有线局域网：以太网.ppt

,有线局域网：以太网Chapter 13 Wired LANs:Ethernet,目 录,1.IEEE标准2.标准以太网3.标准的变化4.快速以太网5.千兆以太网6.万兆以太网7.混合以太网的组建小结,1.IEEE标准,1985年，IEEE 启动了一个称为的802项目，定义和促进LAN标准的发展，使得不同制造商生产的设备之间能相互通信，满足以办公室环境应用为主要目标的网络应用。,802项目给出了LAN协议的L1和L2的功能，其目的并不想代替OSI或因特网模式。该项目研究的成果-标准分别被ANSI和OSI采纳。,802标准与OSI模型之间的关系,1.IEEE标准,1.IEEE标准,帧,LLC和MAC两个子层都进行成帧处理，LLC定义了一个类似于HDLC的协议数据单元。但是，HDLC中定义的帧被分为LLC子层的PDU和MAC子层的一个帧。,1.IEEE标准,帧,IEEE 802项目定义了一个MAC子层来为每个不同的LAN技术定义特定的访问方法。例如CSMA/CD、令牌环等。该子层包含一些特殊的模块，每个模块都为相应的LAN协议定义了访问方法和成帧格式。,MAC层,物理层,物理层取决于网络的实现和使用的物理介质，IEEE为每个LAN的实现定义了详细的规范。如以太网只有一个MAC层，但物理层规范却有多个。,2.标准以太网,以太网传奇,以太网起源于University of Hawaii的Aloha WAN,它使用CSMA/CD访问控制技术。1972年Bob Metcalfe和David Boggs在Xerox的Palo Alto Research Center(PARC)设计了一套把Alto计算机连接起来的Alto Aloha网络。并于1973年5月22日首次投入运行，这一天Metcalfe把该网络叫作“以太网”，其设计灵感来自于:“电磁辐射可以通过发光的以太传播”。,2.标准以太网,以太网传奇,1979年9月30日，DEC、Intel、Xerox公布了第三稿的“以太网，一种局域网：数据链路层规范和物理规范1.0版”。著名的以太网蓝皮书，又称DIX版以太网1.0规范。,1979年6月，Metcalfe等人组建了著名的3Com（Computer to Communicate Compatible）公司。,1980年8月，3Com推出第一个产品，用于UNIX的商业版TCP/IP，并于12月投入市场。,2.标准以太网,以太网传奇,1982年9月29日，3Com开发了为PC配套的Ether Link产品，并配置了相应的DOS驱动软件。基于IBM-PC的ISA总线，是以太网发展史上的里程碑。,1986年,SynOptics开始研究在UTP电话线上运行10Mbps以太网，并于1987年8月17日推出第一个产品LATTIS NET。在同一天，IEEE 802.3工作组聚集一起讨论在UTP上实现10Mbps以太网的最佳途径，选定了该技术，并命名为10BASE-T。,2.标准以太网,以太网传奇,10BASE-T问世，导致了结构化步线的兴起发展,80年代末，用于网络分段、提高网络整体带宽的网桥（Bridge）和多端口网桥出现。1990年，一种新型的网桥-Kalpana Ether Switch EPS-700面世，标志网络交换机的诞生。,2.标准以太网,以太网传奇,1992年,Grand Junction开始研制100Mbps以太网-快速以太网（Fast Ethernet），采用保留现行以太网协议的技术路线，得到了绝大多数产品厂家的支持，他们在IEEE 802.3工程组尚未作出决定前，成立了快速以太网联盟（FEA），公布了100BASE-TX标准，并推出了符合标准的集线器和NIC。,1995年3月，IEEE 802.3u通过，快速以太网时代来临。,2.标准以太网,以太网传奇,快速以太网的问世在技术上讲是一个分水岭，确立了以太网技术在桌面的统治地位。千兆以太网以及随后出现的万兆以太网标准是两个比较重要的标准，以太网技术通过这两个标准从桌面的局域网技术延伸到校园网以及城域网的汇聚和骨干。其后的发展和对社会的价值证明了：,2.标准以太网,以太网传奇,The value of a network increases proportionately with the square of the number of its users.,著名的Metcalfe Law，即：,网络的价值和其节点数的平方成正比。,2.标准以太网,以太网传奇,1996年3月，IEEE组建802.3z工作组研究千兆以太网（Gigabit Ethernet），并制定相应的标准草案。,1997年底，3Com推出符合802.3z标准草案的全套以太网产品。1998年6月，标准得到通过。,2002年7月18日IEEE通过了万兆网标准802.3ae，10Gbit/s以太网又称万兆以太网。,2.标准以太网,以太网传奇,目前，以太网主要有四代：,2.标准以太网,以太网传奇,MAC子层,帧格式：,2.标准以太网,以太网传奇,MAC子层,帧格式：,帧的长度：,2.标准以太网,以太网传奇,MAC子层,帧格式：,帧的长度：,寻址：,网卡地址，一个6字节的物理地址（MAC地址）。通常用十六进制表示法来表示，字节间用冒号断开。,地址类型：,单播地址，多播地址，广播地址三类。,2.标准以太网,以太网传奇,MAC子层,The least significant bit of the first byte defines the type of address.If the bit is 0,the address is unicast;oth-erwise,it is multicast.The broadcast destination address is a special case of the multicast address in which all bits are 1s.,2.