自考局域網(wǎng)技術(shù)與組網(wǎng)工程課堂筆記(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 （ 1）若網(wǎng)卡上內(nèi)置收發(fā)機(jī)，則用 RJ—45 連接器連接； （ 2）若網(wǎng)卡上外置收發(fā)機(jī)，則在網(wǎng)卡上配置一個 40 芯 MII 連接器。 以上對雙絞線和光纜均一樣。安裝在站中的網(wǎng)卡也是一樣的。 注意： （ 1）網(wǎng)卡或者外置收發(fā)器上必須配置 9 芯連接器，這和 10Mbps 以太網(wǎng)不同。 （ 2）屏蔽雙絞線的阻抗為 150Ω。 （ 3）在全雙工情況下： ?單摸光纜段可達(dá) 40Km； ?多摸光纜段可達(dá) 2Km； （ 1）分類 按結(jié)構(gòu)劃分：共享型和交換型； 按媒體劃分：雙絞線和光纜； 按設(shè)備劃分：單臺非擴(kuò)展型、疊堆型和廂體型。 高速以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù) 高速以太網(wǎng)系統(tǒng)的跨距 （ St） St=2S/+2tPHY 考慮中繼器的時延 tr，并考慮中繼器的個數(shù)為 N，則有： St=2S/+2N tr +2tPHY 所以： S=（ L/R2N tr 2tPHY ） 注意， L 沒有變，但 R 比 10Mbps 大了 10 倍。所以 S 小了許多。 跨距實(shí)際上反映了一個碰撞域，具體值見 。 自動協(xié)商與 10M/100Mbps 自適應(yīng)功能 （ 1）在使用雙絞線的環(huán)境中，網(wǎng)卡和集線器的端口 RJ—45 可支持多種工作模式，如：100Mbps 的 T Tx，也支持雙工方式。 （ 2）屏蔽雙絞線及光纜不支持自動協(xié)商功能； （ 3）在加電后，首先在端口上進(jìn)行自動協(xié)商，協(xié)商結(jié)果，獲得雙方擁有的最佳工作模式。 （ 4）發(fā)送快速鏈路脈沖（ FLP），一旦協(xié)商成功，就不再發(fā)快速鏈路脈沖（ FLP）。 （ 5） 10M/100Mbps 自適應(yīng)功能 分幾種情況進(jìn)行分析： （ 1）原有的 10BASET 具有自動協(xié)商功能，得到協(xié)商結(jié)果。 （ 2）原有的 10BASET 不具有自動協(xié)商功能，由于在以往的 10BASET 系統(tǒng)中，媒體鏈路正常工作時， 始終存在正常鏈路脈沖（ NLP），以檢測鏈路的完整性。因此可以適應(yīng)。 （ 3）如果老的 10BASET 中使用 3 類 UTP 媒體，在新系統(tǒng)中則不能正常使用。 （ 4）在自動協(xié)商后，各端口的速率可能不同。 注意兩種不正常的情況： （ 1）如果是 3 類屏蔽線，在 10Mbps 時正常，在 100Mbps 就可能不正常； （ 2）如果集線器各端口上的速率不同，那么必須解決傳輸率不一致的問題，否則，系統(tǒng)不能正常 運(yùn)行。 高速以太網(wǎng)與 10BASET/FL 組網(wǎng)性能比較 10BASET/FL100BASETX/FX IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 802． 3i/j802． 3u 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型星型 傳輸率 10Mbps100Mbps 媒體 5 類 UTP、 MMF5 類 UTP、 STP、 SMF、 MMF 最長媒體段 UTP： 100m； MMF： 2KmUTP、 STP： 100m； MMF： 2Km； SMF： 40Km 編碼：曼徹斯特碼 4B/5BNRZI 幀結(jié)構(gòu)符合 DIX802。 3 標(biāo)準(zhǔn)符合 DIX、 802。 3 標(biāo)準(zhǔn) CSMA/CD 同上同上 碰撞槽時間 51． 2μs（ 512bit） 5． 