第3章 高速以太网

　　高速以太网是当前更流行、并广泛使用的局域网，包括100Mbps和1000Mbps局域网。

　　3.1 概述

　　高速以太网是在10BASET和10BASEFL（光纤链路）技术基础上发展起来的100Mbps传输速率的以太网，现广泛使用100BASETX和10BASEFX，它们的拓扑结构与10BASET和10BASEFL相同，并向下兼容。

　　10/100Mbps自适应局域网保证了从10Mbps向100Mbps平稳过渡。

　　3.2 高速以太网体系结构与分类

　　1.体系结构

　　MII：媒体独立接口

　　2.四种不同的100Mbps以太网物理层结构（P.35）

　　3.3 高速以太网系统的组成

　　1.网卡与集线器的连接

　　（1）若网卡上内置收发机，则用RJ—45连接器连接；

　　（2）若网卡上外置收发机，则在网卡上配置一个40芯MII连接器。

　　以上对双绞线和光缆均一样。安装在站中的网卡也是一样的。

　　2.媒体

　　注意：

　　（1）网卡或者外置收发器上必须配置9芯连接器，这和10Mbps以太网不同。

　　（2）屏蔽双绞线的阻抗为150Ω。

　　（3）在全双工情况下：

　　单摸光缆段可达40Km；

　　多摸光缆段可达2Km；

　　3.线器

　　（1）分类

　　按结构划分：共享型和交换型；

　　按媒体划分：双绞线和光缆；

　　按设备划分：单台非扩展型、叠堆型和厢体型。

　　3.4 高速以太网组网技术

　　3.4.1 高速以太网系统的跨距

　　1.速以太网碰撞时间槽（St）

　　St=2S/0.7C+2tPHY

　　考虑中继器的时延tr，并考虑中继器的个数为N，则有：

　　St=2S/0.7C+2N tr +2tPHY

　　所以：S=0.35（L/R-2N tr -2tPHY ）

　　注意，L没有变，但R比10Mbps大了10倍。所以S小了许多。

　　2.跨距

　　跨距实际上反映了一个碰撞域，具体值见P.39.

　　3.4.2 自动协商与10M/100Mbps自适应功能

　　1.自动协商功能

　　（1）在使用双绞线的环境中，网卡和集线器的端口RJ—45可支持多种工作模式，如：100Mbps的 T2、Tx，也支持双工方式。

　　（2）屏蔽双绞线及光缆不支持自动协商功能；

　　（3）在加电后，首先在端口上进行自动协商，协商结果，获得双方拥有的更佳工作模式。

　　（4）发送快速链路脉冲（FLP），一旦协商成功，就不再发快速链路脉冲（FLP）。

　　（5）10M/100Mbps自适应功能

　　分几种情况进行分析：

　　（1）原有的10BASET具有自动协商功能，得到协商结果。

　　（2）原有的10BASET不具有自动协商功能，由于在以往的10BASET系统中，媒体链路正常工作时，

　　始终存在正常链路脉冲（NLP），以检测链路的完整性。因此可以适应。

　　（3）如果老的10BASET中使用3类UTP媒体，在新系统中则不能正常使用。

　　（4）在自动协商后，各端口的速率可能不同。

　　注意两种不正常的情况：

　　（1）如果是3类屏蔽线，在10Mbps时正常，在100Mbps就可能不正常；

　　（2）如果集线器各端口上的速率不同，那么必须解决传输率不一致的问题，否则，系统不能正常运行。

　　3.4.3 高速以太网与10BASET/FL组网性能比较

　　10BASET/FL100BASETX/FX

　　IEEE标准802.3i/j802.3u

　　拓扑结构星型星型

　　传输率10Mbps100Mbps

　　媒体3、4、5类UTP、MMF5类UTP、STP、SMF、MMF

　　更长媒体段UTP：100m；MMF：2KmUTP、STP：100m；MMF：2Km；SMF：40Km

　　编码：曼彻斯特码4B/5BNRZI

　　帧结构符合DIX802.3标准符合DIX、802.3标准

　　CSMA/CD同上同上

　　碰撞槽时间51.2μs（512bit）5.12μs（512bit）

　　碰撞域范围UTP：500m（四个中继器）2个中继器：UTP、STP：205m；MMF：228m；

　　UTP+MMF：216m；无中继器：UTP：100m；MMF：412m，

　　3.4.4 高速以太网典型组网方案

　　S——交换机

　　3.5 千兆位以太网体系结构与分类

　　3.5.1 千兆位以太网体系结构和功能模块

　　1.体系结构

　　2.功能模块

　　PHY层中包括了：

　　（1）编码/译码；

　　（2）收发器；

　　包括长波光纤激光传输器；波长：1270nm~1355nm

　　短波光纤激光传输器；波长：770nm~860nm

　　铜缆收发器。

　　（3）媒体。

　　3.5.2 千兆位以太网按PHY层分类

　　1.1000BASEX类

　　（1）1000BASECX

　　1000BASECX是一种短距离屏蔽铜缆，更长距离为25m.

　　连接器为9芯。但只用了四芯，1、5、6、9

　　该缆的特性阻抗为150Ω。

　　（2）1000BASELX

　　使用长波激光，可驱动单模光纤，也可驱动多模光纤

　　对于多模：更长距离为550m；

　　对于单摸：全双工模式下，更长距离为3Km.

　　（3）1000BASESX

　　仅支持多模光纤。

　　波长工作方式更长距离

　　62.5μm全双工300m

　　50μm全双工525m

　　2.1000BASET（双绞线）

　　更长距离：100m；

　　需要专门的、更先进的编码/译码方案。

　　特殊的驱动电路方案。

　　3.6 千兆位以太网组网技术

　　3.6.1 千兆位以太网组网跨距

　　1.无中继器连接（P.46）

　　2.有中继器连接

　　3.6.2 帧扩展技术

　　更小帧长度越长，则半双工模式的网络系统跨距越大。

　　1.各种速率下的位长：速率10Mbps100Mbps1000Mbps

　　位长512比特512比特512字节（4096比特）当千兆以太网的帧达不到512字节时，必须添加扩展位。

　　2.100Mbps和1000Mbps以太网的时隙

　　（1）100Mbps以太网的时隙：

　　100Mbps以太网的时隙仍为512位时，以太网规定一帧的更小发送时间必须为5.12μs.

　　（2）1000Mbps以太网的时隙

　　1000Mbps以太网的时隙增至512字节，即4096位时。

　　3.6.3 帧突发技术

　　帧突发在千兆以太网上是一种可选功能，它使一个站或一个服务器一次能连续发送多个帧。

　　1.帧突发技术：

　　（1）当一个站点需要发送很多短帧时，该站点先试图发送第一帧，该帧可能是附加了扩展位的帧；

　　（2）一旦第一个帧发送成功，则具有帧突发功能的该站就能够继续发送其它帧，直到帧突发的总长度达到1500字节为止。

　　（3）为了使得在帧突发过程中，媒体始终处于“忙状态”，必须在帧间的间隙时间中，发送站发送非“0”、“1”数值符号，以避免其它站点在帧间隙时间中占领媒体而中断本站的帧突发过程。

　　（4）在帧突发过程中只有第一个帧在试图发出时可能会遇到媒体忙或产生碰撞，在第一个帧以后的成组帧的发送过程中再也不可能产生碰撞。

　　（5）如果第一帧恰恰是一个更长帧，即1518字节，则标准规定帧突发过程的总长度限制在3000字节范围内。