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以太网是当今现有局域网采用的最常见的通信协议标准。 该标准定义了局域网
以太网中使用的(LAN)电缆类型和信号处理方法。以太网将设备与
10〜100Mbps的速率传输信息包,双绞线电缆10 BaseT以太网由于其成本低廉,
高可靠性和10Mbps速率已成为使用最广泛的以太网技术。 直接扩展无线
以太网可以达到11Mbps,许多制造商提供的产品可以使用通用软件协议进行通信
信,开放是最好的。
△以太网连接
拓扑结构:
总线类型:所需电缆少,价格低,管理成本高,不易隔离故障点并共享使用
访问机制很容易引起网络拥塞。 在以太网的早期,主要使用总线型拓扑,而使用同轴电缆作为
作为传输介质,连接很简单,在小型网络中通常不需要专用的网络设备,但是正因为如此
固有的缺陷已逐渐被以集线器和交换机为核心的星形网络所取代。
星型:易于管理,易于扩展,需要专用的网络设备作为网络的核心节点,需要更多
网线对核心设备的可靠性有很高的要求。 使用专用的网络设备(例如集线器或交换机)作为
作为核心节点,LAN中的每个主机都通过双绞线连接到核心节点,该双绞线形成星形
类型结构。 尽管星形网络比总线类型需要更多的电缆,但是布线和连接器比总线类型便宜。
。 此外,星形拓扑可以通过级联轻松地将网络大规模扩展,因此
对于广泛的应用,大多数以太网都采用了它。
传输介质:
以太网可以使用多种连接介质,包括同轴电缆,双绞线和光纤。 其中,双绞线主要用于
从主机到集线器或交换机的连接,而光纤主要用于交换机与交换机到道路之间的级联
设备之间的点对点链接。 同轴电缆作为早期的主要连接介质已逐渐淘汰。
接口工作方式:
以太网卡可以在两种模式下工作:半双工和全双工。
半双工:半双工传输模式通过以太网载波监控实现对多路访问冲突的检测。 传统的共享局域网是
在半双工模式下,只能同时传输单个方向的数据。 双向数据同时使用时
在传输过程中,会发生冲突,这会降低以太网的效率。
全双工:全双工传输使用点对点连接。 这种安排没有冲突,因为它们使用双绞线
中间有两条独立的线路,这等效于在不安装新介质的情况下增加带宽。 例如,以上示例中的站点之间
添加了一条平行的铁轨,允许两列火车同时在两个方向上通过。 在双工模式下,冲突检测
该电路不可用,因此每个双工连接仅使用一个端口进行点对点连接。 标准以太网
传输效率可以达到50%到60%的带宽,而双工则可以在两个方向上提供100%的效率。
△以太网的工作原理
以太网采用带有冲突检测功能的载波侦听多路访问(CSMA / CD)机制。 以太网中的节点
您可以看到网络中发送的所有信息,因此我们说以太网是广播网络。 乙太网路
工作过程如下:
当以太网中的主机要传输数据时,它将按以下步骤进行:
1.在帧监听通道上是否正在传输任何信号。 如果存在,则表明该频道正忙,并继续进行帧侦听
直到频道免费。
2.如果没有可听到任何信号的帧,则发送数据
3.在传输过程中继续聆听帧。 如果发现冲突,将执行退避算法,并在随机等待一段时间后重新启动它。
执行步骤1(发生冲突时,参与冲突的计算机将发送一个拥塞序列,以警告所有
节点)
4.如果未发现冲突,则传输成功,并且计算机将返回到帧侦听通道状态。
注意:每台计算机一次只能发送一个数据包,所有计算机在尝试再次发送数据之前
,必须在最后一次传输后等待9.6微秒(以10Mbps运行)。
△框架结构
以太网框架概述:
以太网帧是数据链路层的封装,网络层的数据包中添加了帧头和帧端以进行计数。
根据链路层识别的数据帧(成帧)。 虽然帧头和帧尾使用的字节数是固定的,但是
根据封装数据包的大小,以太网的长度也在变化,其范围为64到1518字节(
请勿计算8字节的前导码)。
△冲突/冲突域
冲突:在以太网中,当两个数据帧同时发送到物理传输介质时,它们完成了
当它们全部或部分重叠时,就会发生数据冲突。 发生冲突时,物理网段上的数据不再具有
效果。
冲突域:同一冲突域中的每个节点都可以接收所有已发送的帧。
影响冲突的因素:冲突是影响以太网性能的重要因素。 由于存在冲突,传播
当传统以太网的负载超过40%时,效率将大大降低。 发生冲突的原因有很多,例如相同的
