1、光纖以太網(wǎng)以太網(wǎng)的誕生以太網(wǎng)最初是由Xerox公司開發(fā)的一種基帶局域網(wǎng)技術(shù)，使用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)媒體，采用載波多路訪問和沖突檢測（CSMA/CD）機(jī)制，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到10Mbps。以太網(wǎng)被設(shè)計用來滿足非持續(xù)性網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳬EEE 802.3規(guī)范則是基于最初的以太網(wǎng)技術(shù)于1980年制定。以太網(wǎng)版本2.0由Digital Equipment Corporation、Intel和Xerox三家公司聯(lián)合開發(fā)，與IEEE 802.3規(guī)范相互兼容。以太網(wǎng)發(fā)展簡史以太網(wǎng)的特點基帶網(wǎng)，基帶傳輸技術(shù)；標(biāo)準(zhǔn)：IEEE 802.3；介質(zhì)訪問控制方法：CSMA/CD；共享型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)共享傳輸介

2、質(zhì)和帶寬；帶寬利用率低，一般為30%40%；廣播式網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包在任何主機(jī)都可以接收；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型和星型；傳輸速率：10M/100M/1G/10G；傳輸介質(zhì)：主要為屏蔽雙絞線，同軸電纜，光纖。以太網(wǎng)參數(shù)指標(biāo)：10Base5：粗同軸電纜10Base2：細(xì)同軸電纜10BaseT：雙絞線10BaseF：MMF光纜100BaseT：雙絞線100BaseF：MMF/SMF1000BaseX：屏蔽短雙絞線/MMF/SMF1000BaseT：雙絞線 10Base5使用直徑為0.4英寸、阻抗為50粗同軸電纜，也稱粗纜以太網(wǎng)，最大網(wǎng)段長度為500m，基帶傳輸方法，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型；10Base5組網(wǎng)

3、主要硬件設(shè)備有：粗同軸電纜、帶有AUI插口的以太網(wǎng)卡、中繼器 、收發(fā)器、收發(fā)器電纜、終結(jié)器等。 10Base2使用直徑為0.2英寸、阻抗為50細(xì)同軸電纜，也稱細(xì)纜以太網(wǎng)，最大網(wǎng)段長度為185m，基帶傳輸方法，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型；10Base2組網(wǎng)主要硬件設(shè)備有：細(xì)同軸電纜、帶有BNC插口的以太網(wǎng)卡、中繼器、T型連接器 、終結(jié)器等。 10BaseT 使用雙絞線電纜，最大網(wǎng)段長度為100m，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型；10BaseT組網(wǎng)主要硬件設(shè)備有：3類或5類非屏蔽雙絞線、帶有RJ-45插口的以太網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、RJ-45插頭等。 1Base5使用雙絞線電纜，最大網(wǎng)段長度為500m，傳輸速度為1Mbps

4、； 10Broad36使用同軸電纜（RG59U CATV），網(wǎng)絡(luò)的最大跨度為3600m，網(wǎng)段長度最大為1800m，是一種寬帶傳輸方式； 10BaseF使用光纖傳輸介質(zhì)，傳輸速率為10Mbps；AUI接口BNC接口以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)單元稱為幀，在幀中使用MAC地址來標(biāo)記發(fā)送方和接收方。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時，將接收方的MAC地址和本方的MAC地址封裝在幀中進(jìn)行發(fā)送，接收方收到數(shù)據(jù)后對幀中的目的MAC地址進(jìn)行判斷，如果和自己的MAC地址相符，就接收并處理這個幀；如果和自己的MAC地址不符，就丟棄這個幀。Preamble field前導(dǎo)用以發(fā)送端和接收端的物理設(shè)備達(dá)到比特同步。編碼形式為1010

5、1010序列。Start frame delimiter（SFD）field幀首定界符，編碼形式為“10101011”序列，該字段功能是指示一幀的開始。DA目的MAC地址，用來指出幀要發(fā)往的工作站。SA源MAC地址，指示發(fā)送該幀的工作站地址。長度/類型指示字段2字節(jié)，用來指示緊隨其后的數(shù)據(jù)字節(jié)的長度（如果該字段值1535）或指定承載的協(xié)議類型（如果該字段值1535）。DATA幀要發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)(由高層提供或接收)。PAD緊接在數(shù)據(jù)字段之后，用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行填充，以保證幀長度不少于64字節(jié)（若大于64字節(jié)，則無PAD），以適應(yīng)碰撞檢測的需要。FCSCRC校驗序列，用于校驗幀在傳送過程中有無差錯。以

