第1章-以太网高级技术

第一章以太网高级技术ISSUE1.1日期：杭州华三通信技术有限公司版权所有，未经授权不得使用与传播以太网已经成为网络建设者的新宠以太网以惊人的速度向前发展从速率到结构都已经有了全新变革。引入掌握各种以太网标准的基本原理掌握各种以太网交换结构的交换原理掌握以太网链路聚合原理和配置课程目标学习完本课程，您应该能够：第一章以太网技术的简要回顾第二章以太网技术标准第三章以太网交换结构第四章以太网链路聚合目录以太网技术的简要回顾在IP网络大家庭中，以太网作为其中的一员工作在链路层；向上提供链路数据传输服务，向下需要物理层作为传输数据流的基础；在以太网链路层，可以进一步划分成如下子层：LLC子层MAC子层在以太网物理层，可以进一步分成如下子层：PLSPCSPMA以太网发展简史1973年，以太网之父Dr.RobertMetcalfe在Xerox发明了以太网；1985年，IEEE正式推出标准以太网802.310Base-5的标准；1988年，IEEE正式推出标准以太网802.3a10Base-2的标准；1990年，IEEE正式推出标准以太网802.3i10Base-T的标准；1993年，IEEE正式推出标准以太网802.3j10Base-F的标准；1995年，IEEE正式推出快速以太网802.3u100Base-T的标准；1998年，IEEE正式推出千兆以太网802.3z1000Bas-X的标准；1999年，IEEE正式推出千兆以太网802.3ab1000Base-T的标准；2002年，IEEE正式推出万兆以太网802.3ae标准，包含了10GBase-R，10GBase-W和10GBase-X。第一章以太网技术的简要回顾第二章以太网技术标准第三章以太网交换结构第四章以太网链路聚合目录以太网技术标准标准以太网快速以太网千兆以太网万兆以太网以太网技术标准标准以太网快速以太网千兆以太网万兆以太网标准以太网标准以太网是最早的以太网技术标准，它包含如下成员：10Base-510Base-210Base-T10Base-F标准以太网的实现模型标准以太网的物理层：物理信令子层（PLS）实现MAC子层与PMA子层之间的数据转换和传输物理介质附属子层（PMA）实现数据在物理介质上的传输转化，同时完成介质冲突检测等功能附属单元接口（AUI）统一数据输入输出实现物理介质非相关介质相关接口（MDI）提供与传输介质相连的接口型连接器/同轴活栓500M10Base-2细同轴电缆BNCT型连接器185M10Base-T双绞线RJ45连接器100M10Base-F光纤MT-RJ/SC/LC连接器2KM/10KM标准以太网的编码标准以太网采用曼切斯特编码一个时钟周期传输一个bit，在时钟周期间使用电平翻转来表示bit信息高电平到低电平翻转为“0”，低电平到高电平翻转为“1”时钟频率为10M0001111以太网技术标准标准以太网快速以太网千兆以太网万兆以太网快速以太网快速以太网在标准以太网的基础上进行了改进，速率得到大幅提升，并同时兼容了标准以太网技术：100Base-T4100Base-TX100Base-FX100Base-T2快速以太网的实现模型快速以太网的物理层物理编码子层（PCS）实现数据编解码物理介质附属子层（PMA）实现编码组信息和码流信息之间的转换物理介质相关子层（PMD）实现码流信息与物理信号之间的转换自协商子层实现不同以太网标准之间的协商匹配介质非相关接口（MII）实现介质相关于介质非相关的隔离介质相关接口（MDI）快速以太网的编码快速以太网不同的技术采用了不同的编码算法：以太网技术100Base-T4100Base-TX100Base-FX100Base-T2编码算法8B6T4B/5B4B/5BPAM5X5时钟频率25M125M125M25M线对速率33.3M100M100M50M+50M线对数量4212、MDI与MDI-XMII是介质非相关接口的简称，是物理层内部接口MDI是介质非相关接口的简称，使物理层与传输介质之间的一种接口MII与MDI是一对相对的概念MII提供与介质无关的服务，不同的介质可以使用相同的MIIMDI提供与介质有关的服务，不同的介质具有不同的MDIMDI-X也是介质非相关接口，也位于物理层和传输介质之间。MDI-X实际上是是MDI的一个变种，仅仅在输入输出的引脚上进行了交换。主要应用于DTE与DTE之间的连接而产生。以太网的自协商以太网自协商的基础：FLP/NLP快速链路脉冲（FLP）快速链路脉冲是一连串的均衡间隔的数据脉冲，每个脉冲之间间隔为62.5±7μs每个快速链路脉冲是一个包含17个时钟脉冲和16个数据脉冲的脉冲串数据脉冲表示了需要协商的信息参数......FLPBursts的基本页信息FLP的协商页分为基本页和消息页基本页信息S0-S4表示消息类型：始终为00001A0-A7表示DTE所支持的技术能力10BASE-T半双工10BASE-T全双工100BASE-TX半双工100BASE-T4全双工流控能力指示100BASE-TX全双工保留全双工非对称流控指示远程故障指示成功收到协商页指示下一页信息指示S0S1S2S3S4A0A1A2A3A4A5A6A7RFNPAckD