北京邮电大学“局域网技术与组网工程”听课笔记

北京邮电大学“局域网技术与组网工程”听课笔记内容摘要：

（1）在使用双绞线的环境中，网卡和集线器的端口RJ—45可支持多种工作模式，如：100Mbps的TTx，也支持双工方式。 （2）屏蔽双绞线及光缆不支持自动协商功能；　　　　（3）在加电后，首先在端口上进行自动协商，协商结果，获得双方拥有的最佳工作模式。 （4）发送快速链路脉冲（FLP），一旦协商成功，就不再发快速链路脉冲（FLP）。 （5）10M/100Mbps自适应功能　　　　分几种情况进行分析：　　　　（1）原有的10BASET具有自动协商功能，得到协商结果。 （2）原有的10BASET不具有自动协商功能，由于在以往的10BASET系统中，媒体链路正常工作时，　　　　始终存在正常链路脉冲（NLP），以检测链路的完整性。 因此可以适应。 （3）如果老的10BASET中使用3类UTP媒体，在新系统中则不能正常使用。 （4）在自动协商后，各端口的速率可能不同。 注意两种不正常的情况：　　　　（1）如果是3类屏蔽线，在10Mbps时正常，在100Mbps就可能不正常；　　　　（2）如果集线器各端口上的速率不同，那么必须解决传输率不一致的问题，否则，系统不能正常运行。 10BASET/FL100BASETX/FX　　　　　　　　拓扑结构星型星型　　　　传输率10Mbps100Mbps　　　　媒体5类UTP、MMF5类UTP、STP、SMF、MMF　　　　最长媒体段UTP：100m；MMF：2KmUTP、STP：100m；MMF：2Km；SMF：40Km　　　　编码：曼彻斯特码4B/5BNRZI　　　　、　　　　CSMA/CD同上同上　　　　（512bit）（512bit）　　　　碰撞域范围UTP：500m（四个中继器）2个中继器：UTP、STP：205m；MMF：228m；　　　　UTP+MMF：216m；无中继器：UTP：100m；MMF：412m，　　　　　　　　S——交换机　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　PHY层中包括了：　　　　（1）编码/译码；　　　　（2）收发器；　　　　包括长波光纤激光传输器；波长：1270nm~1355nm　　　　短波光纤激光传输器；波长：770nm~860nm　　　　铜缆收发器。 （3）媒体。 （1）1000BASECX　　　　1000BASECX是一种短距离屏蔽铜缆，最长距离为25m.　　　　连接器为9芯。 但只用了四芯，9　　　　该缆的特性阻抗为150Ω。 （2）1000BASELX　　　　使用长波激光，可驱动单模光纤，也可驱动多模光纤　　　　对于多模：最长距离为550m；　　　　对于单摸：全双工模式下，最长距离为3Km.　　　　（3）1000BASESX　　　　仅支持多模光纤。 波长工作方式最长距离　　　　　　　　50μm全双工525m　　　　（双绞线）　　　　最长距离：100m；　　　　需要专门的、更先进的编码/译码方案。 特殊的驱动电路方案。 （）　　　　　　　　　　　　最小帧长度越长，则半双工模式的网络系统跨距越大。 ：速率10Mbps100Mbps1000Mbps　　　　位长512比特512比特512字节（4096比特）当千兆以太网的帧达不到512字节时，必须添加扩展位。 （1）100Mbps以太网的时隙：　　　　100Mbps以太网的时隙仍为512位时，.　　　　（2）1000Mbps以太网的时隙　　　　1000Mbps以太网的时隙增至512字节，即4096位时。 帧突发在千兆以太网上是一种可选功能，它使一个站或一个服务器一次能连续发送多个帧。 ：　　　　（1）当一个站点需要发送很多短帧时，该站点先试图发送第一帧，该帧可能是附加了扩展位的帧；　　　　（2）一旦第一个帧发送成功，则具有帧突发功能的该站就能够继续发送其它帧，直到帧突发的总长度达到1500字节为止。 （3）为了使得在帧突发过程中，媒体始终处于“忙状态”，必须在帧间的间隙时间中，发送站发送非“0”、“1”数值符号，以避免其它站点在帧间隙时间中占领媒体而中断本站的帧突发过程。 （4）在帧突发过程中只有第一个帧在试图发出时可能会遇到媒体忙或产生碰撞，在第一个帧以后的成组帧的发送过程中再也不可能产生碰撞。 （5）如果第一帧恰恰是一个最长帧，即1518字节，则标准规定帧突发过程的总长度限制在3000字节范围内。 北京邮电大学“局域网”听课笔记（4－6章）第4章交换型以太网　　　　本章首先介绍以太网从共享型到交换型的变迁，并介绍交换型以太网的特点和以太网交换器的工作原理。 然后比较详细地介绍以太网交换器的结构、交换方式、分类和典型应用。 ：　　　　（1）由网卡、集线器/中继器、媒体三部分组成。 整个系统的带宽只有10Mbps，处在一个冲突域范围。 （2）假设某系统共有n=20个节点，那么每个节点的带宽则为：10Mbps/20=.　　　　（3）共享型以太网存在的问题是：　　　　受到CSMA/CD的约束，一个碰撞域的带宽是固定的；　　　　在一个碰撞域的系统中，每个节点的带宽为：系统带宽/n；（n为节点数）　　　　在一个碰撞域的系统中，可以是一个工作组，也可是多个工作组；　　　　在多个工作组的碰撞域中，每个工作组的数据流广播到系统中所有的站，安全性不　　　　好。 覆盖范围受到限制。 ：　　　　可解决共享型以太网的不足。 交换型以太网系统中的交换型集线器，也称以太网交换器，以其为核心连接站点或者网段。 交换型以太网系统的优点　　　　（1）每个端口可以连接网段，也可连接站点。 每个端口独享10Mbps的带宽；　　　　（2）系统的最大带宽可达到端口带宽的n倍；　　　　（3）交换器连接了多个网段，网段上运作都是独立的，被隔离的。 但如果需要的话，独立网段之　　　　间通过其端口也可建立暂时的数据通道。 （4）被交换器隔离的独立网段上数据信息流不会随意广播到其它端口上去。 特点：　　　　（1）交换器上可同时多个数据通道并存；　　　　（2）端口间既隔离又连接；　　　　（3）上图中共有30个数据通道，如果采用双工的方式，同时最多可通15个数据通道；　　　　（4）从上图可看到，各端口信息流是被隔离的，如果要连通，必须进行控制，方可交互。 共有四种不同的结构：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　特点　　　　（1）地址表：地址——输入/输出端口　　　　（2）利用硬件交换，结构紧凑，交换速度快，时延小；　　　　（3）不易于简单堆叠和集成。 （4）使用广泛，如：ATM.　　　　注意：　　　　（1）当输入端口与输出端口相等时，不会发生阻塞；　　　　（2）当输入端口多于输出端口时，就会发生阻塞；　　　　（3）为避免帧的丢失，必须增加缓冲区。 总线交换结构的优点：　　　　；　　　　　　　　；　　　　，即客户机—服务器的方式。 特点：　　　　（1）使用大量的高速RAM来输入数据；　　　　（2）输入输出会产生时延；　　　　（3）交换器结构简单；　　　　（4）冗余结构比较复杂；　　　　（5）适合小型交换器。 端口间的通道连接是事先人工预定的。 端口间并没有实现网段的隔离。 被称为“端口交换机”。 （1）是基于网桥工作机理的交换方式，根据透明网桥工作机理，动态交换端口间通道的形成是基于MAC地址的*作，根据输入端口上帧的目的地址来查看交换器中自学习生成的端口——地址表后，就能决定端口间的连接，形成帧传送通道。 （2）一次连接只能传送一帧。 （3）动态交换方式又分为存储转发和穿通两种方式。 特点：　　　　（1）交换时间长。 每一帧必须全部接收完成后，才检查地址，再送出去；还需要串/并转换。 （2）可靠性高。 输入、输出都要进行差错检验。 