冲突域中的节点数量越多,发生冲突的可能性就越大。 另外,例如数据包的长度
(以太网的最大帧长为1518字节),网络的直径等因素也会影响冲突的发生。 在
因此,随着以太网规模的扩大,必须采取措施控制冲突的蔓延。 通常的方法是
网络被网桥和交换机分段,一个大的冲突域被划分为几个小的冲突域。
△广播/广播域
广播:在网络传输中,将消息发送到所有连接的节点称为广播。
广播域:网络中可以接收任何设备发送的广播帧的所有设备的集合。
广播域和广播域之间的区别:广播网络意味着网络中的所有节点都可以接收传输的数据帧,而不是
关于是否将帧发送到这些节点。 尽管非目标节点的主机接收到数据帧,但它不对其进行处理。
广播是指由广播帧组成的数据流。 这些广播帧使用广播地址(地址的每个位是“
1”)是目标地址,它告诉网络中的所有计算机接收并处理此帧。
△共享以太网
共享以太网的典型代表是使用10Base2 / 10Base5和集线器(hub)的总线型网络。
设备)作为核心星形网络。 在使用集线器的以太网中,集线器集中了许多以太网设备
对于中央设备,这些设备连接到集线器中的相同物理总线结构。 基本上
换句话说,基于集线器的以太网和原始基于总线的以太网之间没有根本区别。
枢纽的工作原理:
集线器不处理或检查集线器上的流量,仅通过将一个端口接收的信号重复分配到其集线器即可。
其他端口可扩展物理介质。 连接到集线器的所有设备共享相同的介质,因此,它们也
共享相同的冲突域,广播和带宽。 因此,集线器和与其连接的设备形成一个整体
突然的域名。 如果节点发出广播消息,则集线器将广播广播给所有与其连接的节点
节点,因此它也是一个广播域。
枢纽的工作特点:
集线器主要用于小型以太网。 因为集线器通常使用外部电源(有功),所以它们会接收
信号被放大。 在某些情况下,集线器也称为“多端口中继器”。
集线器就像转发器一样,是在物理层工作的网络设备。
共享以太网的缺点:由于所有节点都连接在相同的冲突域中,所以无论帧来自何处
无论它走到哪里,所有节点都可以接收此帧。 随着节点数量的增加,大量冲突将
导致网络性能急剧下降。 而且集线器只能同时传输一个数据帧,这意味着集线器
所有端口必须共享相同的带宽。
△交换式以太网
交易所结构:
在交换式以太网中,交换机根据接收到的数据帧中的MAC地址确定应将数据帧发送到交换机。
哪个端口。 因为端口之间的帧传输是相互屏蔽的,所以节点不必担心帧是自己发送的。
通过交换机时是否与其他节点发送的帧冲突。
为什么使用交换网络而不是共享网络:
·减少冲突:交换机隔离每个端口的冲突(每个端口是一个冲突域),以避免
冲突激增。
·提高带宽:连接到交换机的每个节点都可以使用所有带宽,而不是由每个节点共享
带宽。
△以太网交换机
交换机的工作原理:
·交换机根据接收到的数据帧中的源MAC地址建立地址与交换机端口的映射关系,并将其写为
进入MAC地址表。
·交换机将数据帧中的目标MAC地址与已建立的MAC地址表进行比较,以确定哪个
转发端口。
·如果数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则会转发到所有端口。 这个过程叫做
洪水泛滥。
·将广播帧和组播帧转发到所有端口。
开关的三个主要功能:
·学习:以太网交换机可以了解连接到每个端口的设备的MAC地址,并将该地址映射到相应的端口。
它存储在交换机高速缓存中的MAC地址表中。
·转发/过滤:将数据帧的目标地址映射到MAC地址表中时,会将其转发到连接
目标节点的端口而不是所有端口(如果数据帧是广播/多播帧,则将其转发到所有端口)。
消除环路:当交换机包括冗余环路时,以太网交换机使用生成树协议来避免回退
道路的生成允许同时存在备用路径。
开关的工作特性:
·与交换机每个端口相连的网段是一个独立的冲突域。
·连接到交换机的设备仍在同一广播域中,也就是说,交换机不会隔离广播(仅
一种例外是在配备VLAN的环境中。
·交换机根据帧头中的信息进行转发,因此可以说它是在数据链路层工作的网络设备
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