一，概述

局域网是专有网络，通常位于一个建筑物内，或者一个校园内，也可以远到几公里的范围。局域网将单位内部的个人计算机连接起来，以便共享资源和交换信息。局域网只具备低三层协议，高层协议由局域网操作系统处理。

1，局域网的主要特点

• 地理范围、站点数目有限
• 高的数据传输速率、低误码率
• 为一个单位所拥有：易于建立、维护、扩展

2，局域网主要优点

• 能方便地共享昂贵的外部设备、主机以及软件、数据。从一个站点可访问全网。
• 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。
• 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。

3，决定局域网特性的主要技术要素

• 拓扑结构：总线型、环型、星型、树型

• 传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤

• 介质访问控制方法：CSMA/CD、Token Ring、Token Bus

星型结构：

环型结构：

总线型结构：

4，媒体共享技术

所有局域网，都是同一传输介质连接了多个站，而各站都是对等的，这就需要有一种仲裁方式来控制各站使用介质的方式，这就是介质访问方式。 对介质的访问方法有共享媒体和交换方式。

1）静态分配信道：FDM、TDM、、WDM、CDMA

特点：信道在用户通信时固定分配给用户，用户只要得到了信道就不会和别的用户发生冲突。

2） 动态媒体接入控制：

又称为多点接入(multiple access)。

特点：是信道并非在用户通信时固定分配给用户。

随机接入：所有的用户可随机地发送信息：要解决媒体访问冲突的问题，如CSMA/CD
受控接入：用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制，如令牌、轮询

使用随机接入的以太网作为重点来讨论，，受控接入使用的局域网较少，因此不再讨论。

二，传统以太网

1，以太网的工作原理

以太网的两个标准： IEEE 802.3 和 DIX Ethernet

思想来源于20世纪60年代的ALOHA网络，共享无线广播信道的分组交换网络，夏威夷大学
1975年，Xerox公司研制成功了Ethernet，以曾经在历史上表示传播电磁波的以太来命名的基带总线局域网，数据率为2.94Mb/s

1980年， DEC、 Xerox、Intel共同制定了10Mbps的以太网标准DIX Ethernet V1；1982年修改为DIX Ethernet V2；

1983年，IEEE802委员会制定了802.3局域网标准（多个拓扑类型），速率从1M到10Mbps，802.3标准与DIX Ethernet V2略有差别。

是否定义网络层？

由于IEEE 802局域网拓扑结构简单，一般不需中间转接，所以网络层的很多功能(如路由选择等)是没有必要的，而流量控制、寻址、排序、差错控制等功能可在数据链路层完成，故IEEE 802标准没有单独设立网络层。

是否定义高层？

局域网的高层尚未定义，一般由网络操作系统（NOS）来实现，如Unix、Windows NT、Netware等。

IEEE802标准的主要成员：

802.1A——局域网体系结构
802.1B——寻址、网络互连与网络管理
802.2——-逻辑链路控制(LLC)
802.3——-CSMA/CD访问控制方法与物理层规范
802.3i——10Base-T访问控制方法与物理层规范
802.3u——100Base-T访问控制方法与物理层规范
802.3ab—–1000Base-T访问控制方法与物理层规范
802.3z——1000Base-SX和-LX访问控制方法与物理层规范
802.4——-Token-Bus访问控制方法与物理层规范
802.5——-Token-Ring访问控制方法
802.6——-城域网访问控制方法与物理层规范
802.7——-宽带局域网访问控制方法与物理层规范
802.8——-FDDI访问控制方法与物理层规范
802.9——-综合数据话音网络
802.10——网络安全与保密
802.11——无线局域网访问控制方法与物理层规范
802.12——100VG-AnyLAN访问控制方法与物理层规范

物理层：

透明传输位流，规定信号编码、传输媒体、拓扑结构及数据率.