特点：　　　　（1）当输入端收到帧的开始6个字节后，交换器根据目的地址查端口——地址表，获得输出端地址后，就把整个帧导向输出端口；缩短了时延。 （2）可靠性不高；　　　　（3）适用于链路可靠性高的环境中。 （4）穿通交换方式/存储转发共用，先采用穿通交换方式，若链路可靠性差，则自动转到存储转发方式。 得到最大的交换器的效率。 ：　　　　（1）单台（不可堆叠）　　　　（2）可堆叠集成　　　　（3）厢体模块　　　　　　　　（1）单台（不可堆叠）　　　　只能单台使用　　　　（2）可堆叠交换器　　　　可单台使用多台堆叠使用时，必须在外部附加一个集成装置。 （3）厢体模块　　　　三个优点　　　　维修方便。 每一个模块可以热插拔。 高可靠性。 电源备份；可采用无源母板；有备用交换引擎。 系统集成和配置灵活。 （1）群组　　　　（2）部门　　　　（3）主干　　　　群组部门主干　　　　架构单台可叠堆集成厢体模块式　　　　典型端口数1241224，可成倍扩展12/模块，可成倍扩展　　　　端口传输率10/100Mbps10/100Mbps，1Gbps100Mbps，1Gbps　　　　高速端口1~2个100Mbps1Gbps，ATM接服务器或干线1Gbps，ATM　　　　支持其它网络FDDI，ATM　　　　支持L3路由可能支持可能支持　　　　典型背板带宽100~200Mbps4Gbps10Gbps以上　　　　典型组网群组桌面联网小型楼宇或园区系统干线大中型楼宇或园区系统　　　　干线　　　　　　　　（1）群组　　　　一般集中在一个办公室，也可能在一个楼层，数据在一个小范围交互。 在这类交换机中，必须设置高速端口（如100Mbps），客户机独享10Mbps或者共享集线器的10Mbps，也可在交换机和站点之间在配置一种称为“端口交换机”的设备，“端口交换机”的设备采用静态交换方式，可人工灵活组合站点共享端口的10Mbps带宽。 （2）部门　　　　对于小型楼宇或者小型园区的应用环境来说，除配置面向连接客户站群组交换器外，还需配置组成系统干线的交换器。 部门以太网交换器另一个特点是可堆叠以扩展交换器的端口和带宽。 （3）主干交换器　　　　在中、大型楼宇或园区应用环境中，一般配置功能很强、性能很好的主干交换器。 主干交换器具　　　　有厢式体架构。 其模块上端口传输率通常为100Mbps或1000Mbps.　　　　有的厢体除支持以太网外，还可插入FDDI模块，甚至还可插入ATM模块，因此交换器背板带宽可达10Gbps.　　　　　　　　　　　　（1）虽然交换其本身工作已不受CSMA/CD的约束，但站点到交换器或交换器之间如果还采用半双工以太网传输的话，那么网段还是受到CSMA/CD的约束，使网段的媒体长度受到限制，尤其是在高速率情况下。 （2）鉴于以上情况，采用了全双工以太网技术。 （1）全双工端口上采用两根传输线，收发分开；　　　　（2）全双工以太网不受冲突域的限制，只于媒体衰耗有关；　　　　（3）全双工以太网的传输带宽可提高一倍；　　　　（4）在10Mbps端口传输率情况下，只有10BASET及10BASEFL支持全双工以太网；　　　　（5）在100Mbps快速以太网情况下，除100BASET4外，其他都支持全双工以太网。 第5章环网　　　　目前常用的环网包括令牌环网和光纤分布式数据接口两种。 （10BASE10BASE2）的不足：　　　　（1）不适应重负荷应用环境；　　　　（2）无实时性能和优先权机制；　　　　（3）在拓扑结构为公共总线的以太网上，媒体使用光纤比较困难；　　　　（4）共享型以太网的覆盖范围受限于冲突域，无法进一步拓展。 ：　　　　（1）适应重负荷应用环境；　　　　（2）具有实时性能和优先权机制；　　　　（3）环网的媒体可以使用光纤；　　　　（4）覆盖范围较大，可达数十公里。 *作　　　　（1）令牌环技术的基础是使用了一个称之为令牌的特定比特串。