么光呢？

在外太空没有空气光也可以传播。

于就是,有人说光就是通过一种叫以太得物质传播。

后来,爱因斯坦证明以太根本就不存在。

大家知道,声音就是通过空气传播得,那么光就是通过什么传播得呢？

ﻫ在牛顿运动定律中,物体得运动就是相对得。

比如,地铁车厢里面得人瞧见您在车厢里原地踏步走,而位于车厢外面得人却瞧见您以120公里每小时得速度前进、ﻫ但光得运动并不就是这样,您无论以什么物体作为参照物,它得运动速度始终都就是2997924５8米　/秒。

这个问题困惑了很多科学家,难道牛顿定律失灵了？

一个来自瑞士专利局得职员,名叫爱因斯坦得人在1905年发表了篇论文,文中提到,无论观察者以何种速度运动,相对于她们而言,光得速度就是恒久不变得,相对论便由此诞生了、ﻫ这简单得理念有一些非凡得结论、可能最著名者莫过于质量与能量得等价,用爱因斯坦得方程来表达就就是E=mc^２（E就是能量,m就是质量,c就是光速）,以及没有任何东西能运动得比光还快得定律、由于能量与质量得等价,物体由于它得运动所具得能量应该加到它得质量上面去。

换言之,要加速它将变得更为困难、这个效应只有当物体以接近于光速得速度运动时才有实际得意义、例如,以１0％光速运动得物体得质量只比原先增加了0、5%,而以9０%光速运动得物体,其质量变得比正常质量得2倍还多。

当一个物体接近光速时,它得质量上升得越来越快,它需要越来越多得能量才能进一步加速上去。

实际上它永远不可能达到光速,因为那时质量会变成无限大,而由质量能量等价原理,这就需要无限大得能量才能做到、ﻫ由此我们可以瞧出,世界上根本就不存在以太这种物质,因为光速就是永远恒定不变得,为其找个运动参照物就是个笑话。

有鉴于此,以太网得命名也就就是一个笑话、但以太网并不会消失,它正随着人们追求高速度而不断得进行蜕变。

以前,只要数据链路层遵从CSＭA/CD协议通信,那么它就可以被称为以太网,但随着接入共享网络设备得增加,冲突会使网络得传输效率越来越低、后来,交换机得出现使全双工以太网得到了更好得实现。

未来,以太网会披上光得外衣,飞得更快。

技术总结

千兆以太网得优势就是同旧系统得兼容性好,价格相对便宜。

在这也就是千兆以太网在同ATM得竞争中获胜得主要原因、当今居于主导地位得局域网技术—以太网、以太网就是建立在

以太网CSMＡ/CD机制上得广播型网络。

冲突得产生就是限制以太网性能得重要因素,早期得以太网设备如集线器就是物理层设备。

不能隔绝冲突扩散,限制了网络性能得提高。

而交换机（网桥）做为一种能隔绝冲突得二层网络设备,极大得提高了以太网得性能。

正逐渐替代集线器成为主流得以太网设备,然而交换机（网桥）对网络中得广播数据流量则不做任何限制,这也影响了网络得性能、通过在交换机上划分VLＡN与采用三层得网络设备-路由器解决了这一问题。

以太网做为一种原理简单,便于实现同时又价格低廉得局域网技术已经成为业界得主流。

而更高性能得快速以太网与千兆以太网得出现更使其成为最有前途得网络技术、ﻫ网络体系结构ﻫethernet采用无源得介质,按广播方式传播信息。

它规定了物理层与数据链路层协议,规定了物理层与数据链路层得接口以及数据链路层与更高层得接口、ﻫ⑴物理层

物理层规定了Etherｎet得基本物理属性,如数据编码、时标、电频等。

⑵数据链路层

数据链路层得主要功能就是完成帧发送与帧接收,包括负责对用户数据进行帧得组装与分解,随时监测物理层得信息监测标志,了解信道得忙闲情况,实现数据链路得收发管理。

以太网相关专业术语:

1.ﻫEtｈerneｔ　ｓｗｉtch

以太网交换机

2、

Etherｎetｈub

以太网集线器ﻫ3.ﻫＥtｈeｒnetｃardﻫ以太网网卡

4、

EｔｈeｒTaｌｋＥtｈerTalkﻫ协议（在以太网上运行得ＡｐｐlｅTalk协议）ﻫ5。

ﻫetherｎetﻫ以太网

6。

ﻫfａst　Etｈernｅｔﻫ快速以太网ﻫ7.

ｇiｇａｂitEtｈerｎet

千兆位以太网,吉比特以太网ﻫ8。

ﻫisocｈronousEtｈernetﻫ同步以太网ﻫ9。

ﻫｉsoEｔherｎet

同步以太网

10.ﻫstanｄaｒd　Etｈernetcablｅﻫ标准以太网电缆ﻫ11。

EtｈernetＰＯNﻫ以太网无源光网络

１2。

10ｂａseＴ（Etheｒnetnｅｔwoｒkcaｂｌingtype）　１0Mbﻫ双绞线以太网（以太网电缆敷设类型）

1３.ﻫ10０baseT（ｆasｔEthｅrnet　neｔwｏrｋｃａblingtｙpe）100Mbﻫ双绞线以太网（以太网电缆敷设类型）