网际互连__以太网

柔光的暖阳◎ 2024-04-20 09:59 76阅读 0赞

1.概念：ethernet当前最广泛使用的计算机局域网技术。标准以太网采用总线型拓扑结构共享媒体，使用CSMA/CD（带冲突检测的载波监听多路访问）技术实现半双工流量控制，并以10M/S的速率运行在多种类型的光、电缆上。

2.以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了最大程度的减少冲突并提高网络速度和使用效率，使用交换机（Switch hub）来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星型。

但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection 即带冲突检测的载波监听多路访问）的总线争用技术。

3.特点：

网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质；

同一时刻只能有一台主机在发送。

在基于广播的以太网中，所有的工作站都可以接收到发送到网上的广播帧，每个工作站都要经过判断确认信息帧是否是发给自己的，如是，则转到高层的协议层去。

采用了载波侦听与冲突检测 CSMA/CD 协议的以太网中，工作站在发送数据之前，要侦听网络是否空闲，只有在网络不阻塞时，工作站才能发送数据。这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。

随着同一网络上的计算机数目的增加，以太网的效率会降低。同时，随着网络带宽的增大和电缆长度值的增大，（在帧长度不变的条件下）以太网的效率也会降低。

Carier Sense（CS）-载波侦听：在发送数据帧之前首先侦听网络上是否有信号传输，如果检测到来自其它设备的信号，就会等待指定的时间后再侦听；当侦听到信道空闲后，设备将发送数据帧。

Multiple Access（MA）-“多路访问”：指多个设备同时访问介质，一个设备发送的数据帧可以被多个设备接收。

Collision Detect-“冲突检测”：在发送数据帧时，设备仍会继续侦听网络中是否发生冲突。一旦发生冲突，处于侦听模式的其他设备以及正在发送的设备都将会检测到信号量的增长。发送设备检测到冲突之后，停止发送数据帧并发出堵塞信号。

这种堵塞信号用于通知其他设备发生了冲突以便它们调用回退算法，以便当冲突消除后尝试继续发送数据帧.

4.冲突 (collision) ：在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏。

5.传统的集线器运行在半双工里，就像是一条单车道上的公路一样。所以具有以下特点：

1）所有设备在同一冲突域中。

2）所有设备在同一广播域中。

3）所有设备共享相同带宽。

4）集线器不会处理数据流，而只是将一个端口收到的信号从其他所有端口转发出去，从而延长了物理介质。

6.CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)带冲突检测的载波侦听多路访问技术是一种争用型的介质访问控制协议。

特点：原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位 ，不需集中控制，不提供优先级控制。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。 工作在数据链路层，采用IEEE 802.3标准。

工作原理：发送数据前先侦听信道是否空闲 ,若空闲，则立即发送数据。若信道忙碌，则等待一段时间至信道中的信息传输结束后再发送数据；若在上一段信息发送结束后，同时有两个或两个以上的节点都提出发送请求，则判定为冲突。

若侦听到冲突,则立即停止发送数据，等待一段随机时间,再重新尝试。 即：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。

当一台主机想在网络中传送数据时，它首先检查线路上是否有其他主机的信号正在传送，如果没有信号正在传送(其他的主机没有发送数据)，就将自己的数据发送出去。正在传送数据的主机要不断地监听线路，以确信其他的主机没有在发送数据。

如果主机在线路上检测到有其他的信号，它就会发送出一个加强阻塞的Jam信号，Jam信号会让所有设备都知道发生了冲突。冲突会激活随机退避算法。以通知网段上其他所有的节点停止发送数据。

作为对Jam信号的响应，网络上的节点会在试图重新发送数据之前先等一会，直到定时器到期。退避算法决定了发生冲突的站点什么时候可以重新发送数据。定时器到期后，所有主机重新发送数据的机会是均等的。

如果在试了15次之后还是产生冲突，试图发送数据的节点将超时。

规定的多台电脑共享一个通道的方法；当某台电脑要发送信息时，必须遵循以下规则：

1.开始 - 如果线路空闲，则启动传输，同时，不停得监听线路，以确信其他主机没有发送数据，如果检测到有其他信号，自己就发送一个JAM阻塞信号，通知网段上的其他节点停止发送数据。若线路繁忙，则转到第4步

2.发送 - 如果检测到冲突,继续发送数据直到达到最小报文时间 (保证所有其他转发器和终端检测到冲突)，再转到第4步.

