《光纤宽带接入技术》课件3

CAT-5e/6：超5类/6类双绞线， 可用于1,000M以太网传输
CAT-6A：超6类双绞线，可用于 10,000M以太网传输
以太网技术
以太网常见接口类型采 用RJ45水晶头，如图 所示。
以太网技术
以太网线缆接口线序包括两种568B与568A两 种，所以在实际应用中以太网线缆分为直连线 缆（两头都是568B或568A，常见的都是采用 568B）与交叉线缆（一头是568B另一头是 568A）。以太网线采用8种线色来进行区分， 其中橙白、橙为一对双绞线，绿白、绿为一对
双绞线，蓝白、蓝为一对双绞线，棕白、棕为 一对双绞线，在100M以太网中只需要橙白、 橙、绿白、绿为两对双绞线。
以太网技术
直连网线，常用于不同设备之间互联。
以太网技术
交叉网线，常用于相同设备之间互联。
网线测试仪可用来测试网线的通断，当测试 仪指示灯正常闪烁时，表示网线制作成功， 否则需要重新制作这根网线。另外，高级的 网线测试仪不仅可以测试网线的联通性，还 可以给出接线图、长度、传输延迟等网线技 术参数。
以太网技术
CSMA/CD的应用发展： 快速以太网的速率为100Mbit/s，在数据链路 层上跟10Mbit/s以太网没有区别，不过在物理 层上提高了传输的速率，而且引入了更多的物 理层介质，比如光纤、同轴电缆等。运行在两 对双绞线上的100Mbit/s以太网称为100BASTTX，运行在光纤上的100Mbit/s以太网则为
以太网的发展
2002年底IEEE802工作委员会又通过了802.3ae： 10Gbit/s以太网（万兆以太网）。在以太网技术 中，100Base-T是一个里程碑，确立了以太网技 术在局域网中的统治地位。而千兆以太网以及随 后万兆以太网标准的推出，使得以太网技术从局 域网延伸到了城域网的汇聚和骨干层。
除IEEE以外，还有其它国际标准组织在进行以太 网标准的研究，包括国际电信联盟（ITU-T）、
城域以太网论坛（MEF, Metro Ethernet Forum）、10G以太网联盟（10GEA, 10 Gigabit Ethernet Alliance）以及Internet工程 任务组（IETF, Internet Engineer Task Force）。
电气和电子工程师协会IEEE的标准为： IEEE 802.3常用的线缆有： （1）10BASE-5，粗同轴电缆，最大传输距离 500m； （2）10BASE-2，细同轴电缆，最大传输距离 200m； （3）10BASE-T，双绞线，最大传输距离 100m； （4）10BASE-F，光纤，最大传输距离2000m。
80年代末期，非屏蔽双绞线（UTP）出现，并迅 速得到广泛的应用。UTP的巨大优势在于： 逻辑拓扑依旧是总线的，但物理拓扑变为星形，使 得网络布线变得简单。
a) 价格低廉，只有同轴电缆的几分之一。 b) 制作简单，成功率高。 c) 收发使用不同的线缆，为实现全双工奠定了物 质基础；
d) 网络由共享式总线以太网向交换式以太网转变。
的载波侦听多路访问机制（CSMA/CD， Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection）作为介质访问控制方法， 标准带宽为10Mbit/s。
以太网的发展
802.3标准族是以太网最为核心的内容，也是一个不断 发展中的协议体系。IEEE802.3定义了传统以太网、快 速以太网、全双工以太网、千兆以太网以及万兆以太 网的架构，同时也定义了5类屏蔽双绞线和光缆类型的 传输介质。该工作组还明确了不同厂商设备之间、不 同速率、不同介质类型下的相互操作方式。
以太网技术
（1）单工通信是指消息只能单方向传输的工作 方式。通信双方中只有一个可以进行发送，另 一个只能接收。（广播）
（2）半双工通信是指通信双方都能收发消息， 但不能同时进行收和发的工作方式。（对讲机）
（3）全双工通信是指通信双方可同时收发消息 的工作方式。（手机）
交换式以太网技术
交换式以太网
以太网技术
实际应用中，我们常使 用的网线是非屏蔽双绞 线，绝缘套管中无屏蔽 层，该线缆价格低廉， 用途广泛。该线缆一般 采用铜合金制做，也有 采用纯铜制造，纯铜的 双绞线较软，成本较高。
双绞线标准
以太网技术
CAT-1/2/3/4：1/2/3/4类双绞线， 目前已淘汰
CAT-5：5类双绞线，可用于 100M以太网传输
70年代 80年代
90年代 92年 96年 2002年
以太网的发展
以太网标准是一个古老而又充满活力的标准。
1972年，Metcalfe墨卡夫博士在Xerox施乐 公司PARC研究中心试验了第一个2.94Mbit/s 以太网原型系统（Alto Aloha Network）。 该系统可以实现不同计算机系统之间的互连， 并共享打印机设备。
以太网接入技术
以太网Ethernet技术：以太网是当今现有局域 网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义 了在局域网(LAN)中采用的电缆类型和信号处 理方法。以太网(Ethernet)是一种计算机局域网 组网技术。电气和电子工程师协会IEEE制定的 IEEE 802.3标准给出了以太网的技术标准。它 规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问 层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局 域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标 准，如令牌环网等。