6、太網(wǎng)幀長度：以太網(wǎng)幀長度（從目的mac到fcs）為641518字節(jié)，如果以太網(wǎng)幀為擴(kuò)展類型，需要額外增加4個字節(jié)，即最長為1522字節(jié)。以太網(wǎng)原理-CSMA/CDCS：載波偵聽在發(fā)送數(shù)據(jù)之前進(jìn)行監(jiān)聽，以確保線路空閑，減少沖突的機(jī)會。MA：多址訪問每個站點發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以同時被多個站點接收。CD：沖突檢測邊發(fā)送邊檢測，發(fā)現(xiàn)沖突就停止發(fā)送，然后延遲一個隨機(jī)時間之后繼續(xù)發(fā)送。CSMA/CD工作原理以太網(wǎng)采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，任何節(jié)點的發(fā)送都是隨機(jī)的，都必須平等地征用發(fā)送時間。如果一個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)，就以“廣播”方式把數(shù)據(jù)通過總線發(fā)送出去，連在總線上的所有節(jié)點都能“收聽”到這個數(shù)據(jù)信號。協(xié)議規(guī)則：載波監(jiān)

7、聽沖突檢測干擾（擁擠）：jamming信號等待以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的發(fā)送先聽后發(fā)邊聽邊發(fā)沖突停發(fā)延遲重發(fā)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的接收在接收過程中，以太網(wǎng)中的各節(jié)點同樣需要監(jiān)測信道狀態(tài)。如果在整個接收過程中沒有發(fā)生沖突，接收節(jié)點在收到一個完整的數(shù)據(jù)后即可對數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理。沖突檢測發(fā)送節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，將它發(fā)送的信號波形與從總線上收到的信號波形進(jìn)行比較。如果總線上同時出現(xiàn)兩個或兩個以上節(jié)點的發(fā)送信號，那么它們疊加后的信號將不等于任何節(jié)點發(fā)送的信號波形，表明沖突已產(chǎn)生。整數(shù)二進(jìn)制指數(shù)后退算法碰撞重發(fā)之前計算應(yīng)等待的時間可看出：碰撞檢測與網(wǎng)絡(luò)站點距離和最小幀長有關(guān)。最小幀長越長，允許的網(wǎng)絡(luò)站點距離越遠(yuǎn)。但最小幀長加大

8、將導(dǎo)致短幀填充過多而降低效率。時間槽：即碰撞時隙，碰撞發(fā)生在幀開始發(fā)送后碰撞時隙時間長度內(nèi)，超過此時間長度還沒有碰撞的話就一定不會碰撞。IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)中，最小幀長64字節(jié)，即512bit，10M以太網(wǎng)中對于51.2s。隨機(jī)等待規(guī)則：第一次沖突：隨機(jī)決定立即發(fā)送或等待一個時隙第二次沖突：隨機(jī)選擇等待03個時隙（0 22）第三次沖突：隨機(jī)選擇等待07個時隙（0 23）直到第十次沖突：隨機(jī)選擇等待0 1023個時隙隨機(jī)等待為時隙的整數(shù)倍時隙：發(fā)送最小幀需要的時間時隙數(shù)范圍為0 1023最大嘗試次數(shù)16次共享式以太網(wǎng)弱點全網(wǎng)共享帶寬，時延不確定。用戶數(shù)增加時網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降。網(wǎng)絡(luò)性能用戶數(shù)標(biāo)

9、準(zhǔn)以太網(wǎng)的實現(xiàn)模型粗同軸電纜AUI連接器細(xì)同軸電纜BNC連接器雙絞線RJ-45連接器10M光纖以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)與工作原理P371交換式以太網(wǎng)碰撞域：因信道競爭而發(fā)生碰撞的一組站點。共享式以太網(wǎng)碰撞域是整個網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)上所有站點共享系統(tǒng)帶寬。適用于小型網(wǎng)絡(luò)。交換式以太網(wǎng)以以太網(wǎng)交換機(jī)為核心連接站點或者網(wǎng)段。交換機(jī)的端口是碰撞域終點。系統(tǒng)帶寬是端口速率的n倍。交換機(jī)內(nèi)部存有地址映射表，它反映各個端口與所有站點地址之間的對應(yīng)關(guān)系。泛洪（flooding）交換式以太網(wǎng)工作方式直通式（cut-through）存儲轉(zhuǎn)發(fā)式（store-and-forward）自適應(yīng)方式（self-adaption）直通式邊收邊發(fā)：交

