计算机网络(3.14)数据链路层- 高速以太网

1、100BASE-T 以太网 

速率达到或超过100Mbit/s 的以太网称为高速以太网。 100BASE-T 在双绞线上传送100 Mbit/s 基带信号的星形拓扑以太网,仍使用 IEEE 802.3 的CSMA/CD 协议。

100BASE-T 以太网又称为快速以太网 (Fast Ethernet)。1995 年IEEE已把 100BASE-T 的快速以太网定为正式标准,其代号为IEEE 802.3u。

100BASE-T 以太网的特点 :

1、可在全双工方式下工作而无冲突发生。在全双工方式下工作时,不使用CSMA/CD 协议。

2、MAC 帧格式仍然是 802.3 标准规定的。

3、保持最短帧长不变(64字节),但将一个网段的最大电缆长度减小到100 m。

4、比特时间从100ns降低到10ns。

5、争用期从51.2μs 降低到5.12μs 。

6、帧间时间间隔从原来的 9.6 μs 改为现在的 0.96 μs。

100 Mbit/s 以太网的三种不同的 物理层标准

  • 100BASE-TX
  1. 使用 2 对 UTP 5 类线或屏蔽双绞线STP。
  2. 网段最大长度:100米。
  • 100BASE-T4
  1. 使用 4 对 UTP 3 类线或5类线。
  2. 网段最大长度:100米。
  • 100BASE-FX
  1. 使用 2 对光纤。
  2. 网段最大长度:2000米。
     

2、吉比特以太网

吉比特以太网或称千兆以太网,(英语:GbE, Gigabit Ethernet,或1 GigE) 是一个描述各种以吉比特每秒速率进行以太网帧传输技术的术语,由IEEE 802.3-2005标准定义。该标准允许通过集线器连接的半双工吉比特连接,但是在市场上利用交换机的全双工连接才是标准。

允许在1Gbit/s 下以全双工和半双工两种方式工作。使用IEEE 802.3 协议规定的帧格式。在半双工方式下使用CSMA/CD 协议,全双工方式不使用CSMA/CD 协议。与10BASE-T 和100BASE-T技术向后兼容。

吉比特以太网可用作现有网络的主干网,也可在高带宽(高速率)的应用场合中。

吉比特以太网的物理层 

使用两种成熟的技术:一种来自现有的以太网,另一种则是美国国家标准协会ANSI制定的光纤通道FC (Fiber Channel)。

吉比特以太网工作在半双工方式时,就必须进行碰撞检测。

为保持 64 字节最小帧长度,以及100米的网段的最大长度,吉比特以太网增加了两个功能:

载波延伸(carrier extension)
                                                 T0 = L/C α = τ/ T0=τC / L

分组突发(packet bursting)

载波延伸(硬件实现) 

使最短帧长仍为64字节(这样可以保持兼容性), 同时将争用时间增大为512字节。

凡发送的MAC帧长不足512字节时,就用一些特殊字符填充在帧的后面,使MAC帧的发送长度增大到512字节。接收端在收到以太网的MAC帧后, 要将所填充的特殊字符删除后才向高层交付。

分组突发 

当很多短帧要发送时,第一个短帧要采用载波延伸方法进行填充,随后的一些短帧则可一个接一个地发送,只需留有必要的帧间最小间隔即可。这样就形成可一串分组的突发,直到达到1500字节或稍多一些为止。

当吉比特以太网工作在全双工方式时(即通信双方 可同时进行发送和接收数据),不使用载波延伸和分组突发。

 3、10吉比特以太网和更快的以太网 

10 吉比特以太网(10GE)并非把吉比特以太网的速率简单地提高到10倍。

其主要特点有:与10 Mbit/s、100 Mbit/s 和1Gbit/s 以太网的帧格式完全相同。保留了802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长,便于升级。不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。只工作在全双工方式,因此没有争用问题,也不使用CSMA/CD协议。

以太网的技术发展得很快。 在10GE 之后又制订了40GE/100GE(即40 吉比特以太网和100吉比特以太网)的标准IEEE 802.3ba-2010 和 802.3bm-2015。

40GE/100GE 只工作在全双工的传输方式(因而不使用 CSMA/CD 协议),并仍保持了以太网的帧格式以及 802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长。

100GE 在使用单模光纤传输时,仍然可以达到40km的传输距离,但这是需要波分复用(使用4 个波长复用一根光纤,每一个波长的有效传输速率是25 Gbit/s)。

4、使用以太网进行宽带接入 

IEEE 在2001年初成立了802.3 EFM 工作组,专门研究高速以太网的宽带接入技术问题。

以太网宽带接入具有以下特点: 1、可以提供双向的宽带通信。2、可以根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级。 3、可以实现端到端的以太网传输,中间不需要再进行帧格式的转换。这就提高了数据的传输效率且降低了传输的成本。 4、但是不支持用户身份鉴别。

PPPoE (PPP over Ethernet) 的意思是“在以太网上运行 PPP”,它把 PPP 协议与以太网协议结合起来—— 将PPP帧再封装到以太网中来传输。

现在的光纤宽带接入 FTTx都要使用 PPPoE的方式进行接入。在 PPPoE弹出的窗口中键入在网络运营商购买的用户名和密码,就可以进行宽带上网了。

利用ADSL 进行宽带上网时,从用户个人电脑到家中的ADSL 调制解调器之间,也是使用 RJ-45 和5 类线(即以太网使用的网线)进行连接的,并且也是使用 PPPoE弹出的窗口进行拨号连接的。

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