12μs（ 512bit） 碰撞域范圍 UTP： 500m（四個中繼器） 2 個中繼器： UTP、 STP： 205m； MMF： 228m； UTP+MMF： 216m；無中繼器： UTP： 100m； MMF： 412m 高速以太網(wǎng)典型組網(wǎng)方案 S——交換機(jī) 千兆位以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與分類 千兆位以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和功能模塊 PHY 層 中包括了： （ 1）編碼 /譯碼； （ 2）收發(fā)器； ?包括長波光纖激光傳輸器；波長： 1270nm~1355nm ?短波光纖激光傳輸器；波長： 770nm~860nm ?銅纜收發(fā)器。 （ 3）媒體。 千兆位以太網(wǎng)按 PHY 層分類 類 （ 1） 1000BASECX ?1000BASECX 是一種短距離屏蔽銅纜，最長距離為 25m。 ?連接器為 9 芯。但只用了四芯， 9 ?該纜的特性阻抗為 150Ω。 （ 2） 1000BASELX ?使用長波激光，可驅(qū)動單模光纖， 也可驅(qū)動多模光纖 ?對于多模：最長距離為 550m； ?對于單摸：全雙工模式下，最長距離為 3Km。 （ 3） 1000BASESX ?僅支持多模光纖。 波長工作方式最長距離 62． 5μm 全雙工 300m 50μm 全雙工 525m （雙絞線） ?最長距離： 100m； ?需要專門的、更先進(jìn)的編碼 /譯碼方案。 ?特殊的驅(qū)動電路方案。 千兆位以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù) 千兆位以太網(wǎng)組網(wǎng)跨距 （ ） 幀擴(kuò)展技術(shù) 最小幀長度越長，則半雙工模式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)跨距越大。 ： 速率 10Mbps100Mbps1000Mbps 位長 512 比特 512 比特 512 字節(jié)（ 4096 比特） 當(dāng)千兆以太網(wǎng)的幀達(dá)不到 512 字節(jié)時，必須添加擴(kuò)展位。 和 1000Mbps 以太網(wǎng)的時隙 （ 1） 100Mbps 以太網(wǎng)的時隙： 100Mbps 以太網(wǎng)的時隙仍為 512 位時，以太網(wǎng)規(guī)定一幀的最小發(fā)送時間必須為 。 （ 2） 1000Mbps 以太網(wǎng)的時隙 1000Mbps 以太網(wǎng)的時隙增至 512 字節(jié)，即 4096 位時。 幀突發(fā)技術(shù) 幀突發(fā)在千兆以太網(wǎng)上是一種可選功能，它使一個站或一個服務(wù)器一次能連續(xù)發(fā)送多個幀。 ： （ 1）當(dāng)一個站點(diǎn)需要發(fā)送很多短幀時，該站點(diǎn)先試圖發(fā)送第一幀，該幀可能是附加了擴(kuò)展位的 幀； （ 2）一旦第一個幀發(fā)送成功，則具有幀突發(fā)功能的該站就能夠繼續(xù)發(fā)送其它幀，直到幀突發(fā)的總 長度達(dá)到 1500 字節(jié)為止。 （ 3）為了使得在幀突發(fā)過程中，媒體始終處于 “忙狀態(tài) ”，必須在幀間的間隙時間中，發(fā)送站發(fā) 送非 “0”、 “1”數(shù)值符號，以避免其它站點(diǎn)在幀間隙時間中占領(lǐng)媒體 而中斷本站的幀突發(fā)過 程。 （ 4）在幀突發(fā)過程中只有第一個幀在試圖發(fā)出時可能會遇到媒體忙或產(chǎn)生碰撞，在第一個幀以后 的成組幀的發(fā)送過程中再也不可能產(chǎn)生碰撞。 （ 5）如果第一幀恰恰是一個最長幀，即 1518 字節(jié)，則標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定幀突發(fā)過程的總長度限制在3000 字 節(jié)范圍內(nèi)。 