4宽带接入技术第四章 以太网接入技术

null宽带接入技术*北京邮电大学网络教育学院*宽带接入技术第四章 以太网接入技术 本章 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*本章内容4.1 以太网技术基础 传统以太网 高速以太网 交换式局域网 虚拟局域网 4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念 以太网接入的概念 以太网接入的网络结构 以太网接入提供的业务种类4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网(Ethernet)是总线型局域网的一种典型应用，由美国施乐(Xerox)公司于1975年研制成功。 施乐公司与数字(Digital)装备公司和英特尔(Intel)公司合作提出了以太网的规范[ETHE 80]，成为世界上第一个局域网产品的规范，IEE802.3协议 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 就是以此规范为基础的。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网以无源电缆作为总线传送数据信息； 传统以太网具有以下典型的特征 采用灵活的无连接的工作方式； 采用曼彻斯特编码作为线路传输码型； 属于共享式局域网，即传输介质作为各站点共享的资源； 介质访问控制方式为载波监听和冲突检测(CSMA/CD)技术。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 CSMA/CD技术 CSMA/CD是一种争用型协议，以竞争方式来获得总线访问权。CSMA/CD技术CSMA/CD技术技术原理： 先听后说，边听边说； 一旦冲突，立即停说； 等待时机，然后再说； 听，即监听、检测之意；说，即发送数据之意。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 CSMA/CD控制 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 CSMA(Carrier Sense Multiple Access)表示载波监听多路访问。 CSMA的基本规则是“先听后发”； 各站在发送信号之前先要检测总线是否有空闲，当检测确定总线空闲后，再发送本站信号。 各站均按此规律检测、发送，形成多站共同访问总线的通信形式。 CD(Collision Detecsion)表示冲突检测 CD的基本规则是“边发边听”； 各站在发送信号的同时对总线进行监听（检测）； 当监听到有总线上有冲突发生时，便停止发送信号。 当检测到总线上有冲突发生时，各站暂停发送信号，退让一段随机时间，然后重新进行载波侦听和冲突检测过程。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 争用期 以太网信号传送 过程中的冲突检 测过程如图所示。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 争用期 设总线上单程端到端传播时延为，即图中信号自A站传送到B站经历的时延（反向传送亦相同）。 图中A、B两站发送信号过程如下： 假设在t=0时，A站发送信号； 在t=-时，A站发送的信号还没有到达B站，此时B站检测到信道是空闲的，因此B站也开始发送信号； 这时AB方向和BA方向上都有信号传送，两个方向上的信号时间距离是； 经过/2时段，即在t=-/2时，AB方向和BA方向上的信号发生碰撞； 在t=时，B站检测到发生碰撞，停止发送数据； 在t=2-时，A站也检测到发生碰撞，也停止发送数据。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 争用期 以上过程表明 最先发送信号的站点，在发出信号之后最多经过2时段就可以知道发送的信号是否遭受了碰撞； 如果经过2时段还没有检测到碰撞，就可以确定本次信号传送不会发生碰撞。 因此把以太网的端到端往返时延2称为争用期，或碰撞窗口。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 数据帧的最短帧长 在传送过程中因发生碰撞而中断的信号帧称为冲突帧，冲突帧是无效帧，在接收端被丢弃。 为了区分因发生碰撞而产生的无效帧和有用帧，规定了有效数据帧的最短帧长。 由于发送信号的站最长经过争用期时间段即可检测到碰撞，所以有效数据帧的最短帧长就是争用期时间段2内所发送的比特（或字节）数，即 最短帧长=2数据传输速率 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 数据帧的最短帧长4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 CSMA/CD总线网特点 习惯上把采用CSMA/CD规程的总线型局域网称为CSMA/CD总线网，具有以下特点。 竞争总线 在CSMA/CD总线网中采用分布式控制方式，各站点自主平等，无主次站之分，任何一个站点在任何时候都可通过竞争来发送信息。 冲突显著减少 由于采取了“先听后发”和“边发边听”等措施，大大减少了传输中发生冲突的概率，从而有效地提高了信息发送的成功率。