互联网体系课件：第6课 以太网通信标准及其访问机制

第五课以太网通信标准及其访问机制引入计算机网络分为两类：采用点到点连接的网络和采用广播信道的网络。在所有广播网络中，关键的问题是：当信道的使用产生竞争时，如何分配信道的使用权？学习目标1、什么是局域网？2、LAN中的常见传输方式？3、局域网的媒体访问控制方法有几种？4、IEE802标准5、局域网的类型及其各自的特点？6、选择通信协议？学习完本课程，您应该能够：课程内容

局域网的特点LAN中的传输方式局域网的媒体访问控制方法局域网的类型通信协议及其选择学习重、难点分析重点：LAN中的传输方式通信协议及其选择难点：局域网的媒体访问控制方法1、局域网的定义与发展过程

在较小的地理范围内，利用通信线路将许多数据设备连接起来，实现彼此之间的数据传输和资源共享的系统称为局域网。它的发展—般分为三个阶段：（1）60年代末至70年代初是萌芽阶段。（2）70年代中期是局域网发展的一个重要阶段。

（3）80年代初期是局域网走向大发展的时期。利用光导纤维作为通信介质构成的高速主干环网，是目前许多局域网系统采用的一种结构形式。

局域网概述2、局域网特点（1）地理范围有限。（2）通信速率高。（3）可采用多种通信介质。（4）可靠性较高。由局域网本身的特点决定局域网具有以下优点：（1）能够方便地共享网内资源，包括主机、外部设备、软件、数据；（2）便于系统扩展；（3）提高了系统的可靠性、可用性、可维护性；（4）各设备位置可以灵活地调整和改变；（5）有较快的响应速度（数据传输率较高）。

局域网的应用

计算机局域网所具有的这些优点决定了它在社会各个领域有着广泛的应用，它可以用于办公自动化、工业生产自动化、企业管理信息系统、生产过程实时控制、军事指挥和控制系统、辅助教学系统、医疗管理系统、银行系统、软件开发系统和商业系统等方面，其中主要作用如下：1.办公自动化2.工业生产自动化

3.应用于教育领域

4.计算机协同工作技术

共享媒体访问控制方法（1）媒体访问控制局域网技术中的共享并不意味着多个帧可以同时传输，在帧的传输过程中发送计算机独占整个电缆为了确保传输媒体的访问和使用，实现对多结点使用共享媒体接收和发送数据的控制，连接到网络上的设备都必须遵守一定的规则（非中央控制）。

共享媒体访问控制方法（2）带冲突检测的多路存取载波侦听CSMA/CD载波侦听：计算机在传输帧以前要检测总线上的载波，等待以太网空闲。冲突检测与重发:如果两台计算机同时传输,冲突就会发生;计算机将使用指数重发来选择哪台计算机传输.每台计算机在重发之前要延迟一段随机时间,并在随后的冲突后,延迟加倍。CSMA/CD的规则如下：（1）若信道空闲，则发送信息帧，否则转第（2）步；

（2）若信道忙，一直监听直到信道空闲，然后立即传输；（3）若在传输过程中监听到冲突，则发出一个短小的人为干扰信号，让所有的站点都知道发生了冲突并停止传输；（4）发完人为干扰信号后等待一个随机时间，再次尝试传输（从第（1）步开始重复）。

共享媒体访问控制方法（3）带冲突检测的多路存取载波侦听CSMA/CD为了确保冲突在数据发送完毕前到达所有的计算机，必须规定最大电缆长度和最小帧尺寸。

共享媒体访问控制方法（4）防止冲突的多路存取载波侦听CSMA/CA当数据传输速率或发送数据功率较小的情况下，远方的设备不能（及时）检测到冲突。在发送数据前，用一个特殊的短消息来预定介质。邻近的计算机会把回答控制消息传到更远的地方。

共享媒体访问控制方法（5）控制令牌

令牌代表着一种权利，只有占有令牌才能发送数据。令牌占有者只能发送一帧（帧特别短时，可以连续发送几帧），然后必须释放令牌，传给下一站。因为任一时刻只有一个站点拥有令牌，所以不会发生冲突局域网标准IEEE802是主要的局域网标准，该标准所描述的局域网通过共享的传输介质通信。IEEE802标准包括局域网参考模型与各层协议。物理层是必须的，它负责处理机械、电气、功能和过程方面的特性，以建立、维持和撤消物理链路。数据链路层也是必须的，它负责把不可靠的传输信道改造成可靠的传输信道，采用差错检测和帧确认技术，传送带有校验信息的数据帧。