3.成功传输 - 向更高层的网络协议报告发送成功，退出传输模式。

4.线路忙 - 等待，直到线路空闲

5.线路进入空闲状态 - 等待一个随机的时间，转到第1步，除非超过最大尝试次数

6.超过最大尝试传输次数-向更高层的网络协议报告发送失败，退出传输。

7.FE：百兆以太网；GE：千兆以太网。

10G以太网命名规则（IEEE802.3ae）

![1274431-20190627142831945-108782397.png][]

描述（m）：S:短波长（850nm，多模） L：长波长（1310nm，主要是单模）

E:扩展波长（1550nm，单模） T：双绞线 C：同轴电缆K： 背板

描述（n）：X：8B/10B编码 R：64B/66B编码 W：STS-192封装64B/66B编码（SONET）

第2参数：M在-LRM意味着多模；附加在最后的数字表明通道（lanes）数量，如-CX4，LX4

8.10M 以太网，即标准以太网，由IEEE 802.3 定义，同一公共通信信道上的所有用户共享这个带宽，这个公共信道称为总线。在交换式 LAN 中，每个交换式端口都是一个以太网总线，采用星型拓扑结构。

这种连接方式下将有可能提供全双工的连接，此时，将提供 20Mbps 的总带宽。

根据 IEEE 802.3 的规定，10M 以太网目前广泛使用的线缆有：10Base -T、10Base5以及10Base2。

**　　10Base2****：**传输速率为1OMb/s，采用基带传输技术，每个网段的距离限制为185米。使用细同轴电缆作为物理传输介质。它被称为细缆网，在单个网段上最多可支持30个工作站。

**　　10Base5****：**传输速率为10Mb/s，采用基带传输技术，每个网段的距离限制为500米。使用粗同轴电缆作为物理传输介质，被称为粗缆网。它采用的是带AUI连接器的总线结构，并且在物理上和逻辑上都采用总线结构。

如果采用中继器，最大传输距离可达2500米，在所有网段上最多可支持 1024个用户。

**　　10Base-T****：**目前使用最广泛的以太网电缆标准，使用双绞线作为物理传输介质。它具有一个显著优势就是易于扩展，维护简单，价格低廉。传输速率为10Mb/s，采用3类非屏蔽双绞线(UTP)。

与10Base2和10Base5网络不同的是，它的每一台设备必须连接到集线器或交换机上，对每段电缆来说，只能连接一台主机。它使用RJ45连接器(8针模块式连接器)，其物理拓扑结构是星状的，逻辑拓扑结构则是总线类型的。

10Base-T 的缺点是：电缆的最大有效传输距离是距集线器 100m，即使是高质量的5类双绞线也只能达到150m 。

10Base-T的物理介质：3、4、5、超5、6类双绞线。

9.快速以太网：由 IEEE 802.3u 标准定义，基本与标准以太网相同，但速度比标准以太网快十倍。快速以太网的速度是通过提高时钟频率和使用不同的编码方式获得的。传输方案分为100Base-T：物理介质采用5类以上双绞线，网段长度最多100米。

100Base-F：物理介质采用单模光纤，网段长度可达10km；采用多模光纤，网段长度最多2km。

最常用的是100Base-T，100Base-T 又包括100Base-TX 和 100Base-T4，100Base-T4 是一种 3 类双绞线方案，不支持全双工。目前最广泛使用的都是 100Base-TX，此方案需使用 5 类以上双绞线，时钟信号处理速率高达125MHz。

100Base-FX 使用一对多模或者单模光纤，使用多模光纤的时候，计算机到集线器之间的距离最大可到两公里，使用单模光纤时最大可达十公里。快速以太网还提供全双工通信，总带宽达到200Mbps 。

全双工快速以太网仅在使用光纤或某些双绞线介质的点对点链路有效，因为每个带宽为100Mbps的信道都需要独立的线来支持。快速以太网有自动协商的功能，能够自动适应电缆两端最高可用的通信速率，能方便的与10M 以太网连接通信。

10. 千兆以太网：千兆以太网保留了传统以太网的大部分简单特征，以 1000Mbps /2000Mbps的带宽提供半双工/全双工通信。千兆以太网对电缆的长度的要求更为严厉，多模光纤的长度至多为 500 米(1000Base-F)，5 类双绞线为 100 米(1000Base-T)。

由于高速数据速率定时的限制，在同一冲突域中，千兆以太网不允许中继器的互连。由于高速数据速率定时的限制，在同一冲突域中，千兆以太网不允许中继器的互连。

11. 以太网中继器集线器：

因为信号的衰减和延时，根据不同的介质以太网段有距离限制。例如，10BASE5同轴电缆最长距离500米 (1,640 英尺)。最大距离可以通过以太网中继器实现，中继器可以把电缆中的信号放大再传送到下一段。

中继器最多连接5个网段，但是只能有4个设备（即一个网段最多可以接4个中继器）。这可以减轻因为电缆断裂造成的问题：当一段同轴电缆断开，所有这个段上的设备就无法通讯，中继器可以保证其他网段正常工作。

转载于:https://www.cnblogs.com/xinghen1216/p/11096932.html

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