数据链路层：

• 在IEEE802标准中， 按功能划分为两个子层：LLC和MAC
• 在DIX V2标准中为 MAC层

为了适应多个局域网标准，IEEE 802.3 将数据链路层拆成两个子层：LLC (Logical Link Control)子层和MAC (Medium Access Control)子层。与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层则与传输媒体无关。

IEEE802标准的主要成员关系：

由于因特网使用了DIX V2而非802.3，因此现在的网卡基本没有LLC。

2，以太网的介质访问控制：CSMA/CD协议

1）问题的提出：
用简单的方法，使近距离互连的计算机可以方便、可靠、高速地进行数据通信。

2）解决思路
使用总线：无源可靠
特点：当一台计算机发送数据时，总线上的所有计算机都能检测到这个数据。采用广播通信，点-点通信可用地址策略实现。

以太网的广播方式发送 ：

总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。

由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收这个数据帧。

其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。

具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。

3)采取两种方法以简化通信：

第一，采用无连接的工作方式.

第二，不编号，不要确认。理由是局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的。

因此，以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。

对于出错的帧一律丢弃，纠错由高层负责。

如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。

4）对共享资源的访问控制：

同一时间只允许一台计算机发信息。

介质访问控制方法要解决的问题：

• 该哪个结点发送数据？
• 发送时会不会出现冲突？
• 出现冲突怎么办？

CSMA/CD协议-载波监听多点接入/碰撞检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）

多点接入：计算机以多点接入的方式连接在一根总 线上。 即：总线型网络，可以连接多个主机

载波监听：每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂 时不要发送数据，以免发生碰撞。

即：发数据前侦听，线路空闲才发数据，避免冲突

总线上并没有什么“载波”。因此， “载波监听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。

问题：
CSMA技术不能解决发送中出现的冲突现象。既然发前检测，空闲才发，为什么还会冲突？

因为电磁波有传播延迟，当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的。

电磁波在总线上的有限传播速率的影响 ：

A 向 B 发出的信息，要经过一定的时间后才能传送到 B。

B 若在 A 发送的信息到达 B 之前发送自己的帧(因为这时 B 的载波监听检测不到 A 所发送的信息)，则必然要在某个时间和 A 发送的帧发生碰撞。

碰撞的结果是两个帧都变得无用。

解决办法：
使用带冲突检测的载波监听多点访问CSMA/CD

原理：
发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。

CSMA/CD可概括为四句话：
先听后发 、 边听边发
冲突即停、 延迟重发

碰撞检测：边检测边发送，发现冲突立即停止，稍候再发

检测的是信道上的信号电压大小。

当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。

当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。

所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。

在发生碰撞时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。

每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了碰撞，就要立即停止发送，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。

3、争用期 （contention period）

问题：最晚多久可以发现碰撞？

设总线的端到端的往返时延，即总线上最远端两个站之间的往返时延2τ。

显然，在使用CSMA/CD协议时，一个站不可能同时既发送又接收。因此使用CSMA/CD协议的以太网不可能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信)。

每一个站在自己发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。以太网的这一特点称为发送的不确定性。

发送数据帧期间，刚刚开始的一段时间是危险期，即争用期这段时间，如果争用期内没有发现冲突，可以肯定这次发送能够顺利结束。

以太网的端到端往返时延2称为争用期，又称碰撞窗口(collision window)，一般取51.2μs，经过争用期的考验才能肯定数据发送是否成功。

问题1：冲突后等待时间相同，死锁

解决办法：截断二进制指数类型退避算法TBET

问题2：最短有效帧长， 51.2μs * 10M/s = 512bit = 64B

如果发生冲突，就一定是在发送的前 64 字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于 64 字节。凡长度小于 64 字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。

强化碰撞：
为使每个站都能尽早知道是否发生了碰撞，还采取一种强化碰撞措施。即当发送数据的站一旦发现发生了碰撞时，除立即停止发送数据，还要再继续发送若干比特的人为干扰信号(jamming signal)，以便让所有用户都知道现在已经发生了碰撞。

