s4-4 以太网概述

2019/03/15 21:02
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以太网所处的位置

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以太网的发展史
1973 Robert Metcalfe及其同事设计了以太网雏形(施乐公司)
1980 DIX发布最早的以太网标准,开放标准
1985 IEEE802.3对以太网作了小的修改,基本一致,兼容
1995 IEEE宣布了100Mbps以太网标准
1998
吉比特以太网标准(1000M)
1999
2002 IEEE通过了10Gbps以太网标准

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Robert Metcalfe梅特卡夫 (专栏作家、投资家)
1969 MIT本科毕业,双学位
1970 哈佛大学硕士学位
1973 PhD,哈佛大学
(第二次通过答辩,以ALOHA为基础)
Xerox 工作
May 22, 1973 ,以太网诞生日
November 11, 1973 (David Boggs)
1979 离开施乐,创建3COM
1990 被迫离开3COM

 

2 种以太网
经典以太网
3M~10Mbps
不再使用


交换式以太网
10M,100M,1G
广泛使用

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IEEE以太网命名规则
10Base2(IEEE 802.3a)
–10:传输带宽(单位Mbps)
–Base:基带传输
–2(或5):支持的分段长度(100米为单位,四舍五入)


10Base-TX(IEEE 802.3X)
–T:铜制非屏蔽双绞线
–F:表示光缆

 

以太网线缆

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以太网连接方式的比较图示

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10Base-T的拓扑结构

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物理连接是星型/扩展星型结构
逻辑上是总线结构(站点争用总线)

 

10BaseT的特点
与同轴电缆相比的优点
安装成本大大降低
即插即用,组网灵活
星型结构,故障隔离
适于大批量制造
具有开放式标准的互操作能力
问题
多用户共享一条10M速率信道

 

 

以太网编码
以太网采用曼彻斯特编码
1:高电压到低电压
0:低电压到高电压
电压值
• +0.85 volt: high signal
• -0.85 volt: low signal
• 0 volt: DC value
差分曼彻斯特编码(802.5采用)

曼彻斯特编码

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IEEE 802.3/以太网MAC子层协议
IEEE802.3协议描述了运行在各种介质上1 Mb/s~10 Mb/s的1-持续CSMA/CD协议的局域网标准。
很多人对以太网和IEEE802.3不加区分,但二者确有差别(如帧格式)。

 

以太网工作站接收数据流程

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以太网介质访问控制技术(CSMA/CD)

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二进制指数后退算法
发送方在检测到冲突后,双方(或多方)都将延时一段时间,
那么这段时间到底是多长?
冲突检测到后,时间被分成离散的时隙
时隙的长度等于信号在介质上来回传输时间(51.2µs )
一般地,i 次冲突后,等待的时隙数将从(0~2 i -1) )× ×51.2μs中
随机选择。

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二进制指数后退算法的优化
以上讨论的都是发送方怎样避免冲突,或冲突后怎样再次成功地发送。
但是,一旦成功发送后,接收方如需发确认帧,其中又有争用信道的问题。如把一次成功发送后的第一个时隙留给接收方,则可及时收到确认帧。

 

经典以太网

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交换式以太网

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100Mbps以太网——802.3u
改进10Mbps以太网
要求:兼容性、成本、标准化
基本思想:保留原有的帧格式、接口和过程规则,将位时间
降为10ns(原100ns),电缆最大长度降到10分之一(原
2500米)。

 

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4B/5B Encoding

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FDDI—无可奈何花落去

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千兆位以太网(吉比特以太网,GE)——802.3z
园区网的技术发展
FDDI 100M
ATM 155M/622M/2.4G
GE 1000M(1G)
与现有10M/100M以太网技术的兼容性P241
FDDI和ATM不兼容,需要改变帧格式
千兆位以太网兼容
速率提高带来的冲突检测问题以及解决办法
只在半双工的模式下才会遇到

 

以太网回顾
强大的生命力
简单性和灵活性
易于维护
支持TCP/IP,互联容易
善于借鉴:4B/5B,8B/10B……
KISS:Keep It Simple,Stupid(大智若愚)
乔布斯:stay hungry,stay foolish

 

以太网是多路访问协议的实现:CSMA/CD
二进制指数回退算法,降低了再次冲突的可能
以太网类型
• 经典以太网
• 交换式以太网
以太网具有强大的生命力

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