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  • 以太网是什么

    2016-06-12 16:03:00
    以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类 型和信号处理方法 。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包,双绞线电缆10BaseT以太网由于其低成本、高...

    它不是一种具体的网络,是一种技术规范。
    以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以10~100Mbps的速率传送信息包,双绞线电缆10BaseT以太网由于其低成本、高可靠性以及10Mbps的速率而成为应用最为广泛的以太网技术。直扩的无线以太网可达11Mbps,许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信,开放性最好。
    △以太网的连接
    拓扑结构:
    总线型:所需的电缆较少、价格便宜管理成本高不易隔离故障点、采用共享的访问机制,易造成网络拥塞早期以太网多使用总线型的拓扑结构,采用同轴缆作为传输介质,连接简单,通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备,但由于它存在的固有缺陷,已经逐渐被以集线器和交换机为核心的星型网络所代替。(raynote:目前我们使用的以太网拓扑结构是星型网络.)
    星型:管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网线对核心设的可靠性要求高。采用专用的网络设备(如集线器或交换机)作为核心节点,通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上,这就形成了星型结构。星型网络虽然需要的线缆比总线型多,但布线和连接器比总线型的要便宜。此外,星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模,因此得到了广泛的应用,被绝大部分的以太网所采用。
    传输介质:
    以太网可以采用多种连接介质,包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接,而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰
    接口的工作模式:
    以太网卡可以工作在两种模式下:半双工和全双工。
    半双工:半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统的共享LAN是在半双工下工作的,在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时传输时,就会产生冲突,这会降低以太网的效率。
    全双工:全双工传输是采用点对点连接,这种安排没有冲突,因为它们使用双绞线中两个独立的线路,这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并行的铁轨,同时可有两列火车双向通行。在双全工模式下,冲突检测电路不可用,因此每个双全工连接只用一个端口(?????),用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到50%~60%的带宽,双全工在两个方向上都提供100%的效率。
    △以太网的工作原理
    以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问(CSMA/CD)机制。以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息,因此,我们说以太网是一种广播网络。以太网的工作过程如下:
    当以太网中的一台主机要传输数据时,它将按如下步骤进行:
    1、帧听信道上收否有信号在传输。如果有的话,表明信道处于忙状态,就继续帧听,直到信道空闲为止。
    2、若没有帧听到任何信号,就传输数据
    3、传输的时候继续帧听,如发现冲突则执行退避算法,随机等待一段时间后,重新执行步骤1(当冲突发生时,涉及冲突的计算机会发送一个拥塞序列,以警告所有的节点)
    4、若未发现冲突则发送成功,计算机会返回到帧听信道状态。
    注意:每台计算机一次只允许发送一个包,所有计算机在试图再一次发送数据之前,必须在最近一次发送后等待9.6微秒(以10Mbps运行)。
    △帧结构
    以太网帧的概述:
    以太网的帧是数据链路层的封装,网络层的数据包被加上帧头和帧尾成为可以被数据链路层识别的数据帧(成帧)。虽然帧头和帧尾所用的字节数是固定不变的,但依被封装的数据包大小的不同,以太网的长度也在变化,其范围是64~1518字节(不算8字节的前导字)。(raynote:以太网帧并不是长度固定的
    △冲突/冲突域
    冲突(Collision):在以太网中,当两个数据帧同时被发到物理传输介质上,并完全或部分重叠时,就发生了数据冲突。当冲突发生时,物理网段上的数据都不再有效。
    冲突域:在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。
    影响冲突产生的因素:冲突是影响以太网性能的重要因素,由于冲突的存在使得传统的以太网在负载超过40%时,效率将明显下降。产生冲突的原因有很多,如同一冲突域中节点的数量越多,产生冲突的可能性就越大。此外,诸如数据分组的长度(以太网的最大帧长度为1518字节)、网络的直径等因素也会影响冲突的产生。因此,当以太网的规模增大时,就必须采取措施来控制冲突的扩散。通常的办法是使用网桥和交换机将网络分段,将一个大的冲突域划分为若干小冲突域。

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    如何实现网络分段_网络管理_网络工程学院_希赛网
    http://www.educity.cn/net/1288977.html

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    △广播/广播域
    广播:在网络传输中,向所有连通的节点发送消息称为广播。
    广播域:网络中能接收任何一设备发出的广播帧的所有设备的集合。
    广播和广播域的区别:广播网络指网络中所有的节点都可以收到传输的数据帧,不管该帧是否是发给这些节点。非目的节点的主机虽然收到该数据帧但不做处理。
    广播是指由广播帧构成的数据流量,这些广播帧以广播地址(地址的每一位都为“1”)为目的地址,告之网络中所有的计算机接收此帧并处理它。


