以太网组网技术

基本要求：理解以太网组网技术、快速以太网组网技术、千兆位以太网技术以及万兆位以太网技术；掌握组建以太局域网所需的设备和集线器的级联。第6章以太网组网技术教学重点和难点：以太网组网技术；快速以太网组网技术；千兆位以太网技术；万兆位以太网技术；组建以太局域网所需的设备；集线器的级联。第6章以太网组网技术6.1以太网（IEEE802.3）标准IEEE802.3ac:描述VLAN的帧扩展（1998）。IEEE802.3ad:描述多重链接分段的聚合协议（Aggregationofmultiplelinksegments）（2000）。IEEE802.3an:描述10GBase-T媒体介质访问方式和相关物理层规范。IEEE802.3ab:它定义了1000Base-T媒体接入控制方式法和相关物理层规范。IEEE802.3标准主要有：6.1以太网（IEEE802.3）标准IEEE802.3i:它定义了10Base-T媒体接入控制方式和相关物理层规范。IEEE802.3u:它定义了100Base-T媒体接入控制方式和相关物理层规范。IEEE802.3z:它定义了1000Base-X媒体接入控制方式和相关物理层规范。IEEE802.3ae:它定义了10GBase-X媒体接入控制方式和相关物理层规范。6.1.1以太网技术1.IEEE802.3MAC帧格式前导码SFDFCS数据/填充数据长度源地址目的地址7字节4字节46-1500字节2字节6字节6字节1字节FCS范围最小64字节最大1518字节6.1以太网（IEEE802.3）标准6.1以太网（IEEE802.3）标准IEEE802.3即以太网，是一种总线型局域网，使用的介质访问控制方法是CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测），帧格式采用以太网格式，即802.3帧格式,以太网是基带系统，使用曼彻斯特编码，通过检测通道上的信号存在与否来实现载波检测。2.以太网MAC子层2.以太网物理层6.1以太网（IEEE802.3）标准以太网在物理层可以使用粗同轴电缆、细同轴电缆、非屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、光缆等多种传输介质，并且在IEEE802.3标准中，为不同的传输介质制定了不同的物理层标准。以太网的物理层10Base-5粗缆10Base-2细缆10Base-T双绞线10Base-F光缆以太网CSMA/CDAUI6.1以太网（IEEE802.3）标准IEEE802.3i10Mbps以太网的基本特性特性10Base-510Base-210Base-T10Base-F速率（Mbps）10101010传输方法基带基带基带基带最大网段长度（m）5001851002000站间最小距离（m）2.50.5最大长度2.5km925m500m传输介质50粗缆50细缆UTP多模光缆网络拓扑总线型总线型星型星型6.1以太网（IEEE802.3）标准6.1以太网（IEEE802.3）标准(1)10Base-5插入式分接头MDI主机箱收发器电缆网卡MAU保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器总线型拓扑；粗同轴电缆BD-15连接器收发器收发器电缆(AUI电缆)粗缆转接器收发器收发电缆6.1以太网（IEEE802.3）标准粗缆以太网10Base-5网段最大长度500m，每段最多结点数100网络最大长度2.5km两结点间最小距离2.5m收发器中继器终端电阻收发器电缆粗缆6.1以太网（IEEE802.3）标准6.1以太网（IEEE802.3）标准(2)10Base-2总线型拓扑细同轴电缆，可靠性稍差T型接头连接BNC接头网卡用于办公室LAN细缆BNC接头NIC细缆以太网10Base-2网段最大长度185m，每段最多结点数30网络最大长度925m两结点间最小距离0.5m中继器终端电阻细缆6.1以太网（IEEE802.3）标准6.1以太网（IEEE802.3）标准(3)10BASE-T以集线器或交换机为中心的星形拓扑;用双绞线作为传输介质.