4，传统以太网的连接方法

传统以太网可使用的传输媒体有四种：

• 铜缆（粗缆或细缆）
• 铜线（双绞线）
• 光缆

这样，以太网就有四种不同的物理层。

5，以太网的信道利用率

一个帧从开始发送，经碰撞后再重传数次，到发送成功且信道转为空闲(即再经过时间  使得信道上无信号在传播)时为止，共需平均时间为 Tav。

令 A 为某个站发送成功的概率，则

$A = P[某个站发送成功] = N*p*(1 – p)^{N – 1}$ (1)

显然，某个站发送失败的概率为 1-A。因此，

$P[争用期为 j 个] = P[发送 j 次失败但下一次成功] = (1 – A)^jA$ (2)

争用期的平均个数等于帧重发的次数 $N_R$：

(3)

$$N_R=\sum_{j=0}^\infty j\cdot(1-A)^j \cdot A=(1-A)/A$$

求出以太网的信道利用率（它又称为归一化吞吐量）为：
(4)

$$s=\frac{T_0}{T_{av}}={T_0\over{a\cdot\tau\cdot N_R+T_0 +\tau}}=\frac{1}{1+a(2\cdot A^{-1}-1)}$$

其中,参数 a 是总线的单程传播时延与帧的发送时延之比。
(5)

$$a={\tau\over T_0}$$

最大信道利用率:

若设法使 A 为最大，则可获得最大的信道利用率。
将(1)式对 p 求极大值，得出当 $p = 1/N$ 时可使 A等于其极大值 $A_{max}$：

(6)

$$A_{max}=[1-{1\over N}]^{N-1}$$
当 $N\to \infty时，A_{max}={1\over e}\approx0.368$

信道利用率的最大值 Smax :

将(6)式中的 Amax 值代入(4)式，即得出信道利用率的最大值 $S_{max}$。
取$A_{max}={1\over e}\approx0.368$ 时，(4)式可简化为：

$S_{max}\approx{1\over {1+4.44 a}}$ $N \to \infty$

若$a\to 0$，则信道利用率的最大值可达到 100%。

基于网络交换机的网络：
使用交换机后，可建立多个并发的通信。允许多个信道同时传输信息，不受CSMA/CD的限制,网络总带宽=n/2*10Mbps，每个连接的带宽为10Mbps ；

例如：
8个端口可建立4个并发通信，总带宽 = (8/2)*10Mbps= 40 Mbps

交换机的两种用法(以10Mbps网络交换机为例)：
1) 端口下接站点：站点独占10Mbps带宽
2) 端口下接网段：网段中所有站点共享10Mbps带宽

交换式以太网的特点：

• 独占传输通道，独占带宽
• 允许多对站点同时通信
• 灵活的接口速度
• 高度的可扩充性和网络延展性
• 易于管理、便于调整网络负载的分布
• 可以与现有网络兼容
• 互联不同标准的局域网