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 CSMA/CD总线网特点 轻负荷有效 在传输线路重负荷时传输冲突会增加，引起传输延迟时间急剧增大，导致网络吞吐量明显下降。因此，CSMA/CD技术不适合重负荷传输情况，但在轻负荷(小于总容量的30％)传输时非常有效，传输时延小、吞吐量高。 广播式通信 在总线网上，任何一个站点发出的信息都可以通过共用总线传送到所有工作站，因而可以灵活地实现点对点式、组播和广播通信。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 CSMA/CD总线网特点 发送的不确定性 对于采用CSMA/CD规程的总线型局域网，总线何时空闲、正在发送的信号是否会产生碰撞都是不确定因素，所以站点发送帧信号的时间也无法预先确定。因此，这种网络不适合用于对传输实时性要求较高的业务信号。 网络结构和MAC规程简单 CSMA/CD总线网上的每一个工作站都是单连接边，网络结构简单；并且CSMA/CD属于简单规程。因此CSMA/CD总线网易于实现，价格低廉。。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网标准 局域网参考模型 局域网参考模型如下图所示，其中参照了OSI七层协议模型。局域网是一个通信网络， 没有第四层及以上的功能； 同时由于局域网中无路由 选择，也就不设独立的网 络层。因此局域网参考模 型中只包含对应于OSI参 考模型的最低两层，即物 理层和数据链路层。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网标准 局域网参考模型 局域网的数据链路层划分为两个子层 介质访问控制或媒体接入控制MAC(Medium Access Control)子层； 逻辑链路控制LLC（Logical Link Control）子层。 局域网对LLC子层是透明的，也即不同类型局域网的LLC子层协议都相同； 不同类型局域网的MAC子层协议不同，因此局域网是以MAC子层协议区分局域网类型 。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网标准 局域网所采用的标准协议族是IEEE802标准 IEEE802.2是关于LLC子层的协议； IEEE 802.3是以太网MAC子层和物理层标准。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网的MAC子层协议 以太网的MAC子层功能 也就是CSMA/CD的介质 访问控制功能。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网的MAC子层协议 MAC子层有两个主要功能： ①数据封装和解封 发送端进行数据封装，包括将LLC子层送下来的LLC帧加上首部和尾部构成MAC帧，编址和校验码的生成等。 接收端进行数据解封，包括地址识别、帧校验码的检验和帧拆卸，即去掉MAC帧的首部和尾部，而将LLC帧传送给LLC子层。 ②介质访问管理 发送介质访问管理包括： 载波监听； 冲突的检测和强化； 冲突退避和重发。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网的MAC子层协议 MAC地址（硬件地址） IEEE 802标准为局域网规定了一种48bit的全球地址，即MAC地址，这是连接到局域网上的每台计算机的网卡上固化在ROM中的地址，所以也叫硬件地址或物理地址。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网的MAC子层协议 MAC地址（硬件地址） MAC地址的前3个字节由IEEE的注册管理委员会（RAC）负责分配，凡是生产局域网网卡的厂家都必须向IEEE的RAC购买由这三个字节构成的一个号（即地址块）这个号的正式名称是机构唯一标识符OUI； MAC地址字段的后3个字节由厂家自行指派，称为扩展标识符。一个地址块可生成224个不同的地址，用这种方式得到的48bit地址称为MAC-48或EUI-48。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 以太网的MAC子层协议 MAC地址（硬件地址）4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 10 BASE-T以太网 10BASE-T于1990年由IEEE认可，编号为IEEE802.3i； T表示采用双绞线，现在所说的10BASE-T采用的是无屏蔽双绞线； 10BASE-T的数据传输是速率 为10Mbps的基带传输。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 10 BASE-T以太网 10 BASE-T以太网的拓扑结构 10 BASE-T以太网以星形拓扑结构将站点连到一个集线器上 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 10 BASE-T以太网 10 BASE-T以太网的拓扑结构 集线器就像一个多端口转发器，每个端口都具有发送和接收数据的能力。但在一个时间内只允许接收来自一个端口的数据，可以向其它所有端口转发。 