集线器采用了专门的芯片，能自适应串间回波抵消。使用集线器的以太网在拓扑结构上是星状拓扑，但在逻辑上仍是一个总线网，各工作站使用的还是CSMA/CD协议，并共享逻辑上的总线。一个集线器有多个端口，每个端口通过RJ-45接头用两对双绞线与一个工作站上的网卡相连。如图集线器工作在物理层，它的每个端口都具有发送和接收数据的功能。相当于一个多口的中继器。6.1以太网（IEEE802.3）标准双绞线6.1以太网（IEEE802.3）标准6.1.2快速以太网技术介质访问控制方法：数据传输速率：协议标准：帧格式：编码技术：CSMA/CD100MbpsIEEE802.3uIEEE802.34B/5B6.1以太网（IEEE802.3）标准6.1以太网（IEEE802.3）标准1.快速以太网的体系结构2对5类UTP或1类STP4对3、4、5类UTP2芯光纤传输介质LLC802.2100Base-TCSMA/CDMII100Base-TX100Base-T4100Base-FX数据链路层物理层6.1以太网（IEEE802.3）标准2.100Base-T物理层物理层协议线缆类型线缆对数最大分段长度编码方式优点100BASE-T43/4/5类UTP4对(3D,1冲突检测)100M8B/6T3类UTP100BASE-TX5类UTP/RJ-45接头1类STP/DB-9接头2对100M4B/5B全双工100BASE-FX62.5m单模/125m多模光纤，ST或SC光纤连接器1对2000M4B/5B全双工长距离100BASE-T的三种不同的物理层协议6.1以太网（IEEE802.3）标准自动协商适用于10/100Mpbs双速以太网卡。例如，如果一个10/100网卡和一个10BASE-T集线器（HUB）连接，自动协商算法会自动驱动10/100网卡以10BASE-T模式操作，该区段便以10Mpbs速率通信。如果把10BASE-T集线器升级为100BASE-T集线器，10/100网卡的自动协商算法就会自动驱动网卡和集线器以100BASE-T模式操作，该区段便以100Mpbs速率通信。在这一速率升级的过程中，无需人工或软件干预。3.10/100Mpbs自动协商6.1以太网（IEEE802.3）标准1.千兆位以太网标准6.1.3千兆位以太网技术在半双工方式下使用CSMA/CD协议数据传输速率达1000Mbps，也称吉比特以太网；支持全双工和半双工两种方式；使用802.3协议规定的帧格式；标准的千兆位以太网协议体系LLC802.3802.3全双工/流量控制协议CSMA/CD半双工方式GMIIIEEE802.3abIEEE802.3z1000Base-CX1000Base-T1000Base-LX1000Base-SX15ΩSTP超5类或6类UTP单模、多模光纤多模光纤6.1以太网（IEEE802.3）标准6.1以太网（IEEE802.3）标准简易性；技术过渡的平滑性；网络可靠性；可管理性和可维护性；成本下降；支持新应用与新数据类型。千兆以太网的主要优点6.1以太网（IEEE802.3）标准2.千兆位以太网组网应用100M100M100M1000MSiSiSiSiSiSiSiSi千兆位以太网的组网应用举例6.1以太网（IEEE802.3）标准2002年发布802.3ae10GE标准，2006年7月发布IEEE802.3an标准。万兆以太网不仅再度扩展了以太网的带宽和传输距离，更重要的是其得以太网从局域网领域向城域网领域渗透。正如1000Base-X和1000Base-T（千兆以太网）都属于以太网一样，从速度和连接距离上来说，万兆以太网是以太网技术自然发展中的一个阶段。6.1.4万兆位以太网技术6.1以太网（IEEE802.3）标准万兆以太网是一种采用全双工与光纤的技术。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。万兆标准意味着以太网将具有更高的带宽（10Gbps）和更远的传输距离（最长传输距离可达40km）。