第3章_以太网组网技术基础

null计算机组网原理计算机组网原理马范援 fyma@sjtu.edu.cn 上海交通大学计算机科学与工程系 讲授内容 原理篇： 基于以太网的企业内组网技术 基于广域网的组网技术 教材： 《当代组网技术》 张公忠 陈锦章编著 清华大学出版社 讲授内容null工程篇： 网络规划与 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 网络工程实施 网络设备与系统选型 网络综合布线系统 教材：《全新计算机网络工程教程》 郭诠水 主编 王宝智 编著 北京希望电子出版社 补充内容：无线通信网本课程特点要求学生在己具有计算机网络基本知识的基础上学习本课程。 组网技术是一门应用技术，着重对应用知识的理解。 在讲解以太网原理时有一些理论知识和计算，其它章节都是介绍基本原理和概念。 本课程内容比较多，重点放在企业内的组网以及企业如何接入广域网。 本课程特点null 教材中的内容很多，如果全部按照书上内容讲解，时间不够，大家也不容易消化，因此本课程按教材的框架授课，内容上有所调整和删减，并补充一些实践知识。同学们 复习 预应力混凝土预制梁农业生态学考研国际私法笔记专题二标点符号数据的收集与整理 时以上课的材料为核心阅读书上的内容。并且要求大家上课时注意听老师的讲解。 对ATM网络技术不作介绍。 计算机技术发展的四大规律计算机技术发展的四大规律Moore定律 微处理器内晶体管数每18个月翻1番。 Bell定律 若计算能力不变，微处理器的价格和体积每18个月减少一半。 Gilder定律 主干网的带宽每6个月增加1倍。 Metcalfe定律 网络的价值同网络用户数量的平方成正比。计算机网络技术的发展趋势计算机网络技术的发展趋势网络速度的进一步提高 DWDM技术的光传输带宽己达1.6Tbps，3-5年内将达10Tbps； 线速路由器已达10Gbps，未来将达40Gbps； 光交换技术。 IPv6协议取代IPv4 null提高服务质量(QoS)成为热点 适应于数据、话音、视频等多业务的传输。 新一代网络体系结构的出现 例如：主动网络。 移动通信的广泛应用 无线局域网(WLAN)； 3G、4G。 网络安全性的加强 新的应用出现 《计算机组网原理》 原理篇《计算机组网原理》 原理篇第三章 以太网组网技术基础 null本章重点 以太网工作原理 CSMA/CD 碰撞槽时间及最小帧长度的计算 曼彻斯特编码的原理及优点 10BaseT的技术特点 集线器工作原理及功能 第三章 以太网组网技术基础第三章 以太网组网技术基础3.1 以太网发展情况及其 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 3.2 媒体访问控制方式3.2 媒体访问控制方式3.2.3 CSMA/CD机理CSMA/CD工作原理 载波侦听多路存取/冲突 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 CSMA/CD的工作过程 CSMA/CD的工作过程 如一个站点发送后，经2后没有冲突，即发送成功 。 3.2 碰撞槽时间（slot time）发生碰撞时间的上限，即发送站发出帧后能检测到碰撞的最长时间3.2 碰撞槽时间（slot time）碰撞槽时间的计算设：信号在物理信道上的传播速度：v 一般近似为： v = 200m / s 物理信道长度：S 网卡延时：tPHY 则可得：τ = S/v Slot time = 2τ+ 2tPHY 如果考虑网段上有N个中继器，每个中继器延迟时间为t中继器，则可得下式： Slot time = 2*(τ+ tPHY + N X t中继器 ) 碰撞槽时间的计算null 10M以太网的连接标准(5-4-3规则)几点结论：Slot time是监测一次碰撞所需的最长时间。 限制了帧的最小长度 Lmin 设 R 为报文传输速率 则 Lmin/R ≥ Slot time Lmin ≥ Slot time X R Lmin ≥ 2 X(S/v + tPHY + N X t中继器 ) X R 书上3.3式(P.5)中的 / 应改为 X 802.3标准规定的帧最小长度为64字节(2500米,4个中继器)。 几点结论：null决定了碰撞后信道上最大的碎片长度，碎片长度 < Lmin。 4) 决定了网络跨距的最大值。 