以太网及网络工作原理一

1、WAN、LAN和以太网简介
1.1、以太网和局域网的区别
1.2、冲突域和广播域
1.3、CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测
1.4、IEEE 802.3标准
1.4.1、IEEE 802.3发展时间历程
1.4.2、传输介质及其特性。
1.5、半双工和全双工

1、WAN、LAN和以太网简介

介绍以太网（Ethernet）我们首先要与广域网（WAN）、局域网（LAN）这两种概念区分开来，广域网（WAN），WAN我们常在家用路由上看到这个接口，WAN是由无数局域网构成，提供网络服务，让公司和个人通过公网进行查询、上传、下载这些服务。WAN的基础设施通常是网络运营商建设，并提供网络服务，比如国内电信、移动、联通，还有国内现在提供硬件铁塔公司。

局域网设施由企业、个人所组建，规模比较小，主要办公使用，以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享等功能。局域网可大可小，大型公司网络范围可能几栋大楼也可能是一间办公室。网络连接设备则包含了网卡、集线器、交换机、路由器，网络传输介质简单来说就是网线。无线局域网网络传输介质是无线电波。有线局域网使用的技术标准为IEEE 802.3，无线局域网采用的技术标准称为IEEE 802.11，俗称WIFI。

局域网严格意义上是封闭型的。按网络拓扑结构分类，可分为总线型、星型、环型、树型、混合型等。按传输介质所使用的访问控制方法分类，又可分为以太网、令牌环网、FDDI网和无线局域网等。

以太网（Ethernet）是应用最普遍的局域网技术，取代了其他局域网技术如令牌环、FDDI和ARCNET。以太网不是一种具体的网络，是一种技术规范，在IEEE 802.3中定义了以太网的标准协议。以太网使用总线型拓扑和CSMA/CD（即带冲突检测的载波监听多路访问）的总线争用技术。以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，发展到现在是使用交换机来进行网络连接和组织，最大程度的减少冲突，提高网络速度和使用效率。工作在OSI模型的第二层。

早期以太网

现代以太网使用交换机来进行网络连接和组织

1.1、以太网和局域网的区别

以太网分类归为总线型局域网，而局域网的拓扑结构包括星形、树形、环形和总线型。

局域网包含以太网，以太网只是采用总线型拓扑的拓扑结构的一类。
以太网使用CSMA/CD协议，工作在OSI网络构架模型的第2层。

1.2、冲突域和广播域

早期使用集线器来共享网络资源，使用一个集线器连接多个设备，集线器的工作原理是从一个接口收到数据帧后，立即传给入口以外的其它接口，对接收到的数据以广播的形式发送。与交换机不同，集线器不能识别MAC地址，只是复制接收数据帧后转发。这样就造成数据冲突，广播泛滥，线路拥堵。同一时间多台设备发送数据帧在总线上通过时发生冲突。

交换机是使用转发/过滤MAC地址表，只转发到正确的MAC地址端口，在同一时间在端口可能同时有发送和输入的数据帧，冲突只在那一个端口发生，所以它的每一个端口相应的称为一个冲突域。交换机通过指定端口传输数据帧，各端口之间不干扰。

广播域指一个网段中所有设备组成的集合，这个网段内所有的设备都侦听该网段的发送的广播。比如127.20这个网段，下面所有主机地址的设备都收听广播，默认情况下，路由器不会把192.168.10网段内的广播传过来。一年四班的老师讲话会不会传到一年二班这边来，各收听各的。

1.3、CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测

CSMA/CD技术规定了多台电脑共享一个信道的方法，是帮助设备均衡地共享带宽的协议。冲突管理，当一个节点传输数据时，首先检查线路上是否有其它数据，没有就传输数据并继续监测线路~~~~~~。拥堵发生时，会告诉所有节点，以太网中每个节点都暂停传输延迟发送，直到内部算法时间到期。

注意：等待过程中超过最大尝试传输次数。向更高层的网络协议报告发送失败，退出传输模式。

CSMA/CD的理解，CS是载波监听的简写；MA是多节点访问的简写；CD是冲突监测的简写。

1.4、IEEE 802.3标准

在前面OSI网络架构模型和以太网我们不断的提到IEEE 802.3标准，这一小节我们就来简单介绍一下IEEE 802.3。百度百科里的介绍，IEEE 802.3是一个工作组，该工作组编写了电气和电子工程师协会（IEEE）标准集合。协议定义CSMA/CD标准的媒体访问控制（MAC）子层和物理规范。通过各种类型的铜缆或光缆在节点和/或基础设施设备（集线器，交换机，路由器）之间建立物理连接。LLC 协议这里不用介绍了，现在很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议。