目录

数据链路层（以太网）：

 链路一般分为两种：

以太网的MAC地址：

以太网帧格式

Ethernet_II帧格式

IEEE802.3帧格式

帧格式：

​编辑地址解析协议(ARP)：

免费arp：

代理arp：

目标MAC地址没有怎么办？

什么是单播帧？什么是组播数据帧？什么是广播帧？

单播：

组播：

广播：

---

数据链路层（以太网）：

所有网络层数据都必须封装在链路层以帧为单位进行转发。

 链路一般分为两种：

1、点到点链路:即仅支持2个接口的链路，PPP , DHLC，无虚链路层地址区别不同的接口

2、广播型链路(MA多路访问) ： 允许链路上存在2个以上的接口，所以需要区别不同的接口，那么规定每个以太网接口都要有一个全球唯一但链路有效的MAC地址。

以太网的MAC地址：

以太网帧格式

Ethernet_II帧格式

绝对部分应用使用的帧格式

Ethernet_II帧类型值大于等于1536（0x600），以太网数据帧的长度在64-1518字节之间

 每一层都把上一层当成自己的数据，链路层则把网络层当成自己的数据，网络层把传输层当自己的数据，以此类推，逐层封装。

帧的大小最小为64字节，最大为1518字节。帧的数据大小为46~1500字节。不能小于这个区间，否则这个数据不能成帧。

IEEE802.3帧格式

用于底层协议使用的帧格式

IEEE802.3帧长度字段值小于等于1500（0x05DC）

帧格式：

Length/Type >= 1536(Ox0600)       Ethernet_ll （绝大部分应用传输数据使用的帧格式）
Length/Type <= 1500(Ox05DC)       IEEE802.3   （底层协议使用的帧格式）

帧长度字段大于或等于1536的是Ethernet_II的帧格式

帧长度字段小于或等于1500的是IEEE802.3的帧格式

例：

 下面就是抓包工具抓出来的数据包，帧的长度是316，所以是IEEE802.3格式的数据帧。（帧长度字段小于或等于1500）

地址解析协议(ARP)：

ARP协议：是网络层协议，通过eth II 帧进行工作。

为什么需要ARP地址解析协议？

1、因为我们网络设备在第一次交换数据的时候，没有对方MAC地址。所以我们需要使用ARP来获取MAC地址。

2、发送数据，要在数据链路上转发数据，需要目的的MAC地址。所以我们需要使用ARP来获取目的MAC地址。

3、唯一性，因为IP地址可修改的逻辑地址，仅仅只能做到范围内唯一。而MAC地址，是不可修改的，且是全球唯一性的。

所以，我们要确定数据在网络上转发给唯一的目标设备，就需要IP地址和MAC地址共同作用。英尺我们需要ARP来获取目标MAC地址，来使得我们确定设备的唯一性。

作用：根据已知的IP地址解析获得其对应的MAC地址。没有ARP地址解析协议，互联网就无法正常的工作。

在链路层中，帧的组成需要源MAC地址和目标MAC地址，若没有目标MAC地址，若只知道源IP和目标IP则不能成帧，所以就需要ARP地址解析协议根据已知的IP地址或得相对应的MAC地址，数据帧才能组成，数据才能正常通信。

ARP作用步骤：

请求目标MAC地址

封装内容：

1、硬件类型：以太网

2、协议类型：IPv4（0x0800）

3、操作的动作：请求（1）/回应（2）

4、发送者信息：MAC地址 和 IP地址

5、接受者信息：MAC地址 和 IP地址

ARP代理：解决广播无法到达ARP请求

免费ARP：解决Ip地址冲突的检测技术

免费arp：

1、用于地址冲突检测，当接口地址变更时可以用免费arp做地址冲突检测，测试同广播域是否存在相同的IP地址。

2、用于刷新其他主机的ARP缓存，接口MAC地址变更时发送免费ARP，用于刷新链路其他接口的ARP缓存。

IP地址变化和MAC地址变化，都会触发免费arp的行为。但是处理机制不一样。

原理：当修改接口地址时例如修改成1.1.1.3，该接口就会用arp发送广播问谁是1.1.1.3，若无回应，则代表地址无冲突，若出现回应（应答是单播），就代表该广播域出现相同地址，该IP地址存在冲突。