根据3.3式，当传输速率R固定时，最小帧长度与网络跨距具有正比例关系，即跨距越大， Lmin越长。反之Lmin越长，跨距也可加大。 根据3.3式还可看出，在Lmin不变的情况下，传输速率越高，跨距越小。在后面介绍100M和1000M以太网时会明显看到这一点。 5) 是以太网一些算法的时间基准值，如二进制后退算法。null 必须注意：信号在物理信道上的传播速度v与报文的传输速率R是两个完全不同的概念。 信号在物理信道上的传播速度是指电信号在物理介质上的移动速度，计量单位是 距离/时间。光波在真空中的传播速度是 30万公里/秒，电信号在有线介质中的传播速度为该值的0.7，近似值为200米/微秒。 报文的传输速率是指报文内的二进制位在线路上的发送速度，计量单位是二进制位/秒(b/s或bps)。 null 例如一个报文有2048字节 (即16384bits)，传输速率R为10Mbps，则整个报文发送完毕需花费： 16384bits/10000000bps = 1638.4微秒 或1.6384毫秒 如果网络长度为1000米，则每个二进制位从网络的一端走到另一端的时间是： 1000米/200米/微秒 = 5微秒 null 我们还可举个例子，车库内有2000辆汽车，如果车库发出汽车每分钟5辆，则400分钟车库内的汽车全部发完，这就相当于网络中的R。每辆车离开车库后在高速公路上行驶速度为100公里/小时，这相当于网络中的v。 null 举例：802.3标准规定了10M以太网帧的最短长度为64字节，如果将该标准规定的条件作些修改，假定网络最长距离为1000米，中间可接2个中继器，每个中继器的延迟时间为1 s，每个网卡延迟时间为1.5 s，求在这些条件下帧的最短长度为多少？null 举例：802.3标准规定了10M以太网帧的最短长度为64字节，如果将该标准规定的条件作些修改，假定网络最长距离为1000米，中间可接2个中继器，每个中继器的延迟时间为1 s，每个网卡延迟时间为1.5 s，求在这些条件下帧的最短长度为多少？ 解： 总延迟时间=(1000M 200M/s)+2 1 s +1.5 s = 8.5 s 总延迟时间 2=17 s 17 s 10Mbps = 170bits 170bits 8bits = 21.25 bytes 取 22 bytes3.3 物理层结构与功能3.3.1 编码与解码曼彻斯特编码 (Manchester Code)3.3 物理层结构与功能曼彻斯特编码优点有利于区分每个“0”、“1”代码 便于同步 便于检测碰撞的发生 平均直流电平为 0曼彻斯特编码优点3.3.2 收发器四种标准3.3.2 收发器连接方式10BASE510BASE210BASE-T连接方式3.3.2 四种10BASE以太网物理性能比较3.3.2 四种10BASE以太网物理性能比较Ethernet 缆线与接口Ethernet 缆线与接口RJ-45插座连接图网卡集线器集线器集线器网卡： 发送：1、2； 接收：3、6集线器：发送：3、6； 接收：1、2连接方式：直连、交叉RJ-45插座连接图3.4 10BASET技术特点3.4.1 10BASET以太网系统组成以集线器(HUB)为中心构成星状连接，但本质上 仍是共享总线的工作方式。3.4 10BASET技术特点为什么在非屏蔽的5类双绞线上能达到高速率传送？输入放大器输出放大器正常传输信号外界电磁场干扰双绞线干扰源双绞线抗外界电磁场干扰为什么在非屏蔽的5类双绞线上能达到高速率传送？3.4.2 10BASET集线器功能信道上信号的放大、整形 实现碰撞检测 端口数的扩展 堆栈式 机框式 不同类型接口的互连 (见图3.16、3.17) 集线器与网卡之间或集线器之间最长距离均为100米。集线器数量最多为4个，即最远两站之间距离为500米。3.4.2 10BASET集线器功能碰撞检测的原理(a) A发送(a) A和B发送(a) A,B和C发送碰撞检测的原理10BASET的优点10BASET标准已经是10M以太网组网的主流技术， 其优点是： 可靠性好 某对双绞线故障不影响整个网络的工作 可扩展性好 通过增加HUB达到扩展目的 可管理性好 可对HUB实现管理 连接方便10BASET的优点3.4.3 基于10BASET发展的现代网络技术光纤以太网10BASEF出现 高速以太网的发展 从共享型以太网走向交换型以太网 发展了综合布线技术 3.4.3 基于10BASET发展的现代网络技术