    △共享式以太网
    共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器(集线器)为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中,集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上,这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中。从本质上讲,以集线器为核心的以太网同原先的总线型以太网无根本区别。
    集线器的工作原理:
    集线器并不处理或检查其上的通信量,仅通过将一个端口接收的信号重复分发给其他端口来扩展物理介质。所有连接到集线器的设备共享同一介质,其结果是它们也共享同一冲突域、广播和带宽。因此集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲突域。如果一个节点发出一个广播信息,集线器会将这个广播传播给所有同它相连的节点,因此它也是一个单一的广播域。(集线器不能划分冲突域)
    集线器的工作特点:
    集线器多用于小规模的以太网,由于集线器一般使用外接电源(有源),对其接收的信号有放大处理。在某些场合,集线器也被称为“多端口中继器”。      交换机被称为多端口的网桥.
    集线器同中继器一样都是工作在物理层的网络设备。
    共享式以太网存在的弊端:由于所有的节点都接在同一冲突域中,不管一个帧从哪里来或到哪里去,所有的节点都能接受到这个帧。随着节点的增加,大量的冲突将导致网络性能急剧下降。而且集线器同时只能传输一个数据帧,这意味着集线器所有端口都要共享同一带宽


    △交换式以太网
    交换式结构:
    在交换式以太网中,交换机根据收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发向交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽,因此节点就不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突
    为什么要用交换式网络替代共享式网络:
    ·减少冲突:交换机将冲突隔绝在每一个端口(每个端口都是一个冲突域),避免了冲突的扩散。
    ·提升带宽:接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽,而不是各个节点共享带宽。


    △以太网交换机
    交换机的工作原理
    ·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射,并将其写入MAC地址表中。
    ·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较,以决定由哪个端口进行转发。
    ·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪(flood)。
    ·广播帧和组播帧向所有的端口转发。
    交换机的三个主要功能:
    ·学习:以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址,并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
    ·转发/过滤:当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时,它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。
    ·消除回路:当交换机包括一个冗余回路时,以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生,同时允许存在后备路径。

    交换机的工作特性:
    ·交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。
    ·交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内,也就是说,交换机不隔绝广播(唯一的例外是在配有VLAN的环境中)。
    ·交换机依据帧头的信息进行转发,因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备

    △交换机的分类:
    依照交换机处理帧的不同的操作模式,主要可分为两类。
    存储转发:交换机在转发之前必须接收整个帧,并进行检错,如无错误再将这一帧发向目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。
    直通式:交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧,而无需等待帧全部的被接收,也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的,因此帧通过交换机的转发时延也保持不变
    注意:
    直通式的转发速度大大快于存储转发模式,但可靠性要差一些,因为可能转发冲突帧或带CRC错误的帧。


    △生成树协议
    消除回路:
    在由交换机构成的交换网络中通常设计有冗余链路和设备。这种设计的目的是防止一个点的失败导致整个网络功能的丢失。虽然冗余设计可能消除的单点失败问题,但也导致了交换回路的产生,它会导致以下问题。
    ·广播风暴
    ·同一帧的多份拷贝
    ·不稳定的MAC地址表
    因此,在交换网络中必须有一个机制来阻止回路,而生成树协议(SpanningTreeProtocol)的作用正在于此。


    生成树的工作原理:
    生成树协议的国际标准是IEEE802.1b。运行生成树算法的网桥/交换机在规定的间隔(默认2秒)内通过网桥协议数据单元(BPDU)的组播帧与其他交换机交换配置信息,其工作的过程如下:
    ·通过比较网桥优先级选取根网桥(给定广播域内只有一个根网桥)。
    ·其余的非根网桥只有一个通向根交换机的端口称为根端口。
    ·每个网段只有一个转发端口。
    ·根交换机所有的连接端口均为转发端口。
    注意:生成树协议在交换机上一般是默认开启的,不经人工干预即可正常工作。但这种自动生成的方案可能导致数据传输的路径并非最优化。因此,可以通过人工设置网桥优先级的方法影响生成树的生成结果

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    BPDU_百度百科
    http://baike.baidu.com/link?url=FXw8s7wXaUEfHLThu-4I3pMkv8onoN7FlFHQXYIeBeU8KF16JMA8ZtXj1ySLHvAq_S_CuVxVEu-J3xaf2AVZ9q