代理arp：

PC在没有设置网关时，访问其他的网段的主机，对目标地址发起arp请求。

如果路由器开启了arp代理，并拥有DIP（目标地址）的路由信息，则回应arp应答。

目标MAC地址没有怎么办？

1、查自身的ARP缓存表（有缓存时间，时间过了就会清空缓存表），是否存在DIP的对应MAC地址信息

例：ARP缓存表

2、如果不存在目标IP地址对应的MAC信息，则发送ARP请求报文。

以下是ARP请求报文：

3、如果ARP缓存表中存在目标地址(DIP)的MAC地址，则直接发送数据

什么是单播帧？什么是组播数据帧？什么是广播帧？

单播：

DMAC地址第8bit等于0的就是单播帧

组播：

DMAC地址的第8bit等于1就是组播帧

广播：

DMAC地址全为1的就是广播帧

知道范围内，不知道目标是谁，发送一份数据 一对多

2、以太网工作原理

2.2、以太网数据帧

OSI数据链路层作为七层模型的第2层负责把上面传的数据封装经物理层传出去，也就是在整个数据进行打包的最后一道工序，好比打包完成准备装车发送一样。数据帧是什么结构？有什么功能？
EthernetⅡ帧，以太网中大多数的数据帧使用的是EthernetⅡ格式。
前导码：由7字节同步码和1字节帧开始定界符组成。7字节同步码作用使接收端的适配器在接收 MAC 帧时能够迅速调整时钟频率，使它和发送端的频率相同，这个比方作练习乐器时，先调好节拍器，心中嘀···嗒···嘀···嗒数好节拍。

1字节帧首定界符，SFD的值为10101011，作用：作为帧开始的信号，SFD提醒接收站，这是最后一次进行同步的机会，最后两个比特提醒接收方准备接收，接下来的字段是目的地址。

目标MAC地址：是目的MAC地址。DestinationMAC字段长度为6个字节，标识帧的接收者，接收方的网络适配器的物理地址（MAC 地址）。

源MAC地址：发送方的标识，SourceMAC字段长度为6个字节网络适配器的物理地址（MAC 地址）。

类型字段：于标识数据字段中包含的高层协议，该字段长度为2个字节。类型字段取值为0x0800的帧代表IP协议帧；类型字段取值为0806的帧代表ARP协议帧。

数据：也称为效载荷，表示交付给上层的数据。以太网帧数据长度最小为 46 字节，最大为 1500 字节。如果不足 46 字节时，会填充到最小长度。最大值也叫最大传输单元（MTU）。

来自应用层数据在传输层分段，网络层分组，添加目标MAC地址和源MAC地址及类型后封装成的数据。

帧校验序列 FCS：检测该帧是否出现差错，占 4 个字节（32 比特）。发送方计算帧的循环冗余码校验（CRC）值，把这个值写到帧里。接收方计算机重新计算 CRC，与 FCS 字段的值进行比较。如果两个值不相同，则表示传输过程中发生了数据丢失或改变。这时，就需要重新传输这一帧。

查看网络抓包的EthernetⅡ帧，通过上图我们能看到EthernetⅡ帧的结构。

常见帧的类型字段：

序号	类型字段
1	0x0800 表示该帧的上层封装的是IP协议
2	0x0806 表示该帧的上层封装的是ARP协议
3	0x86DD 表示该帧的上层封装的是IPv6协议
4	0x8847（单）/8848（组）表示该帧的上层封装的是MPLS协议
5	0x8864/8864 表示该帧的上层封装的是PPPoE协议
6	0x8809 表示该帧的上层封装的是LACP协议

2.3、数据帧传输

EthernetⅡ帧报文加入源MAC地址和目的地址，实现在以太网的通信，MAC地址是厂商在生产设备时，写入网卡的编号到芯片里，用于标识硬件设备。交换机转发过滤表中收录通过的数据信号中的MAC地址，对应数据帧的出入接口。

当目的地址与交换机的转发过滤表MAC地址符合时，就允许数据帧从对应接口接收或转发，没有就放弃，MAC地址的第一字节的第8比特是0表示是唯一的目的地址，一对一发送，也就是单播。

MAC地址的第一字节的第8比特是1表示是组播，组播是有选择性的广播，不是对全体传送数据，而是对加入的组播的多个节点发送数据。

目的MAC地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF时，表示对以太网内所有节点都发送，称为广播。广播方式会产生大量流量，导致带宽占率过高，会挤占其它通信的通过带宽。