1.4.1、IEEE 802.3发展时间历程

IEEE 802.3标准很复杂我这里只是整理几个特点来说明：
A、传输速率增加，传输介质的变化。
传输速率增加，从10bit/s、100bit/s、1000bit/s、10000bit/s、到400 Gbit/s。传输介质的变化，从铜线到双绞线、到光纤（单模/多模）。

时间	标准	描述
1983年	IEEE 802.3	标准以太网10Mbit/s
1990年	802.3i	10BASE-T10 Mbit/s（1.25 MB/s）双绞线
1993年	802.3j	10BASE-F10 Mbit/s（1.25 MB/s）光纤
1995年	802.3u	快速以太网 100Base-T快速以太网标准具有100 Mbit/s(12.5 MB/s)的100BASE-TX，100BASE-T4,100BASE-FX快速以太网，具有自动协商功能。
1998年	802.3z	1000BASE-XGbit/ s光纤以太网，速率为1 Gbit/s(125 MB/s)千兆以太网
1999年	802.3ab	1000BASE-TGbit/s以太网双绞线，速率为1 Gbit/s(125 MB/s)
2000年	802.3ad	链路的链路聚合
2002年	802.3ae	光纤上的万兆以太网;10GBASE-SR、10GBASE-LR、10GBASE-ER、10GBASE-SW、10GBASE-LW、10GBASE-EW
2006年	802.3	通过非屏蔽双绞线（UTP）的10GBASE-T10 Gbit/s（1,250 MB/s）以太网
2008年	802.3ax	链接聚合 - 移至并批准为802.1AX
2010年	802.3ba	40 Gbit / s和100 Gbit / s以太网。
20015年	802.3bm	用于光纤的100G / 40G以太网
20016年	802.3bp	1000BASE-T1 - 通过单个双绞线，汽车和工业环境的千兆以太网，25G /40GBASE-T，用于4对平衡双绞线，2个连接器，距离超过30米
20016年	802.3bz	2.5GBASE-T和5GBASE-T- 通过Cat-5/Cat-6双绞线的2.5千兆和5千兆以太网
20017年	802.3bs	单模光纤上200GbE（200 Gbit/s）和光学物理介质上400GbE（400 Gbit/s）
	802.3ck	使用100 Gbit/s通道的100,200和400 Gbit/s以太网

B、接口的多样化、传输距离增加。
接口有以下几种：粗同轴电缆AUI接口一般不用；细同轴电缆BNC接口现在也不用了；SC光纤接口在快速以太网使用；RJ-45接口就是我们常见的“水晶头”，使用双绞线；FDDI接口使用的是光纤，高端的千兆交换机上使用这种接口；Console接口、在交换机和路由器都有这种接口，绝大多数都采用RJ-45端口。

传输距离的增加从100米到数十公里。

1.4.2、传输介质及其特性。

A、标准以太网是最早期的以太网，其传输速率为10Mbts，也称为传统以太网。标准以太网IEEE802.3中物理层标准如下:

10 Base-T：使用双纹线，最大网段长度为100m。
10 Base-F：使用光纤，最大网段长度为2000m，传输速率为10Mb/s。

由于很多已经过时只列上两项，Base表示基带传输，T是双绞线，F是光纤。

B、快速以太网IEEE802.3u中物理层标准。

100 Base-TX：使用两对5类屏蔽或非屏蔽双绞线，一对用于发送数据，一对用于传输数据;使用RJ-45接头，最大距离为100m，支持全双工。
100 Base-T4：使用3类电缆，使用所有4对线，半双工。由于5类线普及，已废弃。
100Base-FX：使用62.5/125微米的多模光纤，采用点到点拓扑，最大距离为412m，支持全双工。此种网络主要用于搭建主干网，以提升主干网络传输速率。

C、千兆以太网
千兆以太网(GigabitEthernet)也称为吉比特以太网。IEEE802.3z中物理层标准。

1000BASE-T 1Gbit/s 使用超五类非屏蔽双绞线或6类非屏蔽双绞线，最大的传输距离100米。
1000BASE-SX 1Gbit/s 多模光纤和短波激光，使用850纳米的激光，芯线为62.5微米时传输距离220米，芯线为50微米时传输距离550米。
1000BASE-LX 1Gbit/s 使用9微米单模光纤和1300纳米激光，最大的传输距离3~10千米。长距离方案。
1000BASE-ZX 1Gbit/s 单模光纤（40KM至70KM）。思科制定的一种千兆以太网通信标准。
1000BASE-CX 铜缆上达到1Gbps的短距离（小于25 m）方案。早于1000BASE-T，已废弃。