集线器工作在物理层，常含有中继器的功能。 采用一般集线器连接的以太网物理连接上是星形拓扑结构，但从逻辑关系上看是一个总线形网（一般集线器可看作是一个总线），各工作站仍然竞争使用总线。 所以这种局域网仍然是共享式网络，也采用CSMA/CD规则发送数据信号。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础传统以太网 10 BASE-T以太网 10 BASE-T以太网的组成 10 BASE-T以太网的组成有 集线器 工作站 服务器 网卡 中继器 双绞线 …… 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 传输速率高于100Mbit/s的以太网称为高速以太网。 常用的高速以太网有100 BASE-T快速以太网、千兆位以太网和10Gbit/s以太网。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 100 BASE-T快速以太网 1995年，IEEE正式通过快速以太网/100 BASE-T标准，即IEEE 802.3u标准。 100 BASE-T特点 ①传输速率可达100Mbit/s； ②采用了与10 BASE-T相同的MAC协议，能够快捷廉价地将原有10 BASE-T以太网升级为100 BASE-T以太网；4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 100 BASE-T快速以太网 100 BASE-T特点 ③采用共享式或交换式连接方式。其中共享式连接方式将所有的站点连接到一个集线器上，这些站点共享10M或100M的带宽，此连接方式费用较低，同时每个站点可用频带较窄；交换式连接方式将所有的站点都连接到一个交换集线器上，此时每个站点都能独享10M或100M带宽，但费用较高； ④100 BASE-T以太网设备可同时工作于10Mbit/s和100 Mbit/s速率上，其网卡能自动识别网络设备的传输速率并与之适应； ⑤经济性好，性能价格比高； ⑥因传输速率提高，致使信号衰减增大，100 BASE-T比10 BASE-T的网络范围减小。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 100 BASE-T快速以太网 100 BASE-T标准 100 BASE-T快速以太网标准为IEEE 802.3u，是现有以太网IEEE 802.3标准的扩展。 ①MAC子层 100 BASE-T快速以太网的MAC子层标准与802.3的MAC子层标准相同。 ②物理层标准 IEEE 802.3u规定了100 BASE-T的四种物理层标准。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 100 BASE-T快速以太网 100 BASE-T标准 100 BASE-T物理层标准 100 BASE-TX：使用2对5类非屏蔽双绞线（UTP）或屏蔽双绞线（STP）；最大网段长度是100m；采用4B/5B编码方式；支持可选的全双工操作模式； 100 BASE-FX：使用2对多模(MM)或单模(SM)光缆；最大网段长度因光纤规格不同而异，长度范围412m~10km；采用4B/5B编码方式；支持可选的全双工操作方式；4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 100 BASE-T快速以太网 100 BASE-T标准 100 BASE-T物理层标准 100 BASE-T4：使用4对音频级或数据级3类、4类或5类UTP，信号频率为25MHz；最大网段长度为100m；采用8B/6T编码方法；不支持全双工操作； 100 BASE-T2：采用2对音频级或数据级3类、4类或5类UTP；最大网段长度是100m；采用五电平的PAM5X5编码 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ；支持全双工操作。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 100 BASE-T快速以太网 100 BASE-T快速以太网组成 快速以太网和一般以太网的组成相同 工作站 网卡 集线器 中继器 传输介质 服务器 ……4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 千兆位以太网 IEEE于1998年正式颁布IEEE 802.3z标准为千兆位以太网标准。 千兆位以太网特点 ①可提供1Gbit/s的基本带宽，运行速度比100Mbit/s快速以太网快10倍； ②采用星形拓扑结构； ③使用和10Mbit/s、100Mbit/s以太网同样的以太网帧，与10 BASE-T和100 BASE-T技术向后兼容； ④当工作在半双工(共享介质)模式下，使用与其他半双工以太网相同的CSMA/CD介质访问控制机制； ⑤支持全双工操作模式； ⑥允许使用单个中继器，具有隔离发生冲突过多的端口以及检测并中断不正常的超时发送的功能； ⑦采用8B/10B编码方案。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 千兆位以太网 千兆位以太网的物理层标准 1000 BASE-LX：基于IEEE 802.3z标准；网段基于波长为1270~1355nm的光纤激光传输器，可以被耦合到单模或多模光纤中。