    网桥协议数据单元(Bridge Protocol Data Unit)。是一种生成树协议问候数据包,它以可配置的间隔发出,用来在网桥间进行信息交换。

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    网段_百度百科
    http://baike.baidu.com/link?url=iGZoUvad30IjznKJZjaqXE7yx07RyBIuyUUBs-Me49ZBShhGfeMjc7IaliKRmPNnkj-peqlnG9yNn9FSXk9vWq

    通常使用同一物理层的设备之间必然通过相同的传输介质直接相互连接,(如交叉双绞线直接连接的两台主机),但是两组其传输介质并非直接相连的网络设备,如果它们的传输介质通过工作在物理层的扩展设备中继器集线器等转接连接,则仍然被视为同一物理层中的设备,是一个而非两个网段。另外,工作在数据链路层或更高层的设备如网桥交换机路由器等等,由它们连接起来的两组设备仍然分别处于各自独立的物理层,因此是两个网段。

    网桥实现两个网段的桥接功能,同时也起到重发器的作用,即延长线路距离及信号再生和转发。交换机原理上也工作在数据链路层,可实现多个网段的信息交换,网桥和交换机可以隔离两个网段,可以防止在某一个网段的数据被无条件地广播到另一网段,这是因为网桥接到数据帧后,判断接收到的数据帧目的地址是否和源地址在同一网段,是的话,就不再转发(?????)。交换机被称为多端口网桥,交换机的每个端口可以连接一个网段。

    前面所讨论的学术定义是“网段”在物理层的严格定义,“网段”还有一些不严格的含义,比如指代以太网上的一个广播域,这是数据链路层上一个独立的内部相互作用区域。

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    生成树的状态:
    运行生成树协议的交换机上的端口,总是处于下面四个状态中的一个。在正常操作期间,端口处于转发或阻塞状态。当设备识别网络拓扑结构变化时,交换机自动进行状态转换,在这期间端口暂时处于监听和学习状态。

    阻塞:所有端口以阻塞状态启动以防止回路。由生成树确定哪个端口转换到转发状态,处于阻塞状态的端口不转发数据但可接受BPDU。
    监听:不转发,检测BPDU,(临时状态)。
    学习:不转发,学习MAC地址表(临时状态)。
    转发:端口能转送和接受数据。
    小知识:实际上,在真正使用交换机时还可能出现一种特殊的端口状态-Disable状态。这是由于端口故障或由于错误的交换机配置而导致数据冲突造成的死锁状态。如果并非是端口故障的原因,我们可以通过交换机重启来解决这一问题。