1.万兆以太网的技术特色6.1以太网（IEEE802.3）标准在企业网中采用万兆以太网可以更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。万兆以太网技术提供了更多的更新功能，大大提升QoS。WAN/MAN与LAN融和已经成为大势所趋，万兆以太网技术的应用必将为三网发展与融和提供新的动力。2.万兆以太网技术介绍6.1以太网（IEEE802.3）标准6.1以太网（IEEE802.3）标准3.万兆以太网的应用场合（1）在教育网的应用6.1以太网（IEEE802.3）标准(2)在数据中心出口的应用6.1以太网（IEEE802.3）标准(3)在城域网的应用10GE与城域网骨干的连接6.1以太网（IEEE802.3）标准6.2以太网组网所需的设备集线器处于星型物理拓扑结构的中心，组建的是共享式以太网。6.2.110／100集线器Hub6.2以太网组网所需的设备交换机和集线器的外形类型，组网方法也基本一样，但功能却不同，它工作在OSI参考模型的第二层（数据链路层），组建的是交换式以太网。6.2.210／100／1000M交换机Switch6.2以太网组网所需的设备网络接口卡简称为网卡，是构成网络的基本部件。计算机通过网卡与局域网中的通信介质相连，从而达到将计算机接入网络的目的。网卡的工作方式有两种：即半双工和全双工。6.2.310／100／1000M以太网卡6.2以太网组网所需的设备按照网络技术的不同可分为:按照传输速率的不同可分为:按照总线类型分类，网卡可分为:按照所支持的传输介质不同可分为:分类以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡等。10Mbps、100Mbps、1000Mbps和10Gbps等。ISA总线网卡、EISA总线网卡、PCI总线网卡及其他总线网卡等。双绞线网卡、粗缆网卡、细缆网卡、光纤网卡和无线网卡。6.2以太网组网所需的设备在组建双绞线的以太网局域网中，为了将UTP电缆与计算机、集线器等其它设备相连接，每条UTP的两端需要安装RJ-45接头。6.2.4传输介质非屏蔽双绞线UTP（超5类及以上）直通UTP电缆交叉UTP电缆6.3任务：局域网的连接如果仅仅是两台计算机之间互连，可以使用双绞线跳线将两台计算机的网卡连接在一起。在使用网卡将两台计算机直连时，计算机跳线要用交叉线，并且两台计算机的网卡最好选用相同的品牌和相同的传输速率，以避免可能的连接故障。6.3.1两台计算机直连交叉线6.3任务：局域网的连接把所有的计算机通过双绞线连接到集线器上，组成一个小型的局域网。使用直通线从计算机的网卡上的RJ-45接口连接到集线器的RJ-45接口，组成网络，一般可支持224台计算机联网。6.3.2单一集线器结构的组网6.3.3多集线器级联结构的组网平行式级联6.3任务：局域网的连接树形级联6.3任务：局域网的连接6.3任务：局域网的连接1.利用网卡和网络设备的指示灯判断（1）网卡指示灯①10／100Mbps网卡指示灯10／100Mbps网卡通常都有3个LED指示灯。如D-Link530Tx网卡，如果计算机与集线器端口连接正常，则网卡的“full”和“100M”指示灯应当呈绿色，“Link”指示灯则不断闪烁。当网卡没有指示灯被点亮时，表明计算机与集线器之间没有建立正常连接，物理链路有故障发生。6.3.4局域网连接的判断6.3任务：局域网的连接②10/100/1000Mbps网卡指示灯IntelPro/1000MT网卡指示灯通常有4个，分别用于表示连接状态（“Link”指示灯）、数据传输状态（“ACT”指示灯）和连接速率。当正常连接时，“Link”指示灯呈绿色，有数据传输时，“ACT”指示灯不停闪烁。当连接速率为10Mbps时，速率指示灯熄灭；连接速率为100Mbps时，速率指示灯呈绿色；连接速率为1000Mbps时，速率指示灯呈黄色。如果Link指示灯未被点亮，表明连接有故障。6.3任务：局域网的连接③100