当使用多模光纤时，传输距离为550m；使用单模光纤时，传输距离可达5km；线路信号码型为8B/10B编码。 1000 BASE-SX：基于IEEE 802.3z标准；基于波长为770~860nm的光纤激光传输器，可以被耦合到多模光纤中，传输距离为275m或550m；线路信号码型是8B/10B编码。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 千兆位以太网 千兆位以太网的物理层标准 1000 BASE-CX：基于IEEE 802.3z标准；网段由一根高质量STP的短跳接电缆组成，电缆段最长为25m；线路信号码型是8B/10B编码。 1000 BASE-T：基于IEEE 802.3ab标准；使用4对5类UTP，电缆最长为100m；线路信号码型是PAM5X5编码。 千兆位以太网为了满足对速率和可靠性的要求，其物理介质优先使用光纤。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 10Gbit/s以太网 IEEE在2002年6月完成了10Gbit/s以太网的正式标准802.3ae。 10Gbit/s以太网特点 ①数据传输速率10Gbit/s； ②传输介质为多模或单模光纤； ③使用与10Mbit/s、100Mbit/s和1Gbit/s以太网完全相同的数据帧 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 ； ④线路信号码型采用8B/10B和MB810两种类型编码； ⑤工作在全双工方式，没有争用问题，不使用CSMA/CD协议。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 10Gbit/s以太网 10Gbit/s以太网的物理层标准 局域网物理层标准 广域网物理层标准4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 10Gbit/s以太网 10Gbit/s以太网的物理层标准（局域网） 10000 BASE-ER：传输介质是波长为1550nm的单模光纤；最大网段长度为10km；采用64B/66B线路码型。 10000 BASE-LR：传输介质是波长为1310nm的单模光纤；最大网段长度为10km；采用64B/66B线路码型。 10000 BASE-SR：传输介质是波长为850nm的多模光纤串行接口；最大网段长度：采用光纤线径为62.5m多模光纤时为28m/160MHzkm和35m/200MHzkm；采用光纤线径为50m多模光纤时为69、86、300m/0.4 GHzkm；采用64B/66B线路码型。 局域网物理层标准规定的数据传输速率是10Gbit/s。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础高速以太网 10Gbit/s以太网 10Gbit/s以太网的物理层标准（广域网 ） 10000 BASE-EW：传输介质是波长为1550nm的单模光纤；最大网段长度为10km；采用64B/66B线路码型。 10000 BASE-L4：传输介质为1310nm多模/单模光纤4信道宽波分复用（WWDM）串行接口；最大网段长度：采用光纤线径为62.5m多模光纤时为300m/500MHzkm；采用光纤线径为50m多模光纤时为240m/400MHzkm和300m/500MHzkm；采用单模光纤时为10km；选用8B/10B线路码型。 10000 BASE-SW：传输介质是波长为850nm的多模光纤串行接口/WAN接口；最大网段长度：采用光纤线径为62.5m多模光纤时为28m/160 MHzkm和35m/200 MHzkm；采用光纤线径为50m多模光纤时为69、86、300m/0.4 GHzkm；采用64B/66B线路码型。 选用广域网物理层时，可使10Gbit/s以太网的帧能够插入SDH的STM-64帧有效载荷中，其数据速率约10Gbit/s。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础交换式局域网 交换式局域网可以解决共享式局域网中因网络负荷重而引起冲突和重发的大量发生，而导致网络流通量难以提升的问题。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础交换式局域网 交换式局域网的概念 交换式局域网所有站点都连接到一个交换式集线器或局域网交换机上，如下图所示。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础交换式局域网 交换式局域网的功能 ①隔离冲突域 在共享式以太网中，使用CSMA/CD协议实现介质访问控制。当两个或更多站点同时检测到信道空闲而准备发送信号帧，必将发生冲突。 在交换式局域网中，由于交换机具有交换功能，不同端口的站点之间不会产生冲突。 如果一个端口只连接一台计算机站点，那么在任何一对站点间都不会有冲突； 若一个端口连接一个共享式局域网，那么在该端口的各站点之间可能会产生冲突，但该端口的站点和交换机其他端口的站点之间将不会产生冲突。 因此，交换机隔离了每个端口的冲突域。