D、万兆以太网
也称为10吉比特以太网。IEEE802.3ae中物理层标准。10Gbis不再使用铜线，只使用光纤作为传输媒介;不再使用 CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测协议。千兆以太网仍可使用已有的光纤通道技术，但10GE使用新开发的物理层。

10G Base-SR：SR表示" Short Range"(短距离)，10GBae-SR仅用于短距离连接，使用850纳米的短波激光和多模光纤，有效传输距离2m~300m。
10G Base-LR：LR表示“Long Range”(长距离)，10G Base-LR主要用于长距离连接，使用1310纳米的长波激光和单模光纤，有效传输距2m~10km。
10 GBase-ER：ER表示“ Extended Range”(超长距离)，使用1550纳米的超长波激光和单模光纤，有效传输距离为2m~40km。
10G Base-SW：SW表示“ short wavelength”(短波)，使用850纳米的短波激光和多模光纤，有效传输距离为300m，用来连接SONET设备。
10G Base-LW：LW表示“ Long wavelength”(长波)，使用单模光纤，有效传输距离为10km，用来连接SONET设备。
10G Base-EW：LW表示“ Extended Long wavelength”(长波)，使用1550纳米的超长波激光和单模光纤，有效传输距离为10km，用来连接SONET设备。

注：SONET定义了同步和等时(时间敏感数据，如实时视频)信息的传输。
字节单位换算
1K=1024bit
1M=1024K
1G=1024M
以太网是以时钟频率决定传输速度。
1K=1000bit
1M=1000K
1G=1000M

1.5、半双工和全双工

在前面提到IEEE802.3标准中，传输介质总有半双工或者全双工这一词出现，全双工同时使用两对导线，就是设备之间传输数据，可以同时发送同时接收。半双工是早期设备使用的方式，现在几乎没有使用，指的在同一时间内，只能发送或者接收，不能同进行，只能依序完成，发送完成轮到接收或者接收完成轮到发送。

以太网及网络工作原理一相关推荐

以太网及网络工作原理二
以太网及网络工作原理二 2.以太网工作原理 2.2.以太网数据帧 2.3.数据帧传输 2.4.交换机的工作原理 2.5.网线的分类 2.6.千兆以太网 2.6.1.千兆位以太网标准主要四种类型的传输介 ...
什么是以太网交换机？以太网交换机的工作原理详解！
以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机,以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网.以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连,并且一般都工作在全双工方式.交换机能同时连通许多对端口,使每一对相互通 ...
充分掌握网络工作原理及底层实现大家都做什么项目啊？
张孝祥,张老师是软件编程语言培训和软件工程师速成培训专家.精通c/c++/vc++.vb.java.sql server.oracle.asp.jsp.j2ee.android等编程语言和数据库系统, ...
一文读懂闪电网络工作原理
一引言了解比特币的人都知道,比特币网络的拥堵问题由来已久,转账高手续费.速度缓慢严重制约了比特币的发展.关于扩容的争论喋喋不休,共识分歧严重,造成了多次比特币分叉.目前来看,社区共识无法达成一 ...
Power基于 VIOS 的虚拟以太网适配器的工作原理
为了支持虚拟以太网适配器,Power Hypervisor 实现了一个支持 IEEE 802.1Q VLAN 的虚拟以太网交换机 ( 后称 Hypervisor 虚拟交换机 ) 和一套虚拟以太网适配器 ...
以太网链路聚合工作原理总结
链路聚合的基本概念产生背景随着网络规模的扩大,用户对骨干链路的带宽和可靠性提出了越来越高的要求. 在传统技术中,常用更换高速率的接口板或者更换高速率接口板的设备的方式来增加带宽,但这种方案需要付出 ...
以太网网卡的结构和工作原理
以太网网卡的结构和工作原理论文摘要:以太网(Ethernet)是一种由美国Xerox公司,DEC公司和Intel公司共同开发的基带局域数据通信网,目的是建立分布式处理和办公室自动化应用方面的工业 ...
工业以太网交换机的作用和工作原理详解
工业以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机,以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网.工业以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连,并且一般都工作在全双工方式.交换机能同时连通许多对端口,使每一 ...
交换机路由器工作原理
交换机工作原理目标: 交换机工作原理网络设备基础配置方法路由器工作原理目标: 路由协议原理.路由类型.基本配置方法交换机原理与应用冲突域: 竞争同一宽带的节点集合.传统的基于共享式集线器的 ...

以太网及网络工作原理一

以太网及网络工作原理一

1、WAN、LAN和以太网简介

1.1、以太网和局域网的区别

1.2、冲突域和广播域

1.3、CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测

1.4、IEEE 802.3标准

1.4.1、IEEE 802.3发展时间历程

1.4.2、传输介质及其特性。

1.5、半双工和全双工

以太网及网络工作原理一相关推荐

最新文章

热门文章