    生成树的重计算:
    当网络的拓扑结构发生改变时,生成树协议重新计算,以生成新的生成树结构。当所有交换机的端口状态变为转发或阻塞时,意味着重新计算完毕。这种状态称为会聚(Convergence)。
    注意:在网络拓扑结构改变期间,设备直到生成树会聚才能进行通信,这可能会对某些应用产生影响,因此一般认为可以使生成树运行良好的交换网络,不应该超过七层。此外可以通过一些特殊的交换机技术加快会聚的时间。
    △网桥
    网桥概述:
    依据帧地址进行转发的二层网络设备,可将数个局域网网段连接在一起。网桥可连接相同介质的网段也可访问不同介质的网段。网桥的主要作用是分割和减少冲突。它的工作原理同交换机类似,也是通过MAC地址表进行转发。因此,网桥同交换机没有本质的区别。在某些情况下,我们可以认为网桥就是交换机。(注意区分不同网段和不同子网)
    △路由器的简单介绍
    什么是路由器:
    路由器是使用一种或者更多度量因素的网络设备,它决定网络通信能够通过的最佳路径。路由器依据网络层信息将数据包从一个网络前向转发到另一个网络。
    路由器的功能:
    ·隔绝广播,划分广播域
    ·通过路由选择算法决定最优路径
    ·转发基于三层目的地址的数据包
    ·其他功能
    △虚拟局域网VLAN
    网桥/交换机的本质和功能是通过将网络分割成多个冲突域提供增强的网络服务,然而网桥/交换机仍是一个广播域,一个广播数据包可被网桥/交换机转发至全网。虽然OSI模型的第三层的路由器提供了广播域分段,但交换机也提供了一种称为VLAN的广播域分段方法。
    什么是VLAN:
    一个VLAN是跨越多个物理LAN网段的逻辑广播域,人们设计VLAN来为工作站提供独立的广播域,这些工作站是依据其功能、项目组或应用而不顾其用户的物理位置而逻辑分段的。
    一个VLAN=一个广播域=逻辑网段
    VLAN的优点和安装特性:
    VLAN的优点:
    ·安全性。一个VLAN里的广播帧不会扩散到其他VLAN中。
    ·网络分段。将物理网段按需要划分成几个逻辑网段
    ·灵活性。可将交换端口和连接用户逻辑的分成利益团体,例如以同一部门的工作人员,项目小组等多种用户组来分段。
    典型VLAN的安装特性:
    ·每一个逻辑网段像一个独立物理网段
    ·VLAN能跨越多个交换机
    ·由主干(Trunk)为多个VLAN运载通信量
    VLAN如何操作:
    ·配置在交换机上的每一个VLAN都能执行地址学习、转发/过滤和消除回路机制,就像一个独立的物理网桥一样。VLAN可能包括几个端口
    ·交换机通过将数据转发到与发起端口同一VLAN的目的端口实现VLAN。
    ·通常一个端口只运载它所属VLAN的通信量。
    VLAN的成员模式:
    静态:分配给VLAN的端口由管理员静态(人工)配置。
    动态:动态VLAN可基于MAC地址、IP地址等识别其成员资格。当使用MAC地址时,通常的方式是用VLAN成员资格策略服务器(VMPS)支持动态VLAN。VMPS包括一个映射MAC地址到VLAN分配的数据库。当一个帧到达动态端口时,交换机根据帧的源地址查询VMPS,获取相应的VLAN分配。
    注意:虽然VLAN是在交换机上划分的,但交换机是二层网络设备,单一的有交换机构成的网络无法进行VLAN间通信的,解决这一问题的方法是使用三层的网络设备-路由器。路由器可以转发不同VLAN间的数据包,就像它连接了几个真实的物理网段一样。这时我们称之为VLAN间路由。
    △高速以太网
    快速以太网:
    快速以太网(FastEthernet)也就是我们常说的百兆以太网,它在保持帧格式、MAC(介质存取控制)机制和MTU(最大传送单元)质量的前提下,其速率比10Base-T的以太网增加了10倍。二者之间的相似性使得10Base-T以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。
    千兆以太网:
    千兆位以太网是一种新型高速局域网,它可以提供1Gbps的通信带宽,采用和传统10M、100M以太网同样的CSMA/CD协议、帧格式和帧长,因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续性的网络升级。只用于PointtoPoint,连接介质以光纤为主,最大传输距离已达到70km,可用于MAN的建设。(NOTE:MAN指的是城域网,其英文名称是:Metropolitan Area Network,缩写为:MAN)
    由于千兆以太网采用了与传统以太网、快速以太网完全兼容的技术规范,因此千兆以太网除了继承传统以太局域网的优点外,还具有升级平滑、实施容易、性价比高和易管理等优点。
    千兆以太网技术适用于大中规模(几百至上千台电脑的网络)的园区网主干,从而实现千兆主干、百兆交换(或共享)到桌面的主流网络应用模式。
    小知识:
    千兆以太网的优势是同旧系统的兼容性好,价格相对便宜。在这也是千兆以太网在同ATM的竞争中获胜的主要原因。
    △小结:
    本章介绍了当今居于主导地位的局域网技术-以太网。以太网是建立在CSMA/CD机制上的广播型网络。冲突的产生是限制以太网性能的重要因素,早期的以太网设备如集线器是物理层设备,不能隔绝冲突扩散,限制了网络性能的提高。而交换机(网桥)做为一种能隔绝冲突的二层网络设备,极大的提高了以太网的性能。正逐渐替代集线器成为主流的以太网设备。然而交换机(网桥)对网络中的广播数据流量则不做任何限制,这也影响了网络的性能。通过在交换机上划分VLAN和采用三层的网络设备-路由器解决了这一问题。以太网做为一种原理简单,便于实现同时又价格低廉的局域网技术已经成为业界的主流。而更高性能的快速以太网和千兆以太网的出现更使其成为最有前途的网络技术。

    转载于:https://my.oschina.net/ray1421/blog/689989

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  • 以太网是著名的总线网。集散控制系统中,采用CSMA/CD方式传输数据的总线网络大多采用以太网。(1)结构分层以太网的网络结构分为三层:物理层、数据链路层和高层用户层,如图1所示。控制器插件板完成数据链路层的功能...

