第4章 数据链路层_高速以太网

Posted 2020-09-22 浅墨浓香

5. 高速以太网

5.1 100M以太网

快速以太网（100M）标准

名称	传输介质	网段最大长度	特点
100BASE-TX	铜缆	100m	两对UTP5类线或屏蔽双绞线
100BASE-T4	铜缆	100m	四对UTP3类线或5类线
100BASE-FX	光纤	2000m	两根光纤，发送和接收各用一根，全双工，长距离

（1）100BASE-T是在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑的以太网，仍使用IEEE802.3的CSMA/CD协议，它又称为快速以太网（FastEthernet）

（2）使用交换机组建的100BASE-T以太网，可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，CSMA/CD协议对全双工方式工作的快速以太网是不起作用的。因为其帧格式和以太网一样，所以依然称交换机组成的网络为以太网。

（3）以太网的最短帧与带宽和链路长度有关。100M以太网比10M以太网速率提高10位，要想和10M以太网兼容，就要确保最短帧也是64字节，那就将电缆最大长度由1000m降到100m，因此以太网的争用期依然是51.2μs，最短帧依然是64字节。

5.2 吉比特以太网

吉比特以太网（1000M）标准

名称	传输介质	网段最大长度	特点
1000BASE-SX	光缆	550m	多模光纤（10和62.5μm）
1000BASE-LX	光缆	5000m	单模光纤（10μm）、多模光纤（50和62.5μm）
1000BASE-CX	铜线	25m	使用两对屏蔽双绞线电缆STP
1000BASE-T	铜线	100m	使用四对UTP5类线

（1）吉比特（1000M）以太网的特点

　　①允许在1Gb/s下全双工和半双工两种方式下工作。

　　②使用IEEE802.3协议规定的帧格式

　　③在半双工方式下使用CSMA/CD协议（全双工方式不需要使用CSMA/CD协议）

　　④与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容。

（2）“载波延伸”

 

　　①吉比特以太网工作在半双工时，就必须进行碰撞检测。数据速率提高了，要想和10M以太网兼容，就要确保最短帧也是64字节，这只能减少最大电缆长度，以太网最大电缆就要缩短到10m，短到几乎没有实用价值。

　　②吉比特以太网为了增加最大传输距离，将最短帧由64字节增加到512字节。

　　③如果数据帧不超过512字节，则在FCS域后面添加“载波延伸”域，当主机发送完短数据帧后，继续发送载波延伸信号，冲突信号传回来时，发送端就能感知到了。

（3）分组突发

 

　　①如果发送的数据帧都是小于64字节的短报文时，那么链路的利用率就会很低，因为“载波延伸”域占用了大量的带宽。于是，千兆以太网引入了“分组突发”机制来改善这