自考局域网技术与组网工程课堂笔记

自考局域网技术与组网工程课堂笔记内容摘要：

（ 1）若网卡上内置收发机，则用 RJ—45 连接器连接； （ 2）若网卡上外置收发机，则在网卡上配置一个 40 芯 MII 连接器。 以上对双绞线和光缆均一样。 安装在站中的网卡也是一样的。 注意： （ 1）网卡或者外置收发器上必须配置 9 芯连接器，这和 10Mbps 以太网不同。 （ 2）屏蔽双绞线的阻抗为 150Ω。 （ 3）在全双工情况下： ?单摸光缆段可达 40Km； ?多摸光缆段可达 2Km； （ 1）分类 按结构划分：共享型和交换型； 按媒体划分：双绞线和光缆； 按设备划分：单台非扩展型、叠堆型和厢体型。 高速以太网组网技术 高速以太网系统的跨距 （ St） St=2S/+2tPHY 考虑中继器的时延 tr，并考虑中继器的个数为 N，则有： St=2S/+2N tr +2tPHY 所以： S=（ L/R2N tr 2tPHY ） 注意， L 没有变，但 R 比 10Mbps 大了 10 倍。 所以 S 小了许多。 跨距实际上反映了一个碰撞域，具体值见。 自动协商与 10M/100Mbps 自适应功能 （ 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 T Tx，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。 高速以太网与 10BASET/FL 组网性能比较 10BASET/FL100BASETX/FX IEEE 标准 802． 3i/j802． 3u 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 帧结构符合 DIX802。 3 标准符合 DIX、 802。 3 标准 CSMA/CD 同上同上 碰撞槽时间 51． 2μs（ 512bit） 5． 12μs（ 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 高速以太网典型组网方案 S——交换机 千兆位以太网体系结构与分类 千兆位以太网体系结构和功能模块 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。 千兆位以太网按 PHY 层分类 类 （ 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 62． 5μm 全双工 300m 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。 千兆位以太网组网技术 千兆位以太网组网跨距 （ ） 帧扩展技术 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。 和 1000Mbps 以太网的时隙 （ 1） 100Mbps 以太网的时隙： 100Mbps 以太网的时隙仍为 512 位时，以太网规定一帧的最小发送时间必须为。 （ 2） 1000Mbps 以太网的时隙 1000Mbps 以太网的时隙增至 512 字节，即 4096 位时。 帧突发技术 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。 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。 概述 ： （ 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。 交换型以太网系统的特点 系统的特点 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。 以太网交换器工作的逻辑机理 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。 以太网交换器的结构 共有四种不同的结构： 软件执行 交换结构 矩阵交换结构 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 总线交换结构的优点： ； ； ，即客户机 —服务器的方式。 共享存储器交换结构 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。 以太网交换器的交换方式 静态交换与动态交换 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 地址的操作，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。 存储转发交换方式 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 *性高。 输入、输出都要进行差错检验。 穿通交换方式 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 *性不高； （ 3）适用于链路可 *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 *性差，则自动转到存储转 发方式。 得到最大的交换器的效率。 以太网交换器的分类 ： （ 1）单台（不可堆叠） （ 2）可堆叠集成 （ 3）厢体模块 2．各类的使用 （ 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 *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。 以太网交换器的典型应用 （ 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 1 241224，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 100。