    以太网由zilog公司的网络发展而来,1980年由DEC、Intel、Xerox三家公司联合宣布了以太网的技术规范。以太网是著名的总线网。集散控制系统中,采用CSMA/CD方式传输数据的总线网络大多采用以太网。

    (1)结构分层

    以太网的网络结构分为三层:物理层、数据链路层和高层用户层,如图1所示。控制器插件板完成数据链路层的功能,同袖电缆侧的收发器完成物理层的功能。图2详细地说明了各层功能。

    图1 以太网的分层及其物理实现

    图2 以太网各层的功能

    (2)物理层

    以太网的物理层采用50Ω基带同袖电缆作为通信媒体。数据传输速率通常是l0Mbps,甚至达到10Gbps(工业以太网)。工作站最多1024个;工作站间通过中继站可达2.5km。每个工作站由收发器、收发器电缆、以太网接口及主机接口等组成。若干个工作站挂接在一根同轴电缆上组成分支式无根树(Branching non-rooted tree)的一个段,段与段之间用中继器连接。每根同袖电缆的长度应小于500m,收发器电缆小于50m,可挂接最多100个工作站。实际集散控制系统中,挂接的工作站数远小于该约束数目。

    物理层的通信信道具有下列特点:

    ①在同一网络上,两个以上的数据链路之间具有收发信息的能力;

    ②检测载波的能力;

    ③捡测冲突的能力‘

    ④最大往返传输的延迟时间是45μs。

    物理层需要其硬件完成下列功能:

    ①数据编码,采用曼彻斯特编码方式;

    ②发送同步和时钟信号;

    ②载波捡出和冲突检出;

    ④位传送和接收,在数据帧前加入64位的前同步信息位模式:

    10101010 l0101010 10101010 10101010 101010l0 10101010 10101010 l0101011

    前七组均为l0101010,最后一组为10101011。给予收发器电缆上的交流信号电平,在差动驱动时的标称值是±700mV,(78±5)Ω。

    (3)数据链路层

    以太网的数据链路层分为数据封装和链路管理两个子层,如图6—8所示。在每个子居中,发送和接收是两个互相独立的部分。数据链路中的帧采用团6—N的格式。以8位为一个位组,采取从左向右的顺序传送。目的地址共6个位组,当第一位是“0”表示物理地址,是“1”表示送往几个站的多目的地址。当全部48位是“1”时,表示送往以太网所连接的所有站。除第一位以外的47位是实际地址。源地址是发送站的地址。以太网采用32位循环冗余码作为帧校验,因此,在数据帧的最后有4个位组存放相应的位元。传送的数据是透明的,什么数据都可以,它可以占用46-1500个位组,因此、是可变长度的。

    数据链路层的控制采用CSMA/CD方式。

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  • 以太网是什么? 以太网(Ethernet)最早是由Xerox(施乐)公司创建的局域网组网规范,1980年DEC、Intel和Xeox三家公司联合开发了初版Ethernet规范—DIX 1.0,1982年这三家公司又推出了修改版本DIX 2.0,并将其提交给EEE...

    以太网是什么?

    以太网(Ethernet)最早是由Xerox(施乐)公司创建的局域网组网规范,1980年DEC、Intel和Xeox三家公司联合开发了初版Ethernet规范—DIX 1.0,1982年这三家公司又推出了修改版本DIX 2.0,并将其提交给EEE 802工作组,经IEEEE成员修改并通过后,成为IEEE的正式标准,并编号为IEEE 802.3。虽然Ethernet规范和IEEE 802.3规范并不完全相同,但一般认为Ethernet和正IEEE 802.3是兼容的。

    以太网是应用最广泛的局域网技术。根据传输速率的不同,以太网分为标准以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbis)千兆以太网(1000Mbs)和万兆以太网(10Gbit/s),这些以太网都符合IEEE 802.3是兼容的。

     

    1589180656378_以太网.jpg

    1、标准以太网

    标准以太网是最早期的以太网,其传输速率为10Mbts,也称为传统以太网。此种以太网的组网方式非常灵活,既可以使用粗、细缆组成总线网络,也可以使用双绞线组成星状网络,还可以同时使用同轴电缆和双绞线组成混合网络。这些网络都符合EE8023标准,EEE8023中规定的一些传统以太网物理层标准如下。

     

    ①10 Base-2:使用细同轴电缆,最大网段长度为185m。

    ②10 Base-5:使用粗同轴电缆,最大网段长度为500m。

    ③10 Base-T:使用双纹线,最大网段长度为100m。

    ④10 Boad-36:使用同轴电缆,最大网段长度为3600m。

    ⑤10 Base-F:使用光纤,最大网段长度为2000m,传输速率为10Mb/s。

    以土标准中首部的数字代表传输速率,单位为Mbis;末尾的数字代表单段网线长度(基准单位为100m);Base表示基带传输, Broad表示宽带传输。

     