IEEE为美国电气电子工程师协会简称。IEEE为局域网制订了多种标准，这些标准统称为IEEE802标准，主要包括以下内容：

1)IEEE802.1标准：对IEEE802系列标准做了介绍，并且它对接口原语进行了规定。在这个标准中还包括局域网体系结构，网络互联及网络管理与性能测试等内容。

2)IEEE802.2标准：定义了LLC(逻辑链路控制)协议，是数据链路层的上半部分。

3)IEEE802.3标准：定义了CSMA/CD总线媒体访问控制子层与物理层的规范。

4)IEEE802.4标准：定义了令牌总线(TokenBus)媒体访问控制子层与物理层的规范。

局域网标准IEEE802

5)IEEE802.5标准：定义了令牌环(TokenRing)媒体访问控制子层与物理层的规范。

6)IEEE802.6标准：定义了城域网(MAN)媒体访问控制子层与物理层的规范。

7)IEEE802.7标准：定义了宽带技术。

8)IEEE802.8标准：定义了光纤技术。

9)IEEE802.9标准：定义了语音与数据综合局域网技术。

10)IEEE802.10标准：定义了局域网安全性规范。

11)IEEE802.11标准：定义了无线局域网技术。

局域网与IEEE802标准（1）局域网标准结构图

局域网与IEEE802标准（2）以太网IEEE802.3

IEEE802.3

1．CSMA/CDIEEE802.3定义了带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD方式。借助于这种方式，两个或多个站能共享一个公共的总线传输介质。CSMA/CD的工作机制可概括为：先听后讲；边讲边听；冲突停止；延迟重发。

局域网与IEEE802标准（3）令牌总线局域网IEEE802.4在物理总线上建立一个逻辑环。物理拓扑是总线型，逻辑结构是环型。令牌传递的顺序与站的物理位置无关。令牌总线使用宽带同轴电缆，速度可达到1.5或10Mbps，媒体访问控制方式为控制令牌。

局域网与IEEE802标准（4）IEEE802.5令牌环网三种局域网的比较以太网是在20世纪70年代研制开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测（CSMA/CD）机制，数据传输速率达到10MBPS。几种以太网标准（1）10Base-5（粗缆以太网）（2）10Base-2（细缆以太网）（3）10Base-T（双绞线以太网）（4）10Base-F（光纤以太网）（5）100Base-TX（使用5类UTP的快速以太网）（6）100Base-FX（使用光纤的快速以太网）（7）100Base-T4（使用4对5类UTP的快速以太网）（8）100Base-T2（使用2对5类UTP的快速以太网）（9）1000Base-SX（使用1对短波长光光纤的千兆以太网）

现有产品对以太网标准支持情况在工程实践中，标准需产品的支持。就以太网而言，目前生产的10M和100Mbs网卡、集线器和交换机一般都支持10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F、100Base-TX和100Base-FX等几个标准。而支持100Base-T4和100Base-T2标准的设备则比较少。此外，目前生产的多数1000M设备一般同时支持1000Base-TX、1000Base-SX和1000Base-FX标准。需要指出的是，不同速度的以太网具有高度的兼容性，同一以太网中可存在多种数据传输速度。在组建以太网的过程中，不必考虑帧结构的兼容性。CSMA/CD工作流程图10Mbps以太网物理层10BASE510BASE210BASE-F10BASE-T最大网段长度500m185m500,1000或2000m100m拓扑结构总线型总线型星型星型介质50Ω粗缆50Ω细缆多模光缆100Ω、UTP连接器NIC-DB-15RG-58STRJ-45介质挂接方法MAU栓接同轴线缆外接或在NIC中外接或在NIC中外接或在NIC中站/网段1003010BASE-FP为33，FB、FL或FOIRL为2个中继器2（NIC和中继器）最大网段数555510Mbps以太网物理层比较

5-4-3规则543规则543规则是什么

10M以太网应遵循5-4-3规则。既在一个10M网络中，一共可以分为5个网段，其中用4个中继器连接，允许其中3个网段有设备，其他2个网段只是传输距离的延长。在10BSE-T网络中，只允许级连4个HUB。可以使用可堆叠的集线器，可堆叠集线器如DE1824，可以堆叠8个，在逻辑上这8个HUB栈可以看作一个HUB。或者可以使用交换机和HUB连接。避免了5-4-3规则的限制，而增加端口数。

