西安电子科技大学：《宽带通信网技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第2章 以太网Ethernet及其接入技术

第2章 Ethernet,及其接入技术 ●21 Ethernet及其组网基础 ●22 Ethernet接入 20212/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University

2021/2/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University 1 第2章 Ethernet及其接入技术 ⚫2.1 Ethernet及其组网基础 ⚫2.2Ethernet接入

开篇题外话,好名字很关键: 1)以太网是最差的LAN,但经过技术改进和市场迎合, 成为最重要的两种网络技术之一。 Eher:表示宇宙中无处不在的一种“物质”, Ethernet:代表现实中无处不在的一种“网络”; 2) suning,gome,胡锦涛,王鼎(清朝军机大臣,陕西 蒲城人,类似于安徽桐城的“达仁巷”) “六尺巷” 千里捎信只为墙,让他三尺又何妨? 万里长城今犹在,不见昔日秦始皇

开篇题外话，好名字很关键： 1)以太网是最差的LAN，但经过技术改进和市场迎合， 已成为最重要的两种网络技术之一。 Ether ：表示宇宙中无处不在的一种“物质”， Ethernet ：代表现实中 无处不在的一种“网络”； 2) suning，gome，胡锦涛，王鼎(清朝军机大臣，陕西 蒲城人, 类似于安徽桐城的“达仁巷”) “六尺巷” 千里捎信只为墙，让他三尺又何妨？ 万里长城今犹在，不见昔日秦始皇

、以太网概述 1.以太网特征 最早由 Xeror、DEC和ntel三公司在1980年发明,由 EEE8023制定其标准规范; MAC采用 CSMA/CD(载波侦听多址接入碰撞检测 carrier sense multiple access/collision detection 早期它是一个总线网络( roadcast networks); 现在常见的是星型( router/switch)和多级星型,例如 校园网( campus networks) 主要用于办公室、家庭等网络接入场合(局域网), G/10G等高速以太网也可用于核心网。 20212/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University

2021/2/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University 3 一、以太网概述 1. 以太网特征 – 最早由Xeror、DEC和Intel三公司在1980年发明，由 IEEE 802.3制定其标准规范； – MAC采用CSMA/CD (载波侦听多址接入/碰撞检测 carrier sense multiple access/collision detection)； – 早期它是一个总线网络(broadcast networks)； – 现在常见的是星型(router/switch)和多级星型，例如 校园网(campus networks)； – 主要用于办公室、家庭等网络接入场合(局域网)， G/10G等高速以太网也可用于核心网

2.以太网MAC协议 MAC采用 CSMA/CD(載波侦听多址接入/碰撞检测 carrier sense multiple access/collision detection) 某站监测到信道空闲时,即使本站要发送数据,但 需延时9.6s以提供帧间间隔和链路控制器的恢复时间 (帧间隙最小为12字节,传输时延=12*8b10Mbps= 96s,096 s for fe,0.06 s for ge,再向信道发送数 据;在发送数据的同时,检测是否发生碰撞? 如发生碰撞,则停止传送帧的内容,发送特定序列 Jammed signal,32~48比特,确保所有站检测到碰撞 (the traffic is jammed? “发前监测,边发边测 20212/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University

2021/2/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University 4 2. 以太网MAC协议 – MAC采用CSMA/CD (载波侦听多址接入/碰撞检测 carrier sense multiple access/collision detection)； 某站监测到信道空闲时，即使本站要发送数据，但 需延时9.6μs以提供帧间间隔和链路控制器的恢复时间 (帧间隙最小为12字节，传输时延＝12*8b/10Mbps= 9.6μs , 0.96μs for FE, 0.096μs for GE), 再向信道发送数 据；在发送数据的同时，检测是否发生碰撞？ 如发生碰撞,则停止传送帧的内容，发送特定序列 (Jammed Signal ，32～48比特),确保所有站检测到碰撞 。 (the traffic is jammed?) “发前监测,边发边测

3.以太网分类 依据传输速率,可分为10M,100(FE,G(GE,10G(10GE,1006006 Maximum 扩展星型:不同级别 Type Medium Maximum Segment Physical 的星型结构(nk Bandwidth Length Topology stars at different 10BASE5 Thick Coax 10 Mbps 500m Bus levels together) Star 10BASE-T CAT 5 UTP 10 Mbps 100 mExtended Star Mu|tim。de 10BASE-FL Optical 10 Mbps 2000 m Star Fiber 100BASE-TX CAT 5 UTP 100 Mbps 100 m Star Multimode 0OBASE-FX Optical 100 Mbps 2000 m Star extended star topology Fib 1000BASE-T CAT 5 UTP 1000 Mbps 100 m Star BASE:基带 T双绞线( wisted pair) 1000BASE-CX STP 1000M 25m Star F光纤 Fiber,分为多模单模 100 ASE-LX1.27~135m1000M多模50/625pm500m Coax:同轴(粗同轴细同轴) 单模9μm,<5Km UTP :(Unshielded Twisted 100 ASE-SX0770.86μm,多模50625m,<250550m P CAT 5 UTP:5类双绞线

