《企业局域网》全套PPT电子课件教案-第6章 吉以太网.ppt

第 6 章 吉以太网 数据链路层 物理层 802.2逻辑链路控制层 802.3/802.3u/802.3z/80 2.3ab、csma/cd 802.4令牌总线 802.5令牌环 llc子层 mac子层 物理介质 物理介质连接设备 pma 物理收发信号 pls 介质接入 单元mau 接入单元接口 aui 802.6 城域网 更高层 同轴电缆双绞线光纤 以太网结构和ieee802标准 7.1 传统以太网 n传统以太网是速率在10mbps的以太网。在物 理层，传统以太网以下4种常用的传输介质 传统以太网的mac层协议主要包括mac帧格式、csma/cd协议 等内容，与百兆、吉兆以太网的mac层大同小异。 n采用集线器的共享式以太网本质上工作在半双工方式下 ，它需要利用csma/cd协议实现信道检测、冲突检测 和冲突解决等功能。 n网络的最大传输距离（即冲突域跨距）与帧在传输介质 上的传输速率成正比，与数据传输速率近似成反比。（ s=(fmin/r-tx）v/2)因此选用光纤作为传输介质有利于 提高以太网的覆盖范围。另一方面，当以太网从 10mbps升级到100mbps 甚至1000mbps时，如果仍采 用csma/cd机制，则会大大降低传输介质覆盖的范围 。 n采用全双工以太网可以解决此问题，全双工以太网不仅 能扩大传输介质覆盖的地理范围，还能提高系统总带宽 。 附：数据传输方向 图（a)单工、图(b) 半双工、图(c)全双工通信 7.2 百兆以太网 n19931995年ieee制定了100兆比特以太网标准ieee 802.3u，它保留了传统以太网的mac帧格式、接口以及 程序规则，这有利于与传统以太网构成的lan相兼容。 n100base t4不能实现全双工通信， 100base tx 、 100base fx可以实现全双工通信（100base fx也可在半 双工下工作，此时光缆的最大区间长度受csma/cd冲突域跨 距的限制只有412米。） n采用全双工以太网技术后，端口间两对双绞线或两根光 纤可以同时接收和发送数据帧，不再受csmacd机 制的影响，端口上既没有载波侦听的机制，也不需要冲 突检测和冲突解决，从交换机的端口a到端口b转发数 据帧时，不必在乎是否会发生帧的冲突，而是可以无阻 塞地实现全线速同时收发。此时，传输介质的最大区间 长度就只受数字信号长距离传输失真度的影响，从而可 能大大提高地理覆盖范围。同时传输链路的带宽提高了 一倍。 n 在全双工方式下，交换机的系统总带宽提高到端口速 率与端口数目之乘积的水平。而在半双工方式下，交换 机的系统总带宽虽然比共享方式要高，但却是全双工方 式下系统总带宽的一半。 企业园区网组网实例 n 楼宇内部在综合布线时一般采用双绞线介质，如果楼宇内设备间 之间的距离超过100m则采用光纤布线，以便实施100basefx 等基于光纤的技术。当然，楼宇之间的默认布线介质就是光纤， 因为此时100m显然距离太短。 n在共享式以太网中，如100baset4，采用集线器；在交换式 以太网中，如100basetx或100base-fx，采用交换机。 n100base-fx端口较多的交换机常常用做中心交换机，中心交换 机不仅连接着近距离的许多100 basetx站点， 还通过光纤 连接着远距离的其他楼宇或设备间的100basefx站点。 n只有一个或两个100basefx端口而具有多个100basetx端 口的百兆交换机通常用做桌面交换机。该交换机的100base tx端口用来连接具有百兆网卡的服务器或用户工作站， 而 100basefx端口则用来通过光纤连接到远程中心交换机对应 的 n100basefx端口上。由于需要连接的中心交换机数目有限， 所以桌面交换机不需要太多的100 basefx端口。 7.3 吉以太网技术 n目前，千兆以太网已经发展成为主流网络技术。大到成 千上万人的大型企业，小到几十人的中小型企业，在建 设企业局域网时都会把千兆以太网技术作为首选的高速 网络技术。千兆以太网技术甚至正在取代atm技术，成 为城域网接入的主要接口。 n千兆以太网是建立在以太网标准基础之上的技术。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 利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 ieee 802.3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）。 n千兆以太网国际标准 1998年6月，正式批准ieee 802.3z标准； 1999年6月，正式批准ieee 802.3ab标准(即1000base-t)，可 以把双绞线用于千兆以太网中。 吉以太网规规范传输传输 介质类质类 型最大连连接距离（m） 1000base-lx （8023z） 62.5m多模光纤纤550 50m多模光纤纤550 10m单单模光纤纤5000 1000base-sx (802.3z) 62.5m多模光纤纤220 50m多模光纤纤500 1000base-cx (802.3z) 屏蔽铜缆铜缆25 1000base-t (802.3ab) 5类类、超5类类、6类类 utp 100 千兆以太网的主要特点： 1千兆位以太网提供完美无缺的迁移途径，充分保护在 现有网络基础设施上的投资。