要注意集线器堆叠和级联是有区别的，堆叠方式采用厂家的堆叠电缆，堆叠在一起的集线器在逻辑上作为一个集线器，不受5-4-3规则的限制。级联方式采用cross-over电缆（1、2和3、6反接），受5-4-3限制，只能级联4个集线器。技术发送接收电压10BASE-T1,23,62.5V±0.3V100BASE-TX1,23,61.0±50mV100BASE-T41,2/4,5/7,83,6/4,5/7,83.5V±0.35V100BASE-T21,2/3,61,2/3,61.81V±0.1V

线缆对数和线路电压比较技术半/全双工操作最低线缆要求最大距离100BASE-TX全双工和半双工Cat5，2对100米100BASE-T4半双工Cat3，4对100米100BASE-FX全双工和半双工62.5/125mMMF130米、160米或24米100BASE-T2半双工或全双工Cat3，2对100米快速以太网工程指标技术和拓扑结构对比千兆以太网物理拓扑以太网快速以太网千兆以太网编码方式曼彻斯特编码4B/5B、8B/6T8B/10B工作频率20MHz31.25MHz125MHz双工方式半双工/全双工半双工/全双工半双工/全双工（半双工常用）时间槽512位时间512位时间512字节时间帧间间隔9.6μs0.96μs0.096μs最大帧长度1518字节1518字节1518字节最小帧长度64字节64字节512字节重发上限16次16次16次后退上限10次10次10次阻塞序列32位32位32位千兆以太网主要技术参数传输介质以太网10BASE-T快速以太网100BASE-T千兆位以太网1000BASE-F最大网段距离5类UPT100米100米1000米STP/同轴线缆500米100米25米多模光纤2千米412米(半双工)220米(半双工)2千米(全双工)单模光纤25千米20千米5千米以太网最大网段距离标准10BASE510BASE210BASE-T10BASE-F时间1983年802.31989年802.3a1990年802.3i1993年802.3j标准100BASE-FX100BASE-TX100BASE-T4100BASE-T2时间1995年802.3u1995年802.3u1995年802.3u1997年802.3x&y标准1000BASE-CX1000BASE-LX1000BASE-SX1000BASE-T时间1998年802.3z1998年802.3z1998年802.3z1998年802.3ab以太网标准化进程FDDI发E-mail打印文件mail喂，请用中文,慢一点！出错了，请重发！协议是指通信双方必须遵循的控制信息交换的规则之集合。语法语义定时规则通讯协议的作用协议通信协议——如果没有协议例子：计算机A向计算机B发出信号——“你好”情况1：如果：没有应用程序（如电子邮件，QQ等） 结果：则很难实用与推广情况2：如果：没有中间点的控制结果：传输无法完成你好你好协议情况3：如果：没有正确的路径选择

结果：则无法保证传给指定对象情况4：如果：没有差错与流量控制结果：无法保证传输正确信息，或发生延迟你好你好你好你好泥好泥号协议其它情况：如果：没有信息转换（加密、压缩、转换等）结果：无法保证正常传输（安全、格式等）你好你好堵塞常见的网络通讯协议NETBEUI协议IPX/SPX兼容协议TCP/IP协议NETBEUI协议NetBEUI(NetBIOSExtendedUserInterface,用户扩展接口），由IBM公司于1985年开发的。优点：体积小、效率高、速度快、无需配置缺点：不具备路由功能IPX/SPX协议IPX/SPX（InternetworkPacketExchange/

SequencesPacketExchange,网际包交换/顺序包交换）是NOVELL公司的通信协议集。优点：适应性强、支持多网段，具有路由功能，是NETWARE服务器最好的接入选择。缺点：占用空间较大，在非NOVELL环境中，IPX/SPX一般不使用。TCP/IP协议TCP/IP(TransmissionControlProtocol/

InternetProtocol)传输控制协议/网际协议，是因特网的基础协议。优点：灵活性强，支持任意规模的网络，具有路由功能。缺点：需要配置。

对等网PeertoPeerLAN也称工作组。在对等网络中，计算机的数量通常不会超过10台。所以对等网络相对比较简单。在对等网络中，对等网上各台计算机的有相同的功能，无主从之分，网上任一节台计算机既可以作为网络服务器，其资源为其它计算机共享，也可以作为工作站，以分享其它服务器的资源。任一台计算机均可同时兼作服务器和工作站，也可只作其中之一。因为对等网不需要专门