第 4章 交換型以太網(wǎng) 本章首先介紹以太網(wǎng)從共享型到交換型的變遷 ,并介紹交換型以太網(wǎng)的特點(diǎn)和以太網(wǎng)交換器的工作 原理。然后比較詳細(xì)地介紹以太網(wǎng)交換器的結(jié)構(gòu)、交換方式、分類和典型應(yīng)用。 概述 ： （ 1）由網(wǎng)卡、集 線器 /中繼器、媒體三部分組成。整個系統(tǒng)的帶寬只有 10Mbps，處在一個沖突域 范圍。 （ 2）假設(shè)某系統(tǒng)共有 n=20 個節(jié)點(diǎn)，那么每個節(jié)點(diǎn)的帶寬則為： 10Mbps/20=。 （ 3）共享型以太網(wǎng)存在的問題是： ?受到 CSMA/CD 的約束，一個碰撞域的帶寬是固定的； ?在一個碰撞域的系統(tǒng)中，每個節(jié)點(diǎn)的帶寬為：系統(tǒng)帶寬 /n；（ n 為節(jié)點(diǎn)數(shù)） ?在一個碰撞域的系統(tǒng)中，可以是一個工作組，也可是多個工作組； ?在多個工作組的碰撞域中，每個工作組的數(shù)據(jù)流廣播到系統(tǒng)中所有的站，安全性不 好。 ?覆 蓋范圍受到限制。 ： 可解決共享型以太網(wǎng)的不足。 交換型以太網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 系統(tǒng)的特點(diǎn) 交換型以太網(wǎng)系統(tǒng)中的交換型集線器，也稱以太網(wǎng)交換器，以其為核心連接站點(diǎn)或者網(wǎng)段。 交換型以太網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) （ 1）每個端口可以連接網(wǎng)段，也可連接站點(diǎn)。每個端口獨(dú)享 10Mbps 的帶寬； （ 2）系統(tǒng)的最大帶寬可達(dá)到端口帶寬的 n 倍； （ 3）交換器連接了多個網(wǎng)段，網(wǎng)段上運(yùn)作都是獨(dú)立的，被隔離的。但如果需要的話，獨(dú)立網(wǎng)段之 間通過其端口也可建立暫時的數(shù)據(jù)通道。 （ 4）被交換器隔 離的獨(dú)立網(wǎng)段上數(shù)據(jù)信息流不會隨意廣播到其它端口上去。 以太網(wǎng)交換器工作的邏輯機(jī)理 特點(diǎn)： （ 1）交換器上可同時多個數(shù)據(jù)通道并存； （ 2）端口間既隔離又連接； （ 3）上圖中共有 30 個數(shù)據(jù)通道，如果采用雙工的方式，同時最多可通 15 個數(shù)據(jù)通道； （ 4）從上圖可看到，各端口信息流是被隔離的，如果要連通，必須進(jìn)行控制，方可交互。 以太網(wǎng)交換器的結(jié)構(gòu) 共有四種不同的結(jié)構(gòu)： 軟件執(zhí)行 交換結(jié)構(gòu) 矩陣交換結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) （ 1）地址表：地址 ——輸入 /輸出端口 （ 2）利用硬件交換，結(jié)構(gòu)緊湊，交換速度快，時延小； （ 3）不易于簡單堆疊和集成。 （ 4）使用廣泛，如： ATM。 注意： （ 1）當(dāng)輸入端口與輸出端口相等時，不會發(fā)生阻塞； （ 2）當(dāng)輸入端口多于輸出端口時，就會發(fā)生阻塞； （ 3）為避免幀的丟失，必須增加緩沖區(qū)。 總線交換結(jié)構(gòu) 總線交換結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)： ； ； ，即客戶機(jī) —服務(wù)器的方式。 共享存儲器交換結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)： （ 1）使用大量的高速 RAM 來輸入數(shù)據(jù)； （ 2）輸入輸出會產(chǎn)生時延； （ 3）交換器結(jié)構(gòu)簡單； （ 4）冗余結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜； （ 5）適合小型交換器。 