10、換機(jī)端口接收到數(shù)據(jù)幀幀頭（前14字節(jié)），馬上查詢地址映射表，根據(jù)結(jié)果立即進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。優(yōu)點：轉(zhuǎn)發(fā)延遲小，交換速度快，缺點：無法檢測到?jīng)_突幀和出錯幀。存儲轉(zhuǎn)發(fā)式先將數(shù)據(jù)幀完整地接收下來，交換機(jī)的控制器先緩存輸入到端口的數(shù)據(jù)包，然后進(jìn)行CRC校驗，濾掉不正確的幀，確認(rèn)包正確后，取出目的地址，通過內(nèi)部的地址表確定相應(yīng)的輸出端口，然后把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到輸出端口，在根據(jù)目的地址轉(zhuǎn)發(fā)到指定接口。自適應(yīng)方式交換機(jī)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況自動更換數(shù)據(jù)交換方式。單位時間內(nèi)幀差錯率小于某個閾值時，采用直通方式。單位時間內(nèi)幀差錯率大于某個閾值時，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。介于直通式與存儲轉(zhuǎn)發(fā)式之間的一種解決方案，綜合了兩者的優(yōu)點，數(shù)據(jù)處理速度

11、介于兩者之間。交換式以太網(wǎng)優(yōu)點相對于共享式以太網(wǎng)，優(yōu)點如下：不需要改變網(wǎng)絡(luò)其他硬件，只需用交換機(jī)替換共享式HUB。同時提供多個通道，允許多對用戶同時通信。能提供更高帶寬和速度。全雙工交換式局域網(wǎng)在廣域網(wǎng)上的連接通常是全雙工的，但以前局域網(wǎng)一直工作在半雙工方式下。原因：在總線方式下采用CSMA/CD協(xié)議，如果兩臺工作站同時發(fā)送就會產(chǎn)生碰撞，所以只能是半雙工方式。所謂全雙工FDX（full-duplex）是在一個連接上同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。在10BASE-T的局域網(wǎng)中，雖然使用兩對雙絞線與集線器相連，一對用于發(fā)送，另一對用于接收，但根據(jù)10BASE-T規(guī)定，在發(fā)送時必須在接收電纜上監(jiān)聽碰撞信號

12、，而不能接收數(shù)據(jù)，所以也作為半雙工方式工作。只有采用交換機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)時才能使用全雙工通信，交換機(jī)的每個端口只連接一個站點，不會產(chǎn)生碰撞，也就不用在發(fā)送時用接收電纜監(jiān)聽碰撞信號。高速光纖以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)協(xié)議結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)千兆以太網(wǎng)技術(shù)特征快速以太網(wǎng)速率達(dá)到或超過100Mb/s的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng)。在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)，仍使用IEEE 802.3的CSMA/CD協(xié)議。100BASE-T以太網(wǎng)又稱為快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet）。100BASE-T概述10Mbps100Mbps媒體訪問控制協(xié)議CSMA/CD相同的幀結(jié)構(gòu)，最小幀長為512比特，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范

13、圍最多200米星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過集線器等連接媒體速率自動協(xié)商多種傳輸媒體100BASE-T 以太網(wǎng)的特點可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。因此，不使用 CSMA/CD 協(xié)議。MAC 幀格式仍然是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。保持最短幀長不變，但將一個網(wǎng)段的最大電纜長度減小到 100 m。幀間時間間隔從原來的 9.6 s 改為的 0.96 s?？焖僖蕴W(wǎng)物理層規(guī)范雙絞線分類一類線：主要用于傳輸語音（一類標(biāo)準(zhǔn)主要用于八十年代初之前的電話線纜），不同于數(shù)據(jù)傳輸。 二類線：傳輸頻率為1MHZ，用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4MBPS規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。三類線：指目前在

14、ANSI和EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn)中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于10BASE-T。四類線：該類電纜的傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和 10BASE-T/100BASE-T。 五類線：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質(zhì)量的絕緣材料，傳輸率為100MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100BASE-T和10BASE-T網(wǎng)絡(luò)。這是最常用的以太網(wǎng)電纜。 超五類線：超5類具有衰減小，串?dāng)_少，并且具有更高的衰減與串?dāng)_的比值(ACR)和信噪比