千兆位以太网将保留ieee 802.3和以太网帧格式以及802.3受管理的对象规格，从而使 企业能够在升级至千兆性能的同时，保留现有的线缆、操作 系统、协议、桌面应用程序和网络管理战略与工具； 2千兆位以太网相对于原有的快速以太网、fddi、 atm等主干网解决方案，提供了一条最佳的路径。是改善交 换机与交换机之间骨干连接和交换机与服务器之间连接的可 靠、经济的途径。网络设计人员能够建立有效使用高速、关 键任务的应用程序和文件备份的高速基础设施。网络管理人 员能为用户提供对internet、intranet、城域网与广域网的更 快速的访问。 3ieee 802.3工作组建立了802.3z和802.3ab千兆位以 太网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 。千兆位以太网还与10baset和100baset向后兼容。千兆 位以太网填补了802.3以太网/快速以太网标准的不足。 千兆以太网的构建 n千兆以太网络是由千兆交换机、千兆网卡、综 合布线系统等构成的。千兆交换机构成了网络 的骨干部分，千兆网卡安插在服务器上，通过 布线系统与交换机相连，千兆交换机下面还可 连接许多百兆交换机，百兆交换机连接工作站 ，这就是所谓的“百兆到桌面”。在有些专业图 形制作、视频点播应用中，还可能会用到“千 兆到桌面”，及用千兆交换机联到插有千兆网 卡的工作站上，满足了特殊应用下对高带宽的 需求。 如何升级至千兆以太网 n 把10m、100m网络升级至千兆，最主要的 是综合布线条件。千兆以太网指的是网络主干 的带宽，要求主干布线系统必须满足千兆以太 网的要求。如果原来的网络覆盖距离相隔几百 米至几公里的多幢建筑物，则原来的主干布线 一般采用的是多模或单模光纤，能够满足千兆 主干的要求，可以不必重新敷设光纤了。在建 筑物之间的距离小于550米的情况下，一般敷 设价格相对低廉的多模光纤就可以满足千兆以 太网的需要。 n如果原来的网络只覆盖了一幢建筑，而且最远 的网络节点与网络中心的距离不超过100米， 则可以利用原来的5类或超5类布线系统。如果 原来的布线系统达不到5类标准，或者采用了 总线型布线系统而不是星型布线系统，则必须 重新布5类线。 n升级至千兆以太网，还要将网络主干交换机升 级至千兆，以提高网络主干所能承受的数据流 量，从而达到加快网络速度的目的。以前的百 兆交换机作为分支交换机，以前的集线器则可 以在布线点不足的地方使用。目前千兆交换机 的产品已经很多，可以根据网络的要求和预算 等实际情况选择。 n网络上的服务器需要吞吐大量的数据，如果网络 主干升级至千兆，但是服务器网卡还停留在百兆 的水平上，服务器网卡就会成为网络的瓶颈，必 须使用千兆网卡才能消除这个瓶颈，解决方法是 在原来的服务器上添加千兆网卡。注意应该优先 选购64位pci的千兆网卡，其性能比普通pci千兆 网卡高一些。千兆网卡可以根据网络的要求和预 算等实际情况选择。 n网络主干升级了，网络的分支也应随之升级。如 果原来的用户计算机已经安装了10m/100m自适 应网卡，则可以不必升级网卡，只要将网卡接到 百兆交换机上就可以了；如果原来使用的是 10mbps网卡，则需要将网卡更换为10m/100m自 适应网卡，这样才能提高工作站访问服务器的速 度。 1000mbps以太网拓扑结构 pcpcpcpcpc 服务器 1000m交换机 100/1000m交换机 10/100m交换机 100m集线器 吉以太网应用实例 10g以太网简介 n2002年6月ieee发布了1ogbit/s （10吉比特）以太网 标准ieee 802.ae。 n随着ieee 802.ae标准的发布，为以太网注入了新的活 力， 10吉比特以太网可靠性高，成本低。不但能满足 数据通信高性能的要求，而且还解决了以往以太网不能 提供高质量的多媒体应用所需的qos的问题，作用距离 较传统以太网也大大提高，因此可以将以太网的应用范 围扩展到广域网，并且性能优良，传输容量大，安装简 单。同时网络管理功能简单，减少了培训和管理的费用 ，因此有着广泛的应用前景。 7.4 吉以太网交换机 n吉以太网交换机所采用的传输介质有光纤、双 绞线两种，对应的接口为“sc”和“rj45”接口 两种。下图所示的就是两款千兆以太网交换机 产品示意图。 n10g以太网交换机：主要是为了适应当今10千兆以太网络 的接入，它一般是用于骨干网段上，采用的传输介质为光 纤，其接口方式也就相应为光纤接口。因为目前10g以 太网技术还处于研发初级阶段，价格也非常昂贵（一般要 2-9万美元），所以10g以太网在各用户的实际应用还不 是很普遍。下图所示的是一款10g以太网交换机产品示意 图，从图中可以看出，它全采用光纤接口。 7.5 吉以太网与其他高速网络技术的比较 目前可采用的高速局域网网络技术主要有： gigabit ethernet(吉以太网)，速率为1000mbps。 atm(异步交换模式)，速率为622mbps或155mbps。 fddi(光纤分布式数据接口)，速率为100mbps。 nfddi的数掘传输速率