以太网网卡的工作原理：从PCI总线接收到IP数据包，重新打包成最大1518B，最小64B的帧。添加源MAC地址和数据包里面的协议类型(IPv4类型、IPv6类型、ARP类型等），然后查找目标MAC地址，发出一个ARP包，其MAC帧的目标地址是广播地址，获得对应IP的MAC地址，加入帧。
网卡自动识别所连接的交换机，按照物理层的编码规则(10Based-T的NRZ编码或100based-T的曼彻斯特编码)把数据编码，再变为模拟信号把数据送出去。

总结：EthernetⅡ帧工作在2层，第三层是路由器使用IP地址，设定好起点和终点，第二层数据帧的MAC地址的设定，则是整个线路中每个区间（节点之间）的起点和终点。这对于后面理解每一跳很重要。

2.4、交换机的工作原理

交换机收到这个数据帧，把数据帧中的源MAC地址与收到这个帧的端口（端口编号）与MAC地址记录表里面去，然后交换机把该数据帧从与目标MAC地址对应的端口发送出去。如果找不到目标MAC地址，就向所有的端口发送（不包括源端口），以广播方式发送，其它主机网卡收到这一数据帧后，读取目标MAC地址与的MAC地址对比，不是就丢弃，如果是就回应自己的MAC地址，交换机收录接收的MAC和对应端口号。

交换机三种交换模式：

• Cut-Through(快速交换)

  交换机接收到前目的地址即开始转发过程
  延迟小
  交换机不检测错误

• Store-and-Forward（存储转发）

  交换机接收完整的数据帧后开始转发过程
  延迟取决于数据帧长度
  交换机检测错误，错误的包将被丢弃

• Fragment-free（分段过滤）

  交换机接收完数据包的前64字节（一个最短帧长度），然后根据头信息查表转发
  交换机检查前64字节的错误，一旦发现错误将丢弃。

交换机节点端口的协商技术
终端设备的网卡自动与交换机接口进行协商，我是采用100 Base-TX全双工方式，你呢？交换机接口收到，都采用是快速以太网IEEE802.3u就按照100 Base-TX这个标准发送数据，如果不是，采用最低标准。

交换机自适应技术
这个技术对于一些分不清用平行线还是用交差线的网友，就省了很多麻烦。一般我们常同种设备用交差线，比如主机与主机，交换机与交换机之间。不同设备用平行线，如主机与交换机、主机与路由器、路由器与交换机之间。
现在一些新的交换机采用智能MDI/MDIX，端口MDI/MDIX自动适应能自动识别平行线与交差线，用户不管采用普通网线或者交叉网线均可以正确连接设备。

交换机MDI端口类型
MDI是指通过收发器发送的100BASE-T信号，即100BASE-TX、FX、T4或T2信号。MDI端口需要分清双绞线的接法。

2.5、网线的分类

交叉网线接法和平行网线的接法

网线以CAT作为前面标识，后面部分UTP表示非屏蔽、FTP表示单屏蔽、SFTP表示双屏蔽。

我们常见的有四种，五类网线、超五类网线、六类网线、超六类网线，通过标识来识别CAT.5五类网线、CAT.6六类网线，在标识里带e的就超类，CAT.5e超五类网线、超六类网线的标识多了一个a，CAT.6ae超六类网线。

这几种线的不同之处：标准的超五类网线线径是0.51毫米，六类网线线径是0.57mm，超六类网线的线径则是0.58mm，超七类网线的线径则是0.62mm。超六类网线中有一根塑料的十字骨架用分隔4组芯线，减少线对之间的信号串扰。、FTP表示单屏蔽、SFTP表示双屏蔽，也是用来隔离信号的干扰，确保数据准确、安全地传输。
网线芯线线径的粗细有什么好处？芯线的铜芯越粗它的电阻就越小，传输效率就越高。五类网线的适用性看下图：