1973年，Metcalfe墨卡夫将自己的系统更名 为以太网（Ethernet），并指出该系统的设计 原理不局限于PARC的Alto计算机互连，也适 用于其它计算机系统。自此，以太网诞生了。
以太网的发展
在以太网标准发展的过程中，电器和电子工程 师协会（IEEE）802工作委员会是以太网标准 的主要制定者，IEEE802.3标准在1983年获得 正式批准，该标准确定以太网采用带冲突检测
在同一时刻抢占线路的情况，这就是所谓的 CSMA/CD（带碰撞检测的载波监听多路访问）
机制。
早期以太网技术
CSMA/CD的工作过程：
计算机不断检测共享物理网络的状态，一旦检 测到线路空闲就发送数据，如果不空闲则一直 等待，但如果同时有另外一个设备也发送数据， 则两个设备发送的数据必然会产生碰撞和冲突， 这种冲突会被计算机检测到，马上停止发送自 己的数据，然后再发送一连串干扰脉冲，然后 等待一段时间之后再进行发送。
100BASE-FX，还有运行在四对双绞线上的 100BAST-T4等。所有这些物理介质都是沿用 了CSMA/CD的访问方式，工作在半双工模式
下。
全双工以太网和以太网交换机
CSMA/CD 采用半双工模式进行，例如传统的 HUB 设备是不支持全双工的，因为 HUB 的内 部是一条共享总线，数据接收和发送都是在该 总线上进行，没有办法进行全双工通信。最好 的方式是采用全双工模式，全双工就是数据的 发送和接收可以同时进行，互不干扰。
以太网交换机： 交换机是一个多端口设备，每个端口可以连接 终端设备或其他多端口设备，交换机内部的网 络不是共享总线，一般采用一个数字交叉网络， 该网络能同时支持多个终端、端口之间并行独 立的数据传输，交换机为每个端口设置了缓冲 区，可以暂时缓存终端发送过来的数据，等资 源空闲之后再进行交换。交换机的出现使以太 网技术由传统的共享式结构转换为交换式结构， 例如和传统的HUB比较，100Mbit/s交换机的 每个端口可以独享200Mbit/s的带宽，大大提 高了效率。除此之外，VLAN（虚拟局域网）、 优先级、冗余链路等技术都可以在交换机上实 现。
但无论如何，从传统以太网的10Mbit/s，再到快速以 太网的100Mbit/s，到千兆以太网的1Gbit/s，直至万 兆以太网的10Gbit/s，所有的以太网技术都保留了最 初的帧格式和帧长度，无论从技术上还是应用上都保 持了高度的兼容性，确保为上层协议提供一致的接口， 给用户升级提供了极大的方便。
溃。
早期以太网技术
共享式以太网中，所有的主机都平等地连接到 同轴电缆上，所有主机发出的信号都会被其他 主机接收，如果主机数目较多，则存在冲突与 广播泛滥的严重问题，而且共享式以太网还会 存在介质可靠性差与无任何安全性的突出问题。
早期以太网技术
CSMA/CD规则： 计算机网络的目标是计算机之间共享物理网络， 初期的以太网是共享式以太网，同一时刻只能 有一台计算机访问线路，所以必须采用一种半 双工的方式来访问该物理线路，而且还必须有 一种冲突检测和避免的机制，来避免多个设备
IEEE802.3 以太网标准 IEEE802.3u 100BASE-T快速以太网标准 IEEE802.3z/ab 1000Mb/s千兆以太网标 准
IEEE802.3ae 10GE万兆以太网标准
万兆以太网出现
千兆以太网迅速发展
100M快速以太网
共享式转向LAN交换机 10M以太网发展成熟 以太网产生
早期以太网技术
早期的以太网标准是采用同轴线作为传输介质， 网络是一种串联式共享总线网络，如图 所示：
共享式总线以太网
早期以太网技术
网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质， 即共享介质。同一时刻只能有一台主机在发送，各 主机通过遵循CSMA/CD规则来保证网络的正常通 讯。该网络模式有一个致命缺陷那就是：电缆上的 设备是串连的，单点的故障可以导致这个网络的崩
以太网速度迅速提高
以太网技术
双绞线传输：
双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。两根 绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降 低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射 的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。把 一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了 双绞线电缆，在局域网中常使用4对双绞线组成 以太网电缆。
以太网技术
交换式以太网具有以下特点：
a)扩展了网络带宽。 b)分割了网络冲突域，使得网络冲突被限制在 最小的范围内。 c) 交换机作为更加智能的交换设备，能够提供 更多用户所要求的功能：优先级、虚拟网、远 程检测。