    2、快速以太网

    随着网络的发展和各项网络技术的普及,标准以太网技术已难以满足人们对网络数据流量和速率的需求。1993年10月以前,人们只能选择价格昂贵、基于100Mbs光缆的FDD技术组建高标准网络,1993年10月, Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器FastSwitch10/100和百兆网络接口卡 Fast NIC 100,快速以太网技术正式得到应用。

    随后,Intel、3COM等公司也相继推出了自己的快速以太网设备,同时EEE802工作组对100Mbi/s以太网的各种标准进行了研究,并于1995年4月发布了IEEE 802.3u 100Base-T快速以太网标准,快速以太网时代到来。

    IEEE 802.3U标准基本保持了标准局域网的规定,包括帧格式、接口、介质访问控制方法

    ( CSMA/CD)等,只是将数据传输速率从10Mbts提升到了100Mbit/s,又使用了一些新的物理层标准,具体如下所示。

    ① 100 Base-1X:使用两对5类屏蔽或非屏蔽双绞线,一对用于发送数据,一对用于传输数据;使用RJ-45或DB9接口,节点与集线器的最大距离为100m,支持全双工。

    ② 100 Base-T4:使用4对3类、4类或5类双绞线,3对用于发送数据,1对用于检测冲突信号;使用R-45连接器,最大网段长度为100m,不支持全双工。

    ③ 100Base-FX:使用一对单模或多模光纤,一路用于发送数据,一路用于接收数据;最大网段长度为200m(使用单模光纤时可达2000m),支持全双工。此种网络主要用于搭建主千网,以提升主干网络传输速率。

     

    3、千兆以太网

    千兆以太网(GigabitEthernet)也称为吉比特以太网。1995年11月,IEEE 802.3工作组委任一个高速研究组,以研究将快速以太网速率增至1000Mbls的可行性和方法。1996年6月,IEEE标准委员会批准了千兆以太网方案授权申请,随后IEE 802.3工作组成立了EEE 802.3z工作委员会,该委员会建立了千兆以太网标准,该标准的主要规定如下:

    ① 速率为1000Mbit/s的以太网在通信时的全双工/伴半双工操作。

    ② 使用8023以太网帧格式、CSMA/CD技术。

    ③ 在一个冲突域中支持一个中继器。

    ④ 向下兼容10Base-T和100Base-TIEEE 802.3。

    工作组为千兆以太网制定了一系列物理层标准,其中常用的标准如下。

     

    (1)1000 Base-SX:使用芯径为50m及625m、工作波长为850m的多模光纤,采用8B/10B编码方式,传输距离分别为260m和525m。此标准主要应用于建筑物中同一层的短距离主于网。

    (2)1000 Base-LX:使用芯径为50pm及625m、工作波长为850nm和芯径为5m、工作波长为1300nm的多模、单模光纤,传输距离分别为525m、550m和3000m。此标准主要应用于校园主干网。

    (3)1000 Base-CX:使用1500屏蔽双绞线,采用8B/10B编码方式,传输速率为1.25Gbis,传输距离为25m。此标准主要用于集群设备的连接,如一个交换机机房内的设备互联。

    (4)1000 Base-T:使用4对5类非屏蔽双绞线,采用PAM5编码方式,传输距离为100m。

    此标准主要用于同一层建筑的通信,从而可利用标准以太网或快速以太网已铺设的非屏蔽双绞线电缆。

    千兆以太网采用光纤作为上行链路,用于楼宇间的连接,原本被作为一种交换技术设计,之后被广泛应用于服务器的连接和主干网中。如今,千兆以太网已成为主流的网络技术,无论是大型企业还是中小型企业,在组建网络时都会把千兆以太网作为首选高速网络技术。

    4、万兆以太网

    万兆以太网(10 Gigabit Ethernet,10GE)也称为10吉比特以太网,是继千兆以太网之后产生的高速以太网。在千兆以太网的IEEE 802.3Z规范通过后不久,IEEEE成立了高速研究组(High Speed Study Group,HssG),该研究组主要致力于10GE的研究。

