计算机网络-高速以太网.课件.ppt

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1、田卫锋第1页,共31页。l主要内容:以太网的发展过程以太网的特点100BASE-TFDDI千兆位以太网万兆位以太网网络提速设备第2页,共31页。l70年代中期由Xerox Palo Alto Research Center(Bob Metcalfe)提出,数据率为2.94M/s,称为Ethernet。l后来由DEC,Intel and Xerox(DIX 标准)改进为10M标准,1982年修改第二版DIX Ethernet V2。l1983年定名为IEEE 802.3,即使用CSMA/CD协议的 LAN标准,数据率从1M到10M,支持多种传输媒体。第3页,共31页。l以太网的核心通信机制。l主

2、要用于传输及解码格式化的数据包,包括检测节点地址并监控传输错误。l以无缘电缆作总线来传送数据帧。l可以分:非坚持CSMA/CDp坚持CSMA/CD1坚持CSMA/CD第4页,共31页。l当网络上两台或多台计算机发生第一次冲突后,设置参数L=2,各站等待0或1个时间之间选择一个随机延迟(每个时间片段长度等于信号爱电缆上最长来回传送时间2T)。如果两站冲突后再次冲突,则第二次冲突后,将L加倍,即各站在03之间随机的选择等待时间。l以次类推,第n次冲突后,随机选择的数字范围是02n-1不过在第十次冲突后,随机等待时间将冻结为1023个时间片段。发生16次冲突后,控制器将停止行动并向计算机报告发送失败

3、。第5页,共31页。l任意两个站之间最多有3个同轴电缆接到转发器上。l点到点链路的总长度不能超过1km。lFOIRL转发器之间的光纤链路最大长度1km。l任意两个站之间的最大允许往返传播时延为51.2us,即以太网的争用期。l一个网上的最大站数为1024。l每个同轴电缆最多只能安装100个站点。l网络的每个段最长为185m。l细缆以太网采用BNC T标准型接头。第6页,共31页。第7页,共31页。l包括10BASE 5、10BASE 2和10BASE T系统。l所有站点共享带宽,站点越多,带宽越窄。第8页,共31页。l以交换型集线器为核心设备连接网络站点。l摆脱CSMA/CD的访问控制方式束缚

4、。l系统带宽可达端口带宽的n倍(n为交换机端口数)。第9页,共31页。:平时所有端口不开通,工作站需要通信时,交换式集线器同时连通许多对端口,使每一对相互通信的工作站能够像独享通信媒体一样,进行无冲突的传输数据。通信完成后,断开连接。:存储转发交换、直通第10页,共31页。lVLAN是利用交换机实现的一种局域网,它只给用户提供一种服务,而不是一种新局域网。VLAN是用户和网络资源的“即时”组合,可以按需要将有关设备和资源非常方便地重新组合,使用户可以从不同的数据库或服务器种访问所需数据。l如果跨越三个以上的集线器,可能会遇到维护上的困难。第11页,共31页。l按交换端口号划分。按交换端口号将交

5、换设备端口进行分组来划分VLAN,例如一个交换设备上的端口1、2、5、7所联接的客户工作站可以构成VLAN A,而端口3、4、6、8则构成VLAN B等。l按MAC地址划分。即由网管人员指定属于同一个VLAN中的各客户站的MAC地址。l按第三层协议划分。基于第三层协议的VLAN实现在决定VLAN成员身份时主要考虑协议类型(支持多协议的情况下)或网络层地址(如TCP/IP网络的子网地址)。此种类型的VLAN划分需要将子网地址映射到VLAN,交换设备根据子网地址将各机器的MAC地址同一个VLAN联系起来。交换设备将决定不同网络端口上联接的机器属于同一个VLAN。第12页,共31页。1.100BAS

6、E-T技术l在双绞线上传输l100Mb/sl基带信号l星型拓扑以太网l使用IEEE802.3标准第13页,共31页。由10BASE-T升级到100BASE-T需要:l更换一块网卡l配置一个100Mb/s的集线器不需要更换线路、网络协议和应用软件。第14页,共31页。l分两类:共享型快速以太网系统:使用共享型集线器;交换型以太网系统:使用快速以太网交换器。l100BASE-FX是使用光纤的全双工网络。l100BASE-T网卡有很强自适应性自适应性。l(10M/100M自适应就是在网络中网卡、集线器和交换机能够自动调节到双方均能接受的10M/100M速度下工作,即会自动调节到双方均能接受的最佳工作

