(5.4.1)--4-4_以太网概述-改1.pdf

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1、以太网概述以太网概述第四章第四章 介质访问控制子层介质访问控制子层以太网所处的位置以太网所处的位置Data LinkLayerLLCSublayerMAC SublayerPhysicalLayerOSI LayersLAN SpecificationEthernetIEEE 802.2IEEE 802.310BASE T Token Ring/IEEE 802.5FDDI以太网的发展史1973Robert Metcalfe及其同事设计了以太网雏形（施乐公司）1980DIX发布最早的以太网标准，开放标准1985IEEE802.3对以太网作了小的修改，基本一致，兼容1995IEEE宣布了100M

2、bps以太网标准1998吉比特以太网标准（1000M）19992002IEEE通过了10Gbps以太网标准Robert Metcalfe梅特卡夫（专栏作家、投资家）1969MIT本科毕业，双学位1970哈佛大学硕士学位1973PhD，哈佛大学（第二次通过答辩，以ALOHA为基础）Xerox 工作May 22,1973，以太网诞生日November 11,1973（David Boggs）1979离开施乐，创建3COM1990被迫离开3COM2 种以太网 经典以太网3M10Mbps不再使用 交换式以太网10M，100M，1G广泛使用IEEE以太网命名规则 10Base2（IEEE 802.3a）

3、10：传输带宽（单位Mbps）Base：基带传输2（或5）：支持的分段长度（100米为单位，四舍五入）10Base-TX（IEEE 802.3X）T：铜制非屏蔽双绞线F：表示光缆以太网线缆名称名称电缆电缆最大区间最大区间长度长度节点数节点数/段段优点优点接口接口10Base5粗缆500m100用于主干AUI10Base2细缆200m(185)30廉价BNC10Base-T双绞线100m1024易于维护RJ-4510Base-F光纤2km1024用于楼间ST10以太网连接方式的比较图示10Base-T的拓扑结构 物理连接是星型/扩展星型结构 逻辑上是总线结构（站点争用总线）Ethernet Bu

4、sLaser printerWorkstationServerLaptopHubSDintelIntel Express10/100 Stackable HubChange hub speedPowerCollisionManaged10BASE-T100BASE-TXStatusBla ck-Wi ring spe edClass ISol id-D ownloa dAmber(Mgmt)Bla ck-Activi tySol id-L inkG reen(vt)123456789101112131415161718192021222324ServerLaser printerWorksta

5、tionWorkstationWorkstation物理结构逻辑结构10BaseT的特点 与同轴电缆相比的优点安装成本大大降低即插即用，组网灵活星型结构，故障隔离适于大批量制造具有开放式标准的互操作能力 问题多用户共享一条10M速率信道以太网编码 以太网采用曼彻斯特编码1：高电压到低电压0：低电压到高电压电压值+0.85 volt:high signal-0.85 volt:low signal 0 volt:DC value 差分曼彻斯特编码（802.5采用）曼彻斯特编码 比特率b=10 Mbps 波特率B=20 MHz（信号的变化频率）0 0 1 1 0 低低-高高 低低-高高 高高-低低

6、 高高-低低 低低-高高 高高 低低 悬赏！IEEE 802.3/以太网MAC子层协议 IEEE802.3协议描述了运行在各种介质上1 Mb/s10 Mb/s的1-持续CSMA/CD协议的局域网标准。很多人对以太网和IEEE802.3不加区分，但二者确有差别（如帧格式）。以太网工作站接收数据流程启动接收8位的整数倍？地址正确？帧校验正确?结束：帧校验错NYY接收帧接收完成？N结束：帧长度错YN帧太短？帧长度正确?YN结束：帧比特错帧拆卸结束：成功接收NYYN以太网介质访问控制技术(CSMA/CD)先听后发边发边听二进制指数后退算法 发送方在检测到冲突后，双方（或多方）都将延时一段时间，那么这段