类型	5类线	超5类线	6类线	超6类线	7类线
作用	用于百兆网络	用于千兆网络	稳定千兆网络	支持万兆网络	稳定万兆网络
传输频率	100MHZ	100MHZ	250MHZ	500MHZ	600MHZ
最大传输速度	100Mbps	1000Mbps	1000Mbps	10000Mbps	10000Mbps

2.6、千兆以太网

千兆以太网已经发展成为主流网络技术，取代ATM技术，成为城域网建设的主力军。

IEEE802.3工作组建立了802.3z和802.3ab千兆位以太网工作组，其任务是开发适应不同需求的千兆位以太网标准。该标准支持全双工和半双工1000Mbps，相应的操作采用IEEE 802.3以太网的帧格式和CSMA/CD介质访问控制方法。

以吉比特每秒速率进行以太网帧传输技术的术语，由IEEE 802.3-2005标准定义。千兆以太网和大量使用的以太网与快速以太网完全兼容，并使用了原以太网标准所规定的全部技术规范，其中包括CSMA/CD协议、以太网帧、全双工、流量控制以及IEEE802.3标准中所定义的管理对象。作为以太网的一个组成部分，千兆以太网也支持流量管理技术，它保证在以太网上的服务质量，这些技术包括IEEE 802.1P第二层优先级、第三层优先级的QoS编码位、特别服务和资源预留协议（RSVP）。

2.6.1、千兆位以太网标准主要四种类型的传输介质

• 单模光纤；
• 多模光纤上的长波激光（称为1000BaseLX）、多模光纤上的短波激光（称为1000BaseSX）；
• 1000BaseCX介质，该介质可在均衡屏蔽的150欧姆铜缆上传输。
• 1000BASE-T

单模光纤使用1000BASE-LX，LX 代表长波长，长波长激光(1310nm)的单模光缆标准时，使用8B/10B编码解码方式，最大传输距离为5000米。

多模光纤使用1000BASE-LX多模式光纤和1000BaseSX多模式光纤方式，其中1000BaseSX中，短波长激光(850nm)，芯线为50微米时传输距离550米。

1000BASE-CX对应于802.3z标准，采用的是150Ω平衡屏蔽双绞线（STP）。最大传输距离25米，使用9芯D型连接器连接电缆。1000BASE-CX采用8B/10B编码方式。1000BASE-CX适用于交换机之间的连接，尤其适用于主干交换机和主服务器之间的短距离连接。

1000BASE-T 1Gbit/s 使用超五类非屏蔽双绞线或6类非屏蔽双绞线，最大的传输距离100米。00BASE-T不支持8B/10B编码方式，而是采用更加复杂的编码方式。

2.6.2、千兆以太网传输速率

千兆以太网传输速率1Gbps，bps是数据传输速率的常用单位(又称为比特率每秒多少比特)。数字信息流的基本单位是bit（比特），时间的基本单位是s（秒）。

1字节（Bytes)＝8比特（bit）
1Mbit/s=1024Kbit/s=1024/8KBytes/s=128KBytes/s

千兆网比原以太网与快速以太网具有带宽更高，千兆网络的理论带宽是以Gbps进行网络传输，网络中常用理论上传输数据的最高速率来作为带宽，指在单位时间（一般指的是1秒钟）内能传输的数据量。可以想象成为一根水管，直径越大越好，单位时间内通过的水流就越多。

在实际用户使用中，很多软件使用的是以字节为单位，所以在显示时会出现与接入速度不同。运营商使用的是bps(每秒多少比特)这个单位以比特计算传输速率，用户的软件比如下载软件使用字节(每秒多少字节)来运算，根据1字节等于8比特（1Byte=8bit）来计算，这个公式为：

宽带理论速率Bytes/s=bps/8s （1Bps每8秒传送1Byte数据）
1000Mbps的理论下载速度是：
1000Mbps / 8 ＝125MBytes/s