網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡安全》第03講以太網(wǎng)技術

1、 網(wǎng)絡協(xié)議 Network Protocols 與 Network Security 網(wǎng)絡安全第三講 以太網(wǎng)技術主要內容以太網(wǎng)簡介以太網(wǎng)與Internet、OSICSMA/CD原理以太網(wǎng)技術及其發(fā)展以太網(wǎng)相關技術以太網(wǎng)技術標準1整理ppt以太網(wǎng)簡介以太網(wǎng) Ethernet1972年，Robert Metcalfe博士在Xerox公司PARC研究中心試驗了第一個2.94Mbps以太網(wǎng)原型系統(tǒng)AltoAlohaNetwork，實現(xiàn)不同計算機系統(tǒng)之間的互連，并共享打印機設備1973年，Metcalfe將自己的系統(tǒng)更名為以太網(wǎng)（Ethernet），并指出該設計不局限于PARC的Alto計算機互連，也適

2、用于其它計算機系統(tǒng)1979年，Metcalfe成立3Com公司，研制出以太網(wǎng)網(wǎng)卡（NIC）1980年，DEC、Intel、Xerox聯(lián)合研發(fā)了10M以太網(wǎng)1.0規(guī)范1982年，發(fā)布以太網(wǎng)2.0規(guī)范（Ethernet V2）1983年，IEEE采納并發(fā)布以太網(wǎng)正式標準802.3以太網(wǎng)分層結構：數(shù)據(jù)鏈路層介質訪問控制子層（MAC，Media Access Control）邏輯鏈路控制子層（LLC，Logic Link Control）物理層2整理ppt以太網(wǎng)層次結構3整理pptMAC/LLC幀結構（兩種）4整理pptCSMA/CD算法CSMA/CD帶沖突檢測的載波偵聽多址訪問Carrier-Sen

3、se Multiple Access with Collision Detection用“載波偵聽”方法檢查信道是否空閑。若空閑，進入下一步；若忙，等待并繼續(xù)監(jiān)測。發(fā)送數(shù)據(jù)，同時檢測信道沖突。若成功發(fā)送完畢（未發(fā)生沖突），完成；若遇沖突，進入下一步。中止本次發(fā)送。進入下一步。等待一段隨機時間。返回第1步。5整理ppt以太網(wǎng)幀發(fā)送的“微觀特性”設： 站點相距1Km，數(shù)據(jù)傳輸速率100Mbps則： 報文長度500bits 64bytesWHY？6整理ppt發(fā)送碰撞圖解發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站點，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過2 就可以知道該幀是否發(fā)生了碰撞。7整理ppt以太網(wǎng)技術發(fā)展第一階段：同軸電纜（Coax C

4、able）第二階段：集線器（Hub）第三階段：二層交換機（Switch Hub）第四階段：三層交換機（Switch）速率、介質、聯(lián)網(wǎng)方式、吞吐能力、網(wǎng)絡規(guī)模、安全性、QoS、功能8整理ppt第一階段：同軸電纜同軸電纜（Coax Cable）存在問題和缺陷：線路的布局受到較大制約，難以靈活調整；增加設備時T形接頭制作難度較大、要求較高，且容易損壞，還容易造成線路連接不良，嚴重的將造成斷線；同軸電纜成本較高；受限于同軸電纜長度，網(wǎng)絡覆蓋的范圍十分有限；同軸電纜本身是“單點故障”易發(fā)點；隨著通信速率的提高，同軸電纜的通信效率會大大降低；隨著線路上設備數(shù)的增多，沖突增加，將導致網(wǎng)絡通信效率急劇下降，最

5、終可能引起癱瘓。10Base2（細纜）10Base5（粗纜）9整理ppt第二階段：集線器集線器（Hub）主要改進：聯(lián)網(wǎng)方式HUB的引入速率提高FastEthernet，快速以太網(wǎng)，100M傳輸介質UTP，非屏蔽雙絞線通信方式Full Duplex，全雙工（注意避免沖突的條件）10BaseT100BaseT1 2 3 4 5 6 7 8 RJ4510整理ppt以太網(wǎng)沖突（碰撞）域11整理ppt第三階段：二層交換機二層交換機（Switch Hub） C1/A1C2/A2C3/A3C4/A4端口號MAC地址終端A1C1A3C3A2C2A4C4轉發(fā)表思考：當一個端口上連接另一個交換機時，轉發(fā)表如何設計