    10GE并非简单地将千兆以太网的速率提升了10倍,2002年6月,IEEE 802.3ae委员会制定了10GE的正式标准,该标准主要包括以下内容。

    ① 兼容8023标准中定义的最小和最大以太网帧长度。

    ②仅支持全双工方式。

    ③使用点对点链路和结构化布线组建星状局域网。

    ④在 MAC/PLS服务接口上实现10Gbs的速度。

    ⑤定义两种物理层规范,即局域网PHY和广域网PHY。

    ⑥定义将 MAC/PLS的数据传输速率对应到广域网PHY数据传输速率的适配机制。

    ⑦定义支持特定物理介质相关接口(PMD)的物理层规范,包括多模光纤和单模光纤以及相应传输距离;支持ISO/C11801第二版中定义的光纤介质类型等。

    ⑧通过WAN界面子层,10Gbi/s也能被调整为较低的传输速率。

    此外,10Gbis不再使用铜线,只使用光纤作为传输媒介;不再使用 CSMA/CD协议。千兆以太网仍可使用已有的光纤通道技术,但10GE使用新开发的物理层。10GE常用的物理层规范如下。

    ①10G Base-SR:SR表示" Short Reach"(短距离),10GBae-SR仅用于短距离连接,该规范支持编码方式为64B/66B的短波(850mm)多模光纤,有效传输距离为2m~300m。

    ② 10G Base-LR:LR表示“Long Reach”(长距离),10 G Base-LR主要用于长距离连接,该规范支持编码方式为64B/66B的长波(1310mm)单模光纤,有效传输距离为2m~10km,最高可达25km。

    ④ 10 G Base-ER:ER表示“ Extended Reach”(超长距离,10G Base-ER支持超长波(1550nm)单模光纤,有效传输距离为2m~40km。

    以上是关于以太网的相关知识,如果对linux云计算+运维开发感兴趣,分享给大家一个免费学习的资料:http://yun.itheima.com/map/79.html

     

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    以太网是什么

    以太网(Ethernet)最早是由Xerox(施乐)公司创建的局域网组网规范,1980年DEC、Intel和Xeox三家公司联合开发了初版Ethernet规范—DIX 1.0,1982年这三家公司又推出了修改版本DIX 2.0,并将其提交给EEE 802工作组,经IEEEE成员修改并通过后,成为IEEE的正式标准,并编号为IEEE 802.3。虽然Ethernet规范和IEEE 802.3规范并不完全相同,但一般认为Ethernet和正IEEE 802.3是兼容的。

    以太网是应用最广泛的局域网技术。根据传输速率的不同,以太网分为标准以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbis)千兆以太网(1000Mbs)和万兆以太网(10Gbit/s),这些以太网都符合IEEE 802.3是兼容的。

    1、标准以太网

    标准以太网是最早期的以太网,其传输速率为10Mbts,也称为传统以太网。此种以太网的组网方式非常灵活,既可以使用粗、细缆组成总线网络,也可以使用双绞线组成星状网络,还可以同时使用同轴电缆和双绞线组成混合网络。这些网络都符合EE8023标准,EEE8023中规定的一些传统以太网物理层标准如下。

    ①10 Base-2:使用细同轴电缆,最大网段长度为185m。

    ②10 Base-5:使用粗同轴电缆,最大网段长度为500m。

    ③10 Base-T:使用双纹线,最大网段长度为100m。

    ④10 Boad-36:使用同轴电缆,最大网段长度为3600m。

    ⑤10 Base-F:使用光纤,最大网段长度为2000m,传输速率为10Mb/s。

    以土标准中首部的数字代表传输速率,单位为Mbis;末尾的数字代表单段网线长度(基准单位为100m);Base表示基带传输, Broad表示宽带传输。

    2、快速以太网

    随着网络的发展和各项网络技术的普及,标准以太网技术已难以满足人们对网络数据流量和速率的需求。1993年10月以前,人们只能选择价格昂贵、基于100Mbs光缆的FDD技术组建高标准网络,1993年10月, Grand Junction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器FastSwitch10/100和百兆网络接口卡 Fast NIC 100,快速以太网技术正式得到应用。

    随后,Intel、3COM等公司也相继推出了自己的快速以太网设备,同时EEE802工作组对100Mbi/s以太网的各种标准进行了研究,并于1995年4月发布了IEEE 802.3u 100Base-T快速以太网标准,快速以太网时代到来。

    IEEE 802.3U标准基本保持了标准局域网的规定,包括帧格式、接口、介质访问控制方法

    ( CSMA/CD)等,只是将数据传输速率从10Mbts提升到了100Mbit/s,又使用了一些新的物理层标准,具体如下所示。

    ① 100 Base-1X:使用两对5类屏蔽或非屏蔽双绞线,一对用于发送数据,一对用于传输数据;使用RJ-45或DB9接口,节点与集线器的最大距离为100m,支持全双工。