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础交换式局域网 交换式局域网的功能 ②扩展距离 交换机可以扩展LAN的传输距离。 每个交换机端口可以连接不同的LAN，因此每个端口都可以达到不同LAN技术所要求的最大距离，与连到其他交换机端口LAN的长度无关。 ③增加总容量 在共享式LAN中，其容量由所有接入设备分享； 在交换式局域网中，由于交换机的每个端口具有专用容量，因此交换式局域网总容量随着交换机的端口数量而增加。 假设局域网交换机和用户连接的带宽（或速率）为M，用户数为N，则网络的总可用带宽（或速率）为N×M。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础交换式局域网 交换式局域网的功能 ④数据率灵活性 对于共享式LAN，不同LAN可采用不同数据率，但连接到同一共享式LAN的所有设备必须使用同样的数据率。 对于交换式局域网，交换机的每个端口可以使用不同的数据率，所以可以以不同数据率部署站点，非常灵活。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础交换式局域网 全双工局域网 全双工局域网概念 全双工是指网络中的每个站点可以同时发送和接收数据，实现同时的双向数据传输； 交换技术是实现全双工局域网的必要前提；但要真正实现全双工局域网，还需要对交换机进行全双工端口设置。 全双工局域网的优点 ①由于同时发送和接收，理论上可使传输速率提升一倍。例如工作于全双工模式的10 BASE-T双绞线链路速率可达20Mbit/s。 ②网段长度只受介质系统本身传输信号能力的限制，而不再受共享介质半双工局域网的计时要求限制。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 VLAN的概念 VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名就是虚拟局域网。 VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的数据交换技术。 VLAN等效于一个广播域，其中模拟了一组终端设备，这些终端设备位于不同的物理网段上，但是并不因此受束缚，相互间通信就像在同一个局域网中一样。 交换式局域网的发展是VLAN产生的基础。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 VLAN技术特点 ①覆盖范围不受距离限制。其站点可位于城市的不同区域，或不同省市，甚至不同国家。 ②建立在交换网络的基础之上。交换设备包括以太网交换机、ATM交换机、宽带路由器等； ③能够跨越多个交换机。有别于物理子网，VLAN成员设备可以位于交换区块中的任何地方； ④属于OSI参考模型中的第二层(数据链路层)技术，能充分发挥网络的优势，体现交换网络高速、灵活、易管理等特性； ⑤具有更好的网络安全性。与普通共享式局域网相比，VLAN能有效防止网络广播风暴。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 VLAN技术可以分离广播域，因此划分VLAN可为网络带来诸多好处 ①提高网络整体性能 网络上大量的广播流量对广播域中的节点的性能会产生消极影响，因此对广播域进行分段有利于提高网络的整体性能。 ②成本效率高 采用VLAN技术可以实现分离广播域，而无需添置额外硬件设备。 ③网络安全性好 VLAN技术可使得物理上属于同一个拓扑而逻辑拓扑并不一致的两组设备的流量完全分离，保证了网络的安全性。 ④简化网络的管理 VLAN技术允许管理员在中央节点配置和管理网络，VLAN的建立、修改和删除都十分简便。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 划分VLAN的方法 根据端口划分VLAN 根据MAC地址划分VLAN 根据IP地址划分VLAN4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 根据端口划分VLAN 这是按照局域网交换机端口定义VLAN成员的方式。 VLAN从逻辑上把局域网交换机的端口划分开来，也就是把终端系统划分为不同的部分，各部分相对独立，在功能上模拟了传统的局域网。 单交换机端口定义VLAN 多交换机端口定义VLAN4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 根据端口划分VLAN 单交换机端口定义VLAN 交换机端口1、2、6、7和8组成VLANl，端口3、4和5组成了VLAN2。这种VLAN只支持一个交换机。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 根据端口划分VLAN 多交换机端口定义VLAN4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 根据端口划分VLAN 多交换机端口定义VLAN 交换机1的1、2、3端口和交换机2的4、5、6端口组成LAN1， 交换机1的4、5、6、7、8端口和交换机2的1、2、3、7、8端口组成VLAN2。 在这种方式下，一个VLAN可以跨多个交换机，而且同一个交换机上的端口可能属于不同的VLAN。