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15SelectorFieldTechnologyAbilityField的消息页信息消息页信息又分为格式化消息和非格式化消息格式化消息与非格式化消息采用同样的结构M0-M10（U0-U10）表示消息类型T表示同步状态ACK2表示能够兼容消息页指示能力MP表示是格式化消息还是非格式化消息M0M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10TAck2MPNPAckD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15MessageCodeFieldU0U1U2U3U4U5U6U7U8U9U10TAck2MPNPAckD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15UnformattedCodeField技术能力优先级在以太网自协商中，需要根据技术能力的优先级确定最终选择哪个技术能力与对方匹配，其技术能力级别如下：技术能力级别技术能力1000BASE-T全双工（消息页信息）91000BASE-T半双工（消息页信息）8100BASE-T2全双工（消息页信息）7100BASE-TX全双工（基本页信息）6100BASE-T2半双工（消息页信息）5100BASE-T4（基本页信息）4100BASE-TX半双工（基本页信息）310BASE-T全双工（基本页信息）210BASE-T半双工（基本页信息）1的自协商以太网的标准自协商并不包含MDI和MDI-X的自协商MDI与MDI-X的自协商解决了DTE与DTE之间的连接线缆交叉问题MDI-X相对于MDI进行了引脚的交换，某些DTE可以支持MDI和MDI-X的自动协商和转换11MDIMDI/MDI-X2362361236以太网技术标准标准以太网快速以太网千兆以太网万兆以太网以太网技术标准标准以太网快速以太网千兆以太网万兆以太网千兆以太网千兆以太网在快速以太网的基础上进行了进一步的发展，其具体的千兆以太网技术有：1000Base-X1000Base-SX1000Base-LX1000Base-CX1000Base-T千兆以太网的实现模型千兆以太网的物理层：物理编码子层（PCS）实现数据编解码物理介质附属子层（PMA）实现编码组信息和码流信息之间的转换物理介质相关子层（PMD）实现码流信息与物理信号之间的转换千兆介质非相关接口（GMII）实现介质相关于介质非相关的隔离介质相关接口（MDI）千兆以太网的编码千兆以太网中采用了两种不同的编码：1000Base-X：8B/10B1000Base-T：4D-PAM5以太网技术编码算法时钟频率线对速率线对数量1000Base-X8B/10B1250M1000M11000Base-T4D-PAM5125M250M+250M4以太网技术标准标准以太网快速以太网千兆以太网万兆以太网万兆以太网万兆以太网除了在速率上有了进一步提高，同时还为了兼容广域网的连接而产生了新的技术应用：10GBase-R专用光纤传输，同千兆以太网10GBase-W采用SDH/SONET作为传输10GBase-X采用WDM技术传输万兆以太网的实现模型万兆以太网的物理层：物理编码子层（PCS）实现数据编解码WAN接口子层（WIS）实现PCS编码信息在SDH/SONET上传输封装物理介质附属子层（PMA）实现编码组信息和码流信息之间的转换物理介质相关子层（PMD）实现码流信息与物理信号之间转换万兆介质非相关接口（XGMII）实现介质相关于介质非相关的隔离介质相关接口（MDI）、XGXS和XAUI万兆以太网的XGMII数据传输采用并行传输的方式32个数据通道和4个控制通道（Channel）每8个数据通道和1个控制通道组成一个大的通路（LANE）传输距离小（最大7厘米）万兆以太网的XGXS扩展XGMII的传输距离将高速率数据转换为低速率数据万兆以太网的XAUI扩展XGMII的传输距离（最大50厘米）连接XGXS子层8B/10B编码传输10GBase-X的PCS和PMAPCS完成XGMII的并行数据到PMA的并行数据转换XGMII传输数据32Bit宽PMA接收数据10Bit宽采用8B/10B的编码算法10GBase-R&10GBase-W的PCS和PMAPCS完成XGMII的并行数据到PMA的并行数据转换XGMII传输数据32Bit宽PMA接收数据16Bit宽采用64B/66B的编码算法编码64B/66B编码将两个32Bit宽的数据块合并构成64Bit数据块扰码计算，防止长时间高电平或低电平增加同步标志域2Bit数据信息块：01控制信息块：10速率匹配16Bit宽数据流万兆以太网的WIS专门完成PCS编码产生的码元信息在SONET/SDH传输通道中的传输封装WIS采用SONET的VC4-64c通道传输数据VC4-64c的传输速率为：9.95328GbpsSONET的段开销和通道开销降低了净负荷WIS的传输速率为：9.58464Gbps万兆以太网的PMD10GBase-RPMD：64B/66B编码组10GBase-WPMD：64B/66B编码组10Gbase-L