    ② 100 Base-T4:使用4对3类、4类或5类双绞线,3对用于发送数据,1对用于检测冲突信号;使用R-45连接器,最大网段长度为100m,不支持全双工。

    ③ 100Base-FX:使用一对单模或多模光纤,一路用于发送数据,一路用于接收数据;最大网段长度为200m(使用单模光纤时可达2000m),支持全双工。此种网络主要用于搭建主千网,以提升主干网络传输速率。

    3、千兆以太网

    千兆以太网(GigabitEthernet)也称为吉比特以太网。1995年11月,IEEE 802.3工作组委任一个高速研究组,以研究将快速以太网速率增至1000Mbls的可行性和方法。1996年6月,IEEE标准委员会批准了千兆以太网方案授权申请,随后IEE 802.3工作组成立了EEE 802.3z工作委员会,该委员会建立了千兆以太网标准,该标准的主要规定如下:

    ① 速率为1000Mbit/s的以太网在通信时的全双工/伴半双工操作。

    ② 使用8023以太网帧格式、CSMA/CD技术。

    ③ 在一个冲突域中支持一个中继器。

    ④ 向下兼容10Base-T和100Base-TIEEE 802.3。

    工作组为千兆以太网制定了一系列物理层标准,其中常用的标准如下。

    (1)1000 Base-SX:使用芯径为50m及625m、工作波长为850m的多模光纤,采用8B/10B编码方式,传输距离分别为260m和525m。此标准主要应用于建筑物中同一层的短距离主于网。

    (2)1000 Base-LX:使用芯径为50pm及625m、工作波长为850nm和芯径为5m、工作波长为1300nm的多模、单模光纤,传输距离分别为525m、550m和3000m。此标准主要应用于校园主干网。

    (3)1000 Base-CX:使用1500屏蔽双绞线,采用8B/10B编码方式,传输速率为1.25Gbis,传输距离为25m。此标准主要用于集群设备的连接,如一个交换机机房内的设备互联。

    (4)1000 Base-T:使用4对5类非屏蔽双绞线,采用PAM5编码方式,传输距离为100m。

    此标准主要用于同一层建筑的通信,从而可利用标准以太网或快速以太网已铺设的非屏蔽双绞线电缆。

    千兆以太网采用光纤作为上行链路,用于楼宇间的连接,原本被作为一种交换技术设计,之后被广泛应用于服务器的连接和主干网中。如今,千兆以太网已成为主流的网络技术,无论是大型企业还是中小型企业,在组建网络时都会把千兆以太网作为首选高速网络技术。

    4、万兆以太网

    万兆以太网(10 Gigabit Ethernet,10GE)也称为10吉比特以太网,是继千兆以太网之后产生的高速以太网。在千兆以太网的IEEE 802.3Z规范通过后不久,IEEEE成立了高速研究组(High Speed Study Group,HssG),该研究组主要致力于10GE的研究。

    10GE并非简单地将千兆以太网的速率提升了10倍,2002年6月,IEEE 802.3ae委员会制定了10GE的正式标准,该标准主要包括以下内容。

    ① 兼容8023标准中定义的最小和最大以太网帧长度。

    ②仅支持全双工方式。

    ③使用点对点链路和结构化布线组建星状局域网。

    ④在 MAC/PLS服务接口上实现10Gbs的速度。

    ⑤定义两种物理层规范,即局域网PHY和广域网PHY。

    ⑥定义将 MAC/PLS的数据传输速率对应到广域网PHY数据传输速率的适配机制。

    ⑦定义支持特定物理介质相关接口(PMD)的物理层规范,包括多模光纤和单模光纤以及相应传输距离;支持ISO/C11801第二版中定义的光纤介质类型等。

    ⑧通过WAN界面子层,10Gbi/s也能被调整为较低的传输速率。

    此外,10Gbis不再使用铜线,只使用光纤作为传输媒介;不再使用 CSMA/CD协议。千兆以太网仍可使用已有的光纤通道技术,但10GE使用新开发的物理层。10GE常用的物理层规范如下。

    ①10G Base-SR:SR表示" Short Reach"(短距离),10GBae-SR仅用于短距离连接,该规范支持编码方式为64B/66B的短波(850mm)多模光纤,有效传输距离为2m~300m。

    ② 10G Base-LR:LR表示“Long Reach”(长距离),10 G Base-LR主要用于长距离连接,该规范支持编码方式为64B/66B的长波(1310mm)单模光纤,有效传输距离为2m~10km,最高可达25km。

    ④ 10 G Base-ER:ER表示“ Extended Reach”(超长距离,10G Base-ER支持超长波(1550nm)单模光纤,有效传输距离为2m~40km。

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