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 根据端口划分VLAN 用端口定义VLAN成员的方法比较直接，但不允许不同的VLAN包含相同的物理网段或交换机端口； 例如多交换机端口定义VLAN的图中中，交换机1和2端口属于VLAN1后，就不能再属于VLAN2。 如果用户从一个端口移动到另一个端口时，网络管理者必须对VLAN成员进行重新配置 。 4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 根据MAC地址划分VLAN 这是用终端系统的MAC地址来定义VLAN的方式。 MAC地址对应于网络接口卡，是与硬件密切相关的地址。因此MAC地址定义的VLAN允许工作站移动到网络其他物理网段，而自动保持原来的VLAN成员资格。 所以，基于MAC定义的VLAN可视为基于用户的VLAN。这种VLAN方式要求所有的用户在初始阶段必须配置到至少一个VLAN中，初始配置由人工完成，随后就可以自动跟踪用户。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 根据IP地址划分VLAN 这种方式也称为三层VLAN，通过协议类型(如果支持多协议)或网络层地址(例如TCP/IP的子网地址)来定义VLAN成员资格。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 VLAN标准 IEEE 802.1Q IEEE 802.1Q是IEEE 802委员会制定的VLAN标准。 新一代的LAN交换机都支持IEEE 802.1Q，而较早的设备则不支持。 ISL协议（Cisco公司） ISL(Inter Switch Link)协议支持跨多个交换机的VLAN； 该协议使用10bit寻址技术，数据包只传送到那些具有相同10bit地址的交换机和链路上； 以此来进行逻辑分组，控制交换机和路由器之间广播和传输的流量。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 VLAN之间的通信 在划分了VLAN的局域网中，大约有80％的通信流量发生在VLAN内，而另外20％的通信流量要跨越不同的VLAN。 解决VLAN之间的通信采用路由器技术。 路由策略分为集中式路由和分布式路由两种方式。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 VLAN之间的通信 集中式路由 所有VLAN都通过一个中心路由器实现互联。 对于同一交换机（一般指二层交换机）上的两个端口，如果它们属于两个不同的VLAN，尽管它们在同一交换机上，则在数据交换时也要通过中心路由器来选择路由。 这种方式的优点是简单，逻辑清晰。缺点是由于路由器的转发速度受限，会加大网络时延，容易发生拥塞现象。因此，这就要求中心路由器提供很高的处理能力和容错特性。4.1 以太网技术基础北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.1 以太网技术基础虚拟局域网 VLAN之间的通信 分布式路由 将路由选择功能适当地分布在带有路由功能的交换机上（指三层交换机）； 同一交换机上的不同VLAN可以直接实现互通； 这种路由方式的优点是具有极高的路由速度和良好的可伸缩性4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入的概念 以太网接入的概念 也称为FTTX+LAN接入，是指光纤加交换式以太网的方式实现用户高速接入互联网。 具体实现方式有光纤到路边（FTTC）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到户（FTTH），统称为FTTX。 接入网采用以太网形式，将可以形成从局域网、接入网、城域网到广域网全部是以太网的结构。采用与IP一致的统一的以太网帧结构，各网之间无缝连接，中间不需要任何格式转换，将可以提高运行效率、方便管理、降低成本。4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入的网络结构 FTTX+LAN（以太网接入）的网络结构采用星形或树形。4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入的网络结构 以太网接入的网络结构根据用户数量及经济情况等可以采用上图(a)所示的一级接入或图(b)所示的两级接入。 图(a)所示的以太网接入网，适合于小规模居民小区，交换机只有一级，采用三层交换或二层交换都可以。二/三层交换机上行（层）与汇聚层节点采用光纤相连，速率一般为100M；下行（层）与用户之间一般采用双绞线连接，速率一般为10M，若用户数超过交换机的端口数，可采用交换机级联方式。 图(b)所示的以太网接入网，适合于中等或大规模居民小区，交换机分两级：第一级交换机采用具有路由功能的三层交换，第二级交换机采用二层交换。4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入的网络结构 以太网交换机扩展技术 级联 级联是通过线缆把不同交换机经级联口相连接，目的是增加同—网络的端口数量。级联会导致延迟和衰减，因此级联的数目受到限制。 堆叠 堆叠是通过堆叠电缆，把性能相同的交换机按照矩阵和菊花链等方式堆叠起来，这种方式可以把性能相同的交换机在逻辑上视为一个交换机使用，堆叠也可以增加同一网络的端口数目。