7、模式。)第15页,共31页。数据链路层物理层LLC子层MAC子层物理信令子层媒体IEEE 802OSI第16页,共31页。常见的4种以太网的物理层:l100BASETX(2对5类UTP)、100BASEFX(光纤)、100BASET4(4对3类UTP)、100BASET2(2对3类UTP)。l国内几乎都选用5类双绞线或光纤。l物理层可以再分为编码/译码和收发器两个功能模块(包括媒体,即3个部分)。第17页,共31页。l网卡l收发器l收发器电缆l集线器l双绞线或光缆第18页,共31页。l使用基于IEEE802.5令牌环标准的令牌传送MAC协议。l使用802.5 LLC协议,故与IEEE802局域

8、网兼容l利用多模光纤进行传输,使用双环拓扑l数据率为100Mb/s,光信号码元传输速率为125Mbaudl1000个物理连接(若都是双连接站,则为500个)l分组长度最大为4500Bl最大站间距离为2km,环路长度100km第19页,共31页。(1)计算机机房网(称为后端网络),用于计算机机房中大型计算机与高速外设之间的连接,以及对可靠性、传输速率与系统容错要求较高的环境。(2)办公室或建筑物群的主干网(称为前端网络),用于连接大量的小型机、工作站、个人计算机与各种外设。(3)校园网的主干网,用于连接分布在校园中各个建筑物中的小型机、服务器、工作站和个人计算机,以及多个局域网。(4)多校园的主

9、干网,用于连接地理位置相距几公里的多个校园网、企业网,成为一个区域性的互连多个校园网、企业网的主干网。第20页,共31页。lFDDI是使用光纤的令牌环网。对应ISO 9314国际标准,一般划分在MAN范围。l具有动态分配带宽的能力,故能同时提供同步和异步数据服务。l应用最多是作为校园网的主干网。第21页,共31页。l两个数据传输方向相反的环路(主环和次环)。正常情况下工作环路叫主环,不工作的叫次环。当环路出现故障时,FDDI能自动重新配置,同时启动次环工作。l使用集中器。集中器有多个端口可以和多个单连接站(SAS)连接。(双连接站简写DAS,1个连接站可以有12个MAC实体)第22页,共31页

10、。lFDDI-以基本方式工作时,仅提供分组数据服务和FDDI一样。lFDDI-以混合方式工作时,可以同时提供分组交换和电路交换服务。第23页,共31页。l用于网络的主干网,也可在高带宽的应用中连接工作站和集线器。l千兆位以太网使用两种成熟技术:现有的以太网ANSI制定的光纤通信l前兆位以太网物理层有两种标准:1000BASE-X(802.3z)1000BASE-T(802.3ab)第24页,共31页。l1000BASE-SX 使用多模光纤和850nm激光器l1000BASE-LX使用单模光纤或多模光纤和1300nm激光器l1000BASE-CX使用短距离的屏蔽双绞线电缆STP第25页,共31页

11、。l使用4对5类线UTPl传输距离为25m100ml采用载波延伸及分组突发技术第26页,共31页。l与现有大多数网络设施兼容l简便的网络升级操作l技术成熟稳定l总体开销较低l灵活的网络互联和网络设计l性能高(多数采用无冲突的全双工交换式结构)第27页,共31页。l尚未成熟开发,采用802.3ae标准 l首先表现在物理层面上。万兆以太网是一种只采用全双工与光纤的技术,其物理层(PHY)和OSI模型的第一层(物理层)一致,它负责建立传输介质(光纤或铜线)和MAC层的连接,MAC层相当于OSI模型的第二层(数据链路层)。在网络的结构模型中,把PHY进一步划分为物理介质关联层(PMD)和物理代码子层(

12、PCS)。第28页,共31页。l其次,万兆以太网技术基本承袭了以太网、快速以太网及千兆以太网技术,因此在用户普及率、使用方便性、网络互操作性及简易性上皆占有极大的引进优势。l第三,万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽(10G)和更远的传输距离(最长传输距离可达40公里)。第29页,共31页。l第四、在企业网中采用万兆以太网可以最好地连接企业网骨干路由器,这样大大简化了网络拓扑结构,提高网络性能。l第五、万兆以太网技术提供了更多的更新功能,大大提升QoS,具有相当的革命性,因此,能更好的满足网络安全、服务质量、链路保护等多个方面需求。第30页,共31页。l解决网络速度瓶颈方法:修宽路。提车速。l新一代的网络骨干需要在速度、可伸缩性、QoS3方面改进。采用光纤采用DWDM采用太(T)比特交换式路由器。l3种流行的新型路由器结构中央处理器结构、交换结构、大规模并行结构第31页,共31页。

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