BASE: 基带 T 双绞线(Twisted Pair) F 光纤 Fiber，分为多模/单模 Coax: 同轴(粗同轴,细同轴) UTP : (Unshielded Twisted Pair) CAT 5 UTP: 5类双绞线 扩展星型: 不同级别 的星型结构 (link stars at different levels together) 3. 以太网分类 依据传输速率，可分为10M, 100M(FE), 1G(GE), 10G(10GE),100G(100GE) 1000BASE-CX STP 1000M 25m Star 1000BASE-LX 1.27~1.35μm 1000M 多模50/62.5μm,<500m 单模9μm,<5Km 1000BASE-SX 0.77~0.86μm，多模50/62.5μm，<250/550m

4.以太网采用的编码方式 以太网采用 manchester编码,10M以太同轴也采用过 DPSK 100 BASE-TX(UTP5,STP),100BASE-FX均采用4BB编码, 码元速率15MHz 对于100M以太网,其载波速率最多可达1002*5/4=250MHz manchester编码的优缺点是什么? 数字数据0101110110 NRZ编码 同步时钟 uLLyuuLL 曼彻斯特 差分曼彻斯特 20212/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University

2021/2/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University 6 • 以太网采用manchester编码，10M 以太同轴也采用过 DPSK； • 100BASE-TX(UTP-5,STP), 100BASE－FX均采用4B/5B编码， 码元速率125MHz •对于100M以太网，其载波速率最多可达100*2*5/4=250MHz •Manchester编码的优缺点是什么？ 4. 以太网采用的编码方式

5. Ethernet使用的光纤连接器 FC连接器 ferrule connector(金属箍(gu),金属环) 一使用螺丝旋紧方式 光通讯料 www.china.cn

• FC连接器ferrule connector (金属箍(gu),金属环) •－使用螺丝旋紧方式 5. Ethernet使用的光纤连接器

●光纤连接器图形 ST连接器 straight tip 使用卡接方式 LC连接器-使用卡接方式 Lucent发明,体积小

⚫ 光纤连接器图形 • ST连接器straighttip －使用卡接方式 • LC连接器 －使用卡接方式 Lucent发明，体积小

、以太网帧格式 2110M以太网帧格式# Ethernet 6 6 46-1500 Start of Frame Destination Source Preamble frame Data Check Address Address delimiter Sequence Preamble-帧前导10101010b,用于以太网帧定界; Start-of-frame(SOF,l00101)-帧起始符,标识以太帧 数据字段的开始; destination and source addresses-源宿地址,每个6字节 用于标识以太网的网元。前3字节代表制造商(由TF分 配),后3字节由制造商指定。源地址总是单播 unicast, 宿地址可为单播,多播组播 multicast,或广播 broadcast; 20212/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University

2021/2/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University 9 二、以太网帧格式 2.1 10M 以太网帧格式# 7 – Preamble – 帧前导10101010b，用于以太网帧定界； – Start-of-Frame (SOF, 10101011) – 帧起始符，标识以太帧 数据字段的开始； – destination and source addresses –源宿地址，每个6字节， 用于标识以太网的网元。前3字节代表制造商(由IETF分 配)，后3字节由制造商指定。源地址总是单播 unicast， 宿地址可为单播,多播/组播multicast, 或广播 broadcast；

Typellength( Ethernet)-标识以太网的类型( Etherent l yDIX=DEC, Intel. Xeror)/长度(IEE8023)类型数值总 是大于等于(1536最大8023数据包的长度(1500,故两 种含义可共存) da( Ethernet-高层PDU数据,46<长度<=1500 ∫ frame check sequence(FCS-循环冗余校验,用于保证 数据的正确性或透明传输。 20212/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University

2021/2/2 Dr. Zhanqi XU, National Key Lab on ISN, Xidian University 10 – Type/Length (Ethernet) – 标识以太网的类型(Etherent II, by DIX=DEC,Intel,Xeror)/长度(IEEE802.3) 类型数值总 是大于等于(1536)最大802.3数据包的长度(1500)，故两 种含义可共存) – data (Ethernet)- 高层PDU数据，46<=长度<=1500 – frame check sequence (FCS) – 循环冗余校验，用于保证 数据的正确性或透明传输