网络协议与网络安全》第03讲以太网技术.ppt

网络协议NetworkProtocols与NetworkSecurity网络安全 第三讲以太网技术 第三讲以太网技术 1 主要内容 以太网简介以太网与Internet OSICSMA CD原理以太网技术及其发展以太网相关技术以太网技术标准 第三讲以太网技术 2 以太网简介 以太网Ethernet1972年 RobertMetcalfe博士在Xerox公司PARC研究中心试验了第一个2 94Mbps以太网原型系统AltoAlohaNetwork 实现不同计算机系统之间的互连 并共享打印机设备1973年 Metcalfe将自己的系统更名为以太网 Ethernet 并指出该设计不局限于PARC的Alto计算机互连 也适用于其它计算机系统1979年 Metcalfe成立3Com公司 研制出以太网网卡 NIC 1980年 DEC Intel Xerox联合研发了10M以太网1 0规范1982年 发布以太网2 0规范 EthernetV2 1983年 IEEE采纳并发布以太网正式标准802 3以太网分层结构 数据链路层介质访问控制子层 MAC MediaAccessControl 逻辑链路控制子层 LLC LogicLinkControl 物理层 第三讲以太网技术 3 以太网层次结构 第三讲以太网技术 4 MAC LLC帧结构 两种 第三讲以太网技术 5 CSMA CD算法 CSMA CD带冲突检测的载波侦听多址访问Carrier SenseMultipleAccesswithCollisionDetection用 载波侦听 方法检查信道是否空闲 若空闲 进入下一步 若忙 等待并继续监测 发送数据 同时检测信道冲突 若成功发送完毕 未发生冲突 完成 若遇冲突 进入下一步 中止本次发送 进入下一步 等待一段随机时间 返回第1步 第三讲以太网技术 6 以太网帧发送的 微观特性 设 站点相距1Km 数据传输速率100Mbps则 报文长度 500bits 64bytes WHY 第三讲以太网技术 7 发送碰撞图解 发送数据帧的站点 在发送数据帧后至多经过2 就可以知道该帧是否发生了碰撞 第三讲以太网技术 8 以太网技术发展 第一阶段 同轴电缆 CoaxCable 第二阶段 集线器 Hub 第三阶段 二层交换机 SwitchHub 第四阶段 三层交换机 Switch 速率 介质 联网方式 吞吐能力 网络规模 安全性 QoS 功能 第三讲以太网技术 9 第一阶段 同轴电缆 同轴电缆 CoaxCable 存在问题和缺陷 线路的布局受到较大制约 难以灵活调整 增加设备时T形接头制作难度较大 要求较高 且容易损坏 还容易造成线路连接不良 严重的将造成断线 同轴电缆成本较高 受限于同轴电缆长度 网络覆盖的范围十分有限 同轴电缆本身是 单点故障 易发点 随着通信速率的提高 同轴电缆的通信效率会大大降低 随着线路上设备数的增多 冲突增加 将导致网络通信效率急剧下降 最终可能引起瘫痪 10Base2 细缆 10Base5 粗缆 第三讲以太网技术 10 第二阶段 集线器 集线器 Hub 主要改进 联网方式 HUB的引入速率提高 FastEthernet 快速以太网 100M传输介质 UTP 非屏蔽双绞线通信方式 FullDuplex 全双工 注意避免冲突的条件 10BaseT100BaseT 第三讲以太网技术 11 以太网冲突 碰撞 域 第三讲以太网技术 12 第三阶段 二层交换机 二层交换机 SwitchHub C1 A1 C2 A2 C3 A3 C4 A4 转发表 思考 当一个端口上连接另一个交换机时 转发表如何设计 主要改进 有效减少碰撞 提高利用率 扩大联网规模不同速率端口互连 适配能力 反而失去以太网 天生 的流控能力 第三讲以太网技术 13 二层交换机 网桥 网桥Bridge 第三讲以太网技术 14 存储转发与切入转发 存储转发 Store and Forward 网络中继设备接收完整报文解析 排队并转发到目的端口 线路 切入转发 Cut Through 网络中继设备接收到地址字段后 立即解析转接到目的端口 直通式 转发 比较 实现机制 转发延迟 可靠传输 流量管理 第三讲以太网技术 15 广播风暴与死锁环路 广播风暴 BroadcastStorm 共享网络中大量设备进行广播死锁环路 DeadlockLoop Bridge Bridge 第三讲以太网技术 16 第四阶段 三层交换机 三层交换机 Layer3Switch IPSwitch 三层交换机已经不是 纯粹 的以太网交换机了 思考 IP交换机与路由器有什么区别 IP和MAC地址对的发现 ARP协议 AddressResolutionProtocol 地址解析协议 主机A主机B主机C 主机A 192 168 1 3的MAC地址是什么 MAC ff ff ff ff ff ff 主机C192 168 1 3的MAC地址是03 aa 01 75 c3 06 第三讲以太网技术 17 局域网标准802系列 IEEE802 1通用网络概念及网桥IEEE802 2逻辑链路控制IEEE802 3以太网CSMA CD复用方法及物理层规定IEEE802 4令牌总线结构和访问方法及物理层规定IEEE802 5令牌环访问方法及物理层规定IEEE802 6城域网的访问方法及物理层规定IEEE802 7宽带局域网IEEE802 8光纤局域网IEEE802 9ISDN局域网IEEE802 10网络安全IEEE802 11无线局域网IEEE802 12优先高速局域网 100Mbps IEEE802 13有线电视 Cable TV 第三讲以太网技术 18 以太网802 3标准及其发展轨迹 IEEE802 3 工作组 标准系列802 3 传统以太网10Base 2 10M粗缆总线10Base 5 10M细缆总线1Base 5 1M总线 短暂的后退 10Base T 10M星形双绞线802 3u 100M 快速以太网 FastEthernet 100Base TX UTP5100Base T4 UTP3100Base FX OpticalFiber802 3z 1000M 1G 千兆以太网 GigabitEthernet 1000Base SX 短波长光传输1000Base LX 长波长光传输1000Base T 五类线传输802 3ae 基于光缆的万兆以太网 10G 10GBase X10GBase R10GBase W802 3an 基于铜缆的万兆以太网10GBase T802 3ba 包含两个速度的规范 每种速度提供一组物理接口40G 1m交换机背板链路 10m铜缆链路和100m多模光纤链路标准100G 10m铜缆链路 100m多模光纤链路和10Km 40Km单模光纤链路标准 第三讲以太网技术 19 Ethernetover Anything EthernetoverFiber 光纤以太网直接在光纤上传输以太网 用于城区的短距离传送 70公里 EthernetoverSDH RPR ResilientPacketRing 以太网IEEE802 17标准使以太网业务能够借助SDH环路网络传输几千公里EthernetoverDWDM CWDM 波分复用以太网使以太网可以通过多个波长光波在一根光纤上传送EthernetoverSONET 同步光网以太网万兆以太网与SONETOC 192帧结构的融合 可以与SONET SDH设备一起运行 保护了传统基础设施投资 可通过城域网提供端到端以太网EthernetoverPON EPON EthernetPON 和GPON GigabitPON EPON是点到多点光以太网 以较低成本提供