《网络协议与网络安全》第03讲以太网技术.ppt
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1、网络协议 Network Protocols 与 Network Security 网络安全,第三讲 以太网技术,第三讲 以太网技术,1,主要内容,以太网简介 以太网与Internet、OSI CSMA/CD原理 以太网技术及其发展 以太网相关技术 以太网技术标准,第三讲 以太网技术,2,以太网简介,以太网 Ethernet 1972年,Robert Metcalfe博士在Xerox公司PARC研究中心试验了第一个2.94Mbps以太网原型系统AltoAlohaNetwork,实现不同计算机系统之间的互连,并共享打印机设备 1973年,Metcalfe将自己的系统更名为以太网(Ethernet
2、),并指出该设计不局限于PARC的Alto计算机互连,也适用于其它计算机系统 1979年,Metcalfe成立3Com公司,研制出以太网网卡(NIC) 1980年,DEC、Intel、Xerox联合研发了10M以太网1.0规范 1982年,发布以太网2.0规范(Ethernet V2) 1983年,IEEE采纳并发布以太网正式标准802.3 以太网分层结构: 数据链路层 介质访问控制子层(MAC,Media Access Control) 逻辑链路控制子层(LLC,Logic Link Control) 物理层,第三讲 以太网技术,3,以太网层次结构,第三讲 以太网技术,4,MAC/LLC帧结
3、构(两种),第三讲 以太网技术,5,CSMA/CD算法,CSMA/CD 带冲突检测的载波侦听多址访问 Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection 用“载波侦听”方法检查信道是否空闲。 若空闲,进入下一步; 若忙,等待并继续监测。 发送数据,同时检测信道冲突。 若成功发送完毕(未发生冲突),完成; 若遇冲突,进入下一步。 中止本次发送。进入下一步。 等待一段随机时间。返回第1步。,第三讲 以太网技术,6,以太网帧发送的“微观特性”,设: 站点相距1Km,数据传输速率100Mbps 则: 报文长度500bits 64bytes,WH
4、Y?,第三讲 以太网技术,7,发送碰撞图解,发送数据帧的站点,在发送数据帧后至多经过2 就可以知道该帧是否发生了碰撞。,第三讲 以太网技术,8,以太网技术发展,第一阶段:同轴电缆(Coax Cable) 第二阶段:集线器(Hub) 第三阶段:二层交换机(Switch Hub) 第四阶段:三层交换机(Switch),速率、介质、联网方式、吞吐能力、网络规模、安全性、QoS、功能,第三讲 以太网技术,9,第一阶段:同轴电缆,同轴电缆(Coax Cable),存在问题和缺陷: 线路的布局受到较大制约,难以灵活调整; 增加设备时T形接头制作难度较大、要求较高,且容易损坏,还容易造成线路连接不良,严重的
5、将造成断线; 同轴电缆成本较高; 受限于同轴电缆长度,网络覆盖的范围十分有限; 同轴电缆本身是“单点故障”易发点; 随着通信速率的提高,同轴电缆的通信效率会大大降低; 随着线路上设备数的增多,冲突增加,将导致网络通信效率急剧下降,最终可能引起瘫痪。,10Base2(细缆) 10Base5(粗缆),第三讲 以太网技术,10,第二阶段:集线器,集线器(Hub),主要改进: 联网方式HUB的引入 速率提高FastEthernet,快速以太网,100M 传输介质UTP,非屏蔽双绞线 通信方式Full Duplex,全双工(注意避免冲突的条件),10BaseT 100BaseT,第三讲 以太网技术,11
6、,以太网冲突(碰撞)域,第三讲 以太网技术,12,第三阶段:二层交换机,二层交换机(Switch Hub), ,C1/A1,C2/A2,C3/A3,C4/A4,转发表,思考:当一个端口上连接另一个交换机时, 转发表如何设计?,主要改进: 有效减少碰撞,提高利用率,扩大联网规模 不同速率端口互连(适配能力),反而失去以太网“天生”的流控能力!,第三讲 以太网技术,13,二层交换机网桥,网桥 Bridge,第三讲 以太网技术,14,存储转发与切入转发,存储转发(Store-and-Forward) 网络中继设备接收完整报文 解析、排队并转发到目的端口(线路) 切入转发(Cut-Through) 网
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