标准以太网,以太网传奇,MAC子层,例如：判断下面三个地址类型 a.4A:30:10:21:10:1A b.47:20:1B:2E:08:EE c.FF:FF:FF:FF:FF:FF,unicastmulticast broadcast,2.标准以太网,以太网传奇,MAC子层,Example：Show how the address 47:20:1B:2E:08:EE is sent out on line.,Solution：The address is sent left-to-right,byte by byte;for each byte,it is sent right-to-left,bit by bit,as shown below:,2.标准以太网,以太网传奇,MAC子层,访问方法：使用1-持续的CSMA/CD,最大网络长度：2500米,物理层,编码：,2.标准以太网,以太网传奇,MAC子层,访问方法：使用1-持续的CSMA/CD,最大网络长度：2500米,类型：标准以太网定义了多种物理层的实现，最通用的有四种。,物理层,编码：,2.标准以太网,3.标准的变化,桥接以太网 使用网桥分割以太网,提高带宽,3.标准的变化,桥接以太网 使用网桥分割以太网,提高带宽,分割冲突域,3.标准的变化,桥接以太网 使用网桥分割以太网,交换式以太网,3.标准的变化,桥接以太网 使用网桥分割以太网,交换式以太网,全双工以太网,4.快速以太网,以太网因其协议简单、构建容易、性价比相对较高逐渐成为局域网重要的技术实现之一。,但是：随着各种网络技术新应用（如多媒体应用的VOD和语音、实时数据、网络控制数据等）的不断出现，网络数据量迅速增加，原有的10Mbps LAN已经难以满足通信需要。,原因：“共享介质”CSMA/CD当网络节点增加时，网络通信负荷加重，冲突和重发大量出现，网络效率急剧下降，网络传输延迟增大，服务质量下降。,4.快速以太网,于是催生了快速以太网 快速以太网（Fast Ethernet）即百兆以太网，它是在保持帧格式、MAC机制和MTU质量的前提下，其速率比10BaseT的以太网增加了10倍。二者之间的相似性使得10BaseT以太网的所有应用和网络管理工具能够无缝（Seamless）移植到快速以太网环境中。,技术要点：,4.快速以太网,保留总线拓扑结构的CSMA/CD半双工方法。增加星型结构的全双工访问方法。,MAC子层,增加了一个自动协商机制，它允许两个设备（站点、集线器）协商它们的运行模式和传输速率。,物理层,拓扑：使用了交换机和集线器设备，出现了星型拓扑,技术实现：,4.快速以太网,编码：,5.千兆以太网,在快速以太网的官方标准802.3u提出后不到一年，对千兆以太网的研究工作也开始了。快速以太网满足了1 5年来人们对网络容量不断膨胀的需要，它以惊人的速度在新安装和升级的L A N中得到广泛的部署。然而交换技术与快速以太网的结合无疑对网络服务器和园区主干网施加了更大的压力。千兆以太网正是为满足这种需要而发展起来的。,5.千兆以太网,1997年1月，通过了IEEE 802.3z第一版草案1997年6月，草案V3.1获得通过，最终技术细节就此制定；1998年6月，正式批准IEEE 802.3z标准；1999年6月，正式批准IEEE 802.3ab标准(1000Base-T)，可以把双绞线用于千兆以太网中。,5.千兆以太网,1、数据速率升到1千兆 2、与标准以太网和快速以太网兼容3、使用相同的48位地址 4、使用相同的帧格式 5、保留帧的最大值和最小值 6、支持快速以太网的自动协商机制,主要技术特点（6点）,5.千兆以太网,支持全双工和半双工，一般使用全双工。,MAC子层,物理层,拓扑：星型拓扑,5.千兆以太网,5.千兆以太网,支持全双工和半双工，一般使用全双工。,MAC子层,物理层,拓扑：星型拓扑,技术实现：,5.千兆以太网,支持全双工和半双工，一般使用全双工。,MAC子层,物理层,拓扑：星型拓扑,技术实现：,编码：,5.千兆以太网,6.万兆以太网,2002年7月18日IEEE通过了万兆网标准802.3ae。,主要技术特点（7点）,1、数据速率升到10千兆 2、与标准以太网、快速以太网、千兆以太网兼容3、使用相同的48位地址 4、使用相同的帧格式 5、保留帧的最大值和最小值 6、允许将现有的LAN与MAN、WAN相互连接 7、使得以太网与FR、ATM等技术兼容。,全双工,MAC子层,物理层,拓扑：星型拓扑,技术实现：,6.万兆以太网,快速以太网,7.混合以太网的组建,1、10/100M自适应的链路决定于连接方式和网卡类型,2、各链路的实际带宽,3、在构建纯共享式100M以太网时应使用5类UTP、10/100M网卡和HUB 网卡是PCI总线的,说明：,快速以太网,7.混合以太网的组建,快速以太网,7.混合以太网的组建,1、10/100M自适应的链路决定于连接方式和网卡类型,2、各链路的实际带宽,3、在构建纯共享式100M以太网时应使用5类UTP、10/100M网卡和交换 机、网卡是PCI总线的,说明：,快速以太网,实例,7.混合以太网的组建,千兆以太网,7.混合以太网的组建,交换机到服务器连接的升级应用,千兆以太网,交换机到服务器连接的升级应用,交换机到交换机之间的升级,7.混合以太网的组建,千兆以太网,交换机到服务器连接的升级应用,交换机到交换机之间的升级,快速以太网主干部分的升级,7.混合以太网的组建,千兆以太网,7.混合以太网的组建,小 结,1.IEEE标准2.标准以太网3.标准的变化4.快速以太网5.千兆以太网6.万兆以太网7.混合以太网的组建,技术参考,从2002年开始，在我国每年都召开以太网世界大会，其官方网站和相关信息如下，供大家参考：,2002年 第一届 http:/2003年 第二届 http:/第三届 http:/2005年 第四届 http:/2006年 第五届 http:/第六届 http:/2008年 第七届 http:/,