以太網(wǎng)交換器的交換方式 靜態(tài)交換與動態(tài)交換 端口間的通道連接是事先人工預(yù)定的。端口間并沒有實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段的隔離。被稱為 “端口交換機(jī) ”。 （ 1）是基于網(wǎng)橋工作機(jī)理的交換方式，根據(jù)透明網(wǎng)橋工作機(jī)理，動態(tài)交換端口間通道的形成是基 于 MAC 地址的操作，根據(jù)輸入端口上幀的目的地址來查看交換器中自學(xué)習(xí)生成的端口 ——地址表 后，就能決定端口間的連接，形成幀傳送通道。 （ 2）一次連接只能傳送一幀。 （ 3）動態(tài)交換方式又分為存儲轉(zhuǎn)發(fā)和穿通兩種方式。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式 特點(diǎn)： （ 1）交換時間長。每一幀必須全部接收完成后，才檢查地址，再送出去；還需要串 /并轉(zhuǎn)換。 （ 2）可 *性高。輸入、輸出都要進(jìn)行差錯檢驗。 穿通交換方式 特點(diǎn)： （ 1）當(dāng)輸入端收到幀的開始 6 個字節(jié)后，交換器根據(jù)目的地址查端口 ——地址表，獲得輸出 端地 址后，就把整個幀導(dǎo)向輸出端口；縮短了時延。 （ 2）可 *性不高； （ 3）適用于鏈路可 *性高的環(huán)境中。 （ 4）穿通交換方式 /存儲轉(zhuǎn)發(fā)共用，先采用穿通交換方式，若鏈路可 *性差，則自動轉(zhuǎn)到存儲轉(zhuǎn) 發(fā)方式。得到最大的交換器的效率。 以太網(wǎng)交換器的分類 ： （ 1）單臺（不可堆疊） （ 2）可堆疊集成 （ 3）廂體模塊 2．各類的使用 （ 1）單臺（不可堆疊） 只能單臺使用 （ 2）可堆疊交換器 可單臺使用 多臺堆疊使用時，必須在外部附加一個集成裝置。 （ 3）廂體模塊 三 個優(yōu)點(diǎn) ?維修方便。每一個模塊可以熱插拔。 ?高可 *性。 電源備份； 可采用無源母板；有備用交換引擎。 ?系統(tǒng)集成和配置靈活。 以太網(wǎng)交換器的典型應(yīng)用 （ 1）群組 （ 2）部門 （ 3）主干 群組部門主干 架構(gòu)單臺可疊堆集成廂體模塊式 典型端口數(shù) 1 241224，可成倍擴(kuò)展 12/模塊，可成倍擴(kuò)展 端口傳輸率 10/100Mbps10/100Mbps， 1Gbps100Mbps， 1Gbps 高速端口 1~2 個 100Mbps1Gbps， ATM 接服務(wù)器或干線 1Gbps， ATM 支持其它網(wǎng)絡(luò) FDDI， ATM 支持 L3 路由可能支持可能支持 典型背板帶寬 100~200Mbps4Gbps10Gbps 以上 典型組網(wǎng)群組桌面聯(lián)網(wǎng)小型樓宇或園區(qū)系統(tǒng)干線大中型樓宇或園區(qū)系統(tǒng) 干線 （ 1）群組 一般集中在一個辦公室，也可能在一個樓層，數(shù)據(jù)在一個小范圍交互。 在這類交換機(jī)中，必須設(shè)置高速端口（如 100Mbps），客戶機(jī)獨(dú)享 10Mbps 或者共享集線器的 10Mbps，也可在交換機(jī)和站點(diǎn)之間在配置一種稱為 “端口交換機(jī) ”的設(shè)備， “端口交換機(jī) ”的設(shè) 備采用靜態(tài)交換方式，可人工靈活組合站點(diǎn)共享端口的 10Mbps 帶寬。 （ 2）部門 對于小型樓宇或者小型園區(qū)的應(yīng)用環(huán)境來說，除配置面向連接客戶站群組交換器外，還需配置組 成系統(tǒng)干線的交換器。 部門以太網(wǎng)交換器另一個特點(diǎn)是可堆疊以擴(kuò)展交換器的端口和帶寬。 （ 3）主干交換器 在中、大型樓宇或園區(qū)應(yīng)用環(huán)境中，一般配置功能很強(qiáng)、性能很好的主干交換器。主干交換器具 有廂式體架構(gòu)。其模塊上端口傳輸率通常為 100Mbps 或 100