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以太网技术

时间:2020-05-20 09:11 作者:admin 分享到:
            以太网支持的传输媒体从最初的同轴电缆发展到双绞线和光缆。星型拓扑的出现使以太网技术上了一个新的台阶,获得迅速发展。从共享型以太网发展到交换型以太网,并出现了全双工以太网技术,致使整个以太网系统的带宽成十倍、百倍地增长,并保持足够的系统覆盖范围。以太网以其高性能、低价格、使用方便的特点继续发展。本节讨论10Mbit/s以太网技术,并对交换式以太网、快速以太网、千兆以太网加以简单介绍。
以太网的介质访河控制方式
            以太网与前面讲过的交换式数据网有着很大差别。它的核心思想是利用共享的公共传输媒体。常规的共享媒体只以半双工的模式工作,网络在同一时刻要么发送数据,要么接收数据,但不能同时发送和接收。直至1997年,全双工以太网才诞生。以太网的媒体访问控制方式是以太网的核心技术,它决定了以太网的主要网络性质。
            在公共总线或树型拓扑结构的局域网上,通常使用带碰撞检测的载波侦听多路访问技术(CSMA/CD)。CSMA/CD又可称为随机访问或争用媒体技术,它讨论网络上多个站点如何共享一个广播型的公共传输媒体,即解决“下一个该轮到谁往媒体上发送帧”的问题。对网络上任何站来说,不存在预知的或由调度来安排的发送时间,每一站的发送都是随机发生的。因为不存在用任何控制来确定该轮到哪一站发送,所以网上所有站都在时间上对媒体进行争用。
想利用CSMA/CD传输信息的工作站.首先要监听媒体,以确定是否有其他的站正在传播。如果媒体空闲,该工作站则可以传播。在同一时刻,两个或多个工作站都欲传输信息的情况是极有可能发生的。如果这种情况发生,将会引起冲突,双方传输的数据将变得杂乱不清,导致不能成功地接收。因此必须制定一个处理过程,以解决要发送信息的工作站当发现媒体忙时应怎样工作,以及当发生冲突时应怎样解决的问题。其规则是:
•如果媒体空闲,则传输;
•如果媒体忙,一直监听直到信道空闲,马上传输;
•如果在传输中检测到冲突,立即取消传输;
•冲突后,等待一段随机时间,然后再试图传输(重复第一步)。
6.3.2 以太阿的协议结构和网络系统组成

1. 协议结构
            以太网的网络体系结构是以局域网的IEEE802参考模型为基础的。IEEE802参考模型与OSI的区别是:它用带地址的帧来传送数据,不存在中间交换,所以不要求路由选择,这样就不需要网络层了;在局域网中只保留了物理层和数据链路层,数据链路层分成2个子层,即媒体接入控制子层(MAC)和逻辑链路控制子层(LLC),如图6.9所示。
            MAC子层负责媒体访问控制,以太网采用竞争方式,对于突发式业务,竞争技术是合适的。LLC子层负责没有中间交换节点的两个站之间的数据帧的传输。它不同于传统的链路层,即它还必须支持链路的多路访问特性;它可利用MAC子层来摆脱链路访问中的某些细节;它必须提供某些属于第3层的功能。所以LLC子层不但要有差错、流量控制,还需有复用、提供无连接的服务或面向连接的服务等功能。
            在这里需要解释一下以太网的寻址问题。先考虑交换数据的要求,一般地说,通信涉及3个因素:进程、主机和网络。进程是进行通信的基本实体。从一个进程到另一个进程的数据传送过程是:首先将数据加给驻留该进程的主机,然后再送给另一个进程。这个概念暗示至少需要两级寻址。
•MAC地址:标识局域网上的一个站地址,即计算机硬件地址;
IEEE802参考模型与OSI的比较
•LLC地址:标识一个LLC用户,即进程在某一主机中的地址,也就是LLC子层上的服务访问点(SAP)。
            这里MAC地址与网络上的物理连接点有关。LLC子层的SAP则与一个站内的特定用户有关。在某些情况下,SAP对应于一个主机进程,另一种情况.集中器的每个端口对应于唯一的SPA。
2. 以太网系统组成
            以太网系统通常由集线器、网卡以及双绞线组成,如图6.10所示。
以太网系统结构图
            在以太网物理结构中,一个重要功能块是编码/译码模块;另一个重要的功能块称为“收发器”.它主要是往媒体发送和接收信号,并识别媒体是否存在信号和识别碰撞,一般置于网卡中。集线器(HUB)的主要功能是媒体上信号的再生和定时,检测碰撞,端口扩展。
共享型以太网与夹揆型以太网
(1) 共享型以太网存在的问题
•共享型以太网由于会发生数据冲突,带宽由所有站点共同分割.随着站点增多,每个站点能够得到的带宽越少(为10Mbit/s/”,其中〃为站点数).网络性能迅速下降;
•同一时刻,只能有一个站点与服务器通信;
•LAN的覆盖范围受CSMA/CD的限制。
(2) 交换型以太网的特点

①网络若采取以太网交换器,终端连接在以太网交换机上,分别独占10Mbit/s的端口速率,可以形成多个数据通道,没有数据冲突。只要交换机的端口空闲,就可同时实现多对终端的通信。系统的带宽为10Mbit/sXN(即LAN的高速率出口速率)。交换型集线器上平时所有端口都不连通,需要时可给予诸多站点同时建立多个收、发通道。如图6.11所示。
②交换机既隔离又连接了多个网段。

(3)交换型以太网的组网方式
            交换型局域网组网采用星型拓扑结构,如图6.12所示。
以太网交换机内的多个数据通道
            交换型集线器技术和产品的问世,给予LAN技术一个飞跃。使用光缆的交换型集线器与全双工以太网技术的结合,带宽以及覆盖范围均上了一个台阶。
交换型局域网
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