7、时间到底是多长？冲突检测到后，时间被分成离散的时隙 时隙的长度等于信号在介质上来回传输时间（51.2 s）一般地，i 次冲突后，等待的时隙数将从（02i-1）51.2s中随机选择。随机等待的时间Retry Random Time Range121-1=0.1 x 51.2 sec222-1=0.3 x 51.2 sec323-1=0.7 x 51.2 sec424-1=0.15 x 51.2 sec525-1=0.31 x 51.2 sec626-1=0.63 x 51.2 sec727-1=0.127 x 51.2 sec828-1=0.255 x 51.2 secRetry Random

8、Time Range 929-1=0.511 x 51.2 sec10210-1=0.1023 x 51.2 sec11211-1=0.1023 x 51.2 sec12212-1=0.1023 x 51.2 sec13213-1=0.1023 x 51.2 sec14214-1=0.1023 x 51.2 sec15215-1=0.1023 x 51.2 sec16216-1=0.1023 x 51.2 sec注意 i次冲突后时间片为：0 i 10 时，时，取(02i1)210 i 16 时，时，放弃发送二进制指数后退算法的优化 以上讨论的都是发送方怎样避免冲突，或冲突后怎样再次成功地发送。

9、但是，一旦成功发送后，接收方如需发确认帧，其中又有争用信道的问题。如把一次成功发送后的第一个时隙留给接收方，则可及时收到确认帧。经典以太网 10base2 10base5 10base-T 提高负载的方法提速到100M全双工交换式网络，hub swicth交换式以太网100Mbps以太网802.3u 改进10Mbps以太网要求：兼容性、成本、标准化基本思想：保留原有的帧格式、接口和过程规则，将位时间降为10ns（原100ns），电缆最大长度降到10分之一（原2500米）。100Mbps以太网802.3u 改变编码方式、提高传输速率100Base-T4（25MHz）100Base-TX（125M

10、Hz）名称名称 传输介质传输介质 最大距离最大距离 100Base-T4 3 类双绞线 100 米 100Base-TX 5 类双绞线 100 米 100Base-FX 光纤 2000 米 4B/5B Encoding 既没有使用 NRZ，也没有使用 Manchester 4 bits数据被编码成 5 bits信号4B/5B编码表十进制十进制4位二进制数位二进制数4B/5B 码码十进制十进制4位二进制数位二进制数4B/5B 码码000001111081000100101000101001910011001120010101001010101011030011101011110111011140

11、1000101012110011010501010101113110111011601100111014111011100701110111115111111101效率高、易于实现、电压平衡FDDI无可奈何花落去 1986年，高速LAN技术，100M 优点：可靠、抗干扰 缺点：太复杂，很难到桌面部署复杂，成本高昂，交换机端口少受快速以太网的冲击80年代后，90年代初美国还采用，但理论上已经不见踪影未普遍使用千兆位以太网（吉比特以太网，GE）802.3z 园区网的技术发展FDDI100MATM155M/622M/2.4GGE1000M(1G)与现有10M/100M以太网技术的兼容性P241FDD

12、I和ATM不兼容，需要改变帧格式千兆位以太网兼容 速率提高带来的冲突检测问题以及解决办法只在半双工的模式下才会遇到以太网回顾 强大的生命力简单性和灵活性易于维护支持TCP/IP，互联容易善于借鉴：4B/5B，8B/10B KISS：Keep It Simple，Stupid（大智若愚）乔布斯：stay hungry，stay foolish 以太网是多路访问协议的实现：CSMA/CD 二进制指数回退算法，降低了再次冲突的可能 以太网类型 经典以太网 交换式以太网 以太网具有强大的生命力小结小结 二进制指数回退算法是怎样做的？经典以太网的特点是什么？交换式以太网的特点是什么？以太网为什么具有强大的生命力？以太网采用的编码方法是什么？思考题思考题谢谢观看谢谢观看致谢致谢本课程课件中的部分素材来自于：（1）清华大学出版社出版的翻译教材计算机网络（原著作者：Andrew S.Tanenbaum，David J.Wetherall）；（2）思科网络技术学院教程；（3）网络上搜到的其他资料。在此，对清华大学出版社、思科网络技术学院、人民邮电出版社、以及其它提供本课程引用资料的个人表示衷心的感谢！对于本课程引用的素材，仅用于课程学习，如有任何问题，请与我们联系！