15、(Structural Return Loss)、更小的時延誤差，性能得到很大提高。超5類線主要用于千兆位以太網(wǎng)（1000Mbps）。 六類線：該類電纜的傳輸頻率為1MHz250MHz，六類布線系統(tǒng)在200MHz時綜合衰減串?dāng)_比（PS-ACR）應(yīng)該有較大的余量，它提供2倍于超五類的帶寬。六類布線的傳輸性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于超五類標(biāo)準(zhǔn)，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應(yīng)用。六類與超五類的一個重要的不同點在于：改善了在串?dāng)_以及回波損耗方面的性能，對于新一代全雙工的高速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而言，優(yōu)良的回波損耗性能是極重要的。六類標(biāo)準(zhǔn)中取消了基本鏈路模型，布線標(biāo)準(zhǔn)采用星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，要求的布線距離為：永久鏈路的長度不能超過

16、90m，信道長度不能超過100m。 4B/5B編碼用5bit的二進(jìn)制碼來代表4bit二進(jìn)制碼。此編碼效率是80%，比manchester碼高。目的：讓碼流產(chǎn)生足夠多的跳變。以提取時鐘信息。4位二進(jìn)制有16種組合，5位二進(jìn)制有32種組合，從32中組合中選取16種來需滿足兩個規(guī)則：每個5比特碼組中不含多于3個“0”；或者5比特碼組中包含不少于2個“1”。自動協(xié)商802.3標(biāo)準(zhǔn)中的定義：它允許一個設(shè)備向鏈路遠(yuǎn)端的設(shè)備通告自己所運(yùn)作的工作方式，并且偵測遠(yuǎn)端通告的相應(yīng)的運(yùn)行方式。自動協(xié)商的目的是給共享一條鏈路的兩臺設(shè)備提供一種交換信息的方法，并自動配置它們工作在最優(yōu)能力下。按優(yōu)先權(quán)從高到低依次為：100

17、BASE-TX全雙工100BASE-T4100BASE-TX10BASE-T全雙工10BASE-T100BASE-T快速以太網(wǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：具有較高的性能，適合網(wǎng)絡(luò)結(jié)點多或?qū)W(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高的應(yīng)用環(huán)境；基于以太網(wǎng)的技術(shù)，與現(xiàn)有10BASE-T的兼容可以容易的移植到高速網(wǎng)絡(luò)上；最大地利用了已有的設(shè)備、電纜布線和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)；眾多的廠商支持。缺點：仍然是一種共享式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，采用CSMA/CD作為介質(zhì)存取方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點增加時，網(wǎng)絡(luò)性能會下降；CSMA/CD方式使得網(wǎng)絡(luò)延時變化較大，不適合實時性應(yīng)用；速率較高，中繼器間距較小，100BASE-TX不適合做主干。千兆以太網(wǎng)1000M以太網(wǎng)的傳輸速率為1

18、Gbps，但其幀格式與10M、100M以太網(wǎng)完全相同，所以兼容性非常好。1000M以太網(wǎng)和100M以太網(wǎng)的主要區(qū)別：采用千兆網(wǎng)介質(zhì)無關(guān)接口GMII：GMII為物理層與DLL層之間的接口，數(shù)據(jù)通道為8位（100M以太網(wǎng)為4位）。光纖通道采用8B/10B碼與銅介質(zhì)相比優(yōu)先使用光纖修改CSMA/CD操作和優(yōu)選全雙工采用幀擴(kuò)展技術(shù)為適用于光纖而修改自動協(xié)商機(jī)制采用單中繼器規(guī)范以太網(wǎng)、FE、GE的層次結(jié)構(gòu)千兆位以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與功能模塊編碼1000BASE-X：光纖、短屏蔽雙絞線 8B10B碼1000BASE-T：5類UTP PAM5碼 5電平的特殊編碼4對雙絞線8B10B碼千兆位以太網(wǎng)分類按PHY層分類

19、1000BASE-X：基于光纖通道的物理層1000BASE-CX：CX表示銅線1000BASE-LX：LX表示長波長1000BASE-SX：SX表示短波長1000BASE-T使用4對5類線UTP1000BASE CX屏蔽雙絞線，9芯D型連接器，25米1000BASE LX長波激光：12701355nm（一般為1300nm）多模光纖：62.5m ，50 m 單模光纖：9 m SC型光纖連接器1000BASE SX短波激光：770860nm（一般為800nm）多模光纖：62.5 m ，50 m SC型光纖連接器載波擴(kuò)展在802.3標(biāo)準(zhǔn)中幀的最短長度為64字節(jié)，即512位，在10Mbps時，512位傳送時間為51.2