6、？主要改進：有效減少碰撞，提高利用率，擴大聯(lián)網(wǎng)規(guī)模不同速率端口互連（適配能力）反而失去以太網(wǎng)“天生”的流控能力！12整理ppt二層交換機網(wǎng)橋網(wǎng)橋 Bridge13整理ppt存儲轉發(fā)與切入轉發(fā)存儲轉發(fā)（Store-and-Forward）網(wǎng)絡中繼設備接收完整報文解析、排隊并轉發(fā)到目的端口（線路）切入轉發(fā)（Cut-Through）網(wǎng)絡中繼設備接收到地址字段后，立即解析轉接到目的端口“直通式”轉發(fā)比較： 實現(xiàn)機制；轉發(fā)延遲；可靠傳輸；流量管理14整理ppt廣播風暴與死鎖環(huán)路廣播風暴（Broadcast Storm）共享網(wǎng)絡中大量設備進行廣播死鎖環(huán)路（Deadlock Loop）BridgeBridg

7、e15整理ppt第四階段：三層交換機三層交換機（Layer 3 Switch/IP Switch）三層交換機已經(jīng)不是“純粹”的以太網(wǎng)交換機了！思考：IP交換機與路由器有什么區(qū)別？IP和MAC地址對的發(fā)現(xiàn)ARP協(xié)議（Address Resolution Protocol，地址解析協(xié)議）主機A主機B主機C主機A“192.168.1.3的MAC地址是什么？”（MACff-ff-ff-ff-ff-ff）主機C192.168.1.3的MAC地址是03-aa-01-75-c3-0616整理ppt局域網(wǎng)標準802系列IEEE 802.1 通用網(wǎng)絡概念及網(wǎng)橋IEEE 802.2 邏輯鏈路控制IEEE 802.

8、3 以太網(wǎng)CSMA/CD復用方法及物理層規(guī)定IEEE 802.4 令牌總線結構和訪問方法及物理層規(guī)定IEEE 802.5 令牌環(huán)訪問方法及物理層規(guī)定IEEE 802.6 城域網(wǎng)的訪問方法及物理層規(guī)定IEEE 802.7 寬帶局域網(wǎng)IEEE 802.8 光纖局域網(wǎng)IEEE 802.9 ISDN局域網(wǎng)IEEE 802.10 網(wǎng)絡安全IEEE 802.11 無線局域網(wǎng)IEEE 802.12 優(yōu)先高速局域網(wǎng)（100Mbps）IEEE 802.13 有線電視（Cable-TV）17整理ppt以太網(wǎng)802.3標準及其發(fā)展軌跡IEEE 802.3（工作組）標準系列802.3：傳統(tǒng)以太網(wǎng)10 Base-2，1

9、0M粗纜總線10 Base-5，10M細纜總線1 Base-5，1M總線（短暫的后退）10 Base-T，10M星形雙絞線802.3u：100M，快速以太網(wǎng)（Fast Ethernet）100 Base-TX，UTP5100 Base-T4，UTP3100 Base-FX，Optical Fiber802.3z：1000M1G，千兆以太網(wǎng)（Gigabit Ethernet）1000 Base-SX，短波長光傳輸1000 Base-LX，長波長光傳輸1000 Base-T ，五類線傳輸802.3ae：基于光纜的萬兆以太網(wǎng)（10G）10G Base-X10G Base-R10G Base-W802

10、.3an：基于銅纜的萬兆以太網(wǎng)10G Base-T802.3ba：包含兩個速度的規(guī)范，每種速度提供一組物理接口40G1m交換機背板鏈路、10m銅纜鏈路和100m多模光纖鏈路標準100G10m銅纜鏈路、100m多模光纖鏈路和10Km、40Km單模光纖鏈路標準18整理pptEthernet over AnythingEthernet over Fiber光纖以太網(wǎng)直接在光纖上傳輸以太網(wǎng)，用于城區(qū)的短距離傳送(70公里) Ethernet over SDHRPR(Resilient Packet Ring)以太網(wǎng)IEEE 802.17標準使以太網(wǎng)業(yè)務能夠借助SDH環(huán)路網(wǎng)絡傳輸幾千公里Ethernet over DWDM/CWDM波分復用以太網(wǎng)使以太網(wǎng)可以通過多個波長光波在一根光纖上傳送Ethernet over SONET同步光網(wǎng)以太網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)與SONET OC-192幀結構的融合，可以與SONET/SDH設備一起運行，保護了傳統(tǒng)基礎設施投資，可通過城域網(wǎng)提供端到端以太網(wǎng)Ethernet over PONEPON(Ethernet PON)和GPON(Gigabit PON)EPON是點到多點光以太網(wǎng)，以較低成本提供較高帶寬。根據(jù)光分離比