4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入的网络结构 以太网交换机扩展技术 集群 交换机集群技术是允许通过标准的Web浏览器和一个IP地址管理多个相互连接的交换机或端口，而不管这些交换机在什么位置或是否在一起。 交换机集群技术带来的好处有： ①可使网络管理变得简单而有效。 ②使网络的扩展变得更加简单，因为可以非常方便地将交换机添加到局域网。 ③交换机的软件升级、功能增强和更新连接非常方便。在交换机网管软件的操作界面上，只需通过简单地点击即可实现。4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入提供的业务种类 高速上网业务 FTTX+LAN接入网可为小区居民用户和企业用户提供高速上网业务，可分为拨号和专线两种业务形式。 宽带租用业务 FTTX+LAN接入网可为企业集团等用户提供2Mbit/s∽100Mbit/s甚至更高速率的宽带租用业务，通过宽带IP城域网将用户局域网络接入IP网。 网络互连 网络互连是指简单地为用户提供两个或多个节点之间的宽带IP数据传送通道，其适用对象是包括政府、大中小学校、医院、企业、商业及各分支结构等集团用户。4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入提供的业务种类 视频业务 宽带IP城域网可以承载基于IP的视频流，开展视频点播、远程监控和远程教学等交互视频服务，FTTX+LAN接入网可为视频业务提供高带宽的传输通道，将视频业务接入宽带IP城域网。 IP电话业务 为了适应基于IP上承载语音这一互联网发展的趋势，FTTX+LAN接入网可以提供IP电话接入业务。 4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入的优点 （1）高速传输 用户上网速率目前可以达到10Mbit/s以上，以后根据用户需要升级。 （2）网络可靠、稳定 楼道交换机和小区中心交换机、小区中心交换机和局端交换机之间通过光纤相连，网络稳定性高、可靠性强。 （3）用户投资少价格便宜 用户只需一台带有网络接口卡（NIC）的PC机即可上网。 （4）安装方便 小区、大厦、写字楼内采用综合布线，用户端采用五类网线方式接入，即插即用。4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入的优点 （5）技术成熟 以太网接入技术已经出现了很长时间，是一种基本成熟的技术。 （6）应用广泛 由于中国特色的民宅大多数非常集中，符合以太网的应用特点，所以说以太网接入技术是具有中国特色的接入技术。 通过以太网接入方式即可实现高速上网，远程办公、VOD点播、VPN等多种业务。4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.2 以太网接入技术（FTTX+LAN）的基本概念以太网接入的不足 （1）五类线布线问题 五类线本身只限于室内使用，限制了设备的摆设位置，致使工程建设难度已成为阻碍以太网接入的重要问题。 （2）故障定位困难 以太网接入网络层次复杂，网络层次多导致故障点增加且难以快速判断排除，使得线路维护难度大。 （3）用户隔离方法较为烦琐且广播包较多。4.3 以太网接入技术的管理4.3 以太网接入技术的管理安全管理：用户之间的广播隔离问题 IP地址管理 业务控制管理：接入带宽控制、用户接入认证和计费、接入业务的服务质量保证等北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.3 以太网接入技术的管理4.3 以太网接入技术的管理安全管理：以太网接入的用户之间的广播隔离问题 基于VLAN实现用户广播隔离 MAC地址过滤 广播流向制定等北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.3 以太网接入技术的管理4.3 以太网接入技术的管理安全管理：以太网接入的用户之间的广播隔离问题 基于VLAN实现用户广播隔离 将交换式以太网络划分为不同的广播域，从而实现安全和隔离的目的，有效防止网络的广播风暴。比较好的方法，但存在问题： 以太网交换机对VLAN的支持存在数目的限制 VLAN划分过多会增大本网出口的路由设置难度 VLAN划分过多会对以太网的交换效率以及其他一些应用造成不利的影响 VLAN划分过多会大量浪费地址。每划分一个VLAN需要一个到四个地址北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.3 以太网接入技术的管理4.3 以太网接入技术的管理北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.3 以太网接入技术的管理4.3 以太网接入技术的管理北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.3 以太网接入技术的管理4.3 以太网接入技术的管理北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*4.3 以太网接入技术的管理4.3 以太网接入技术的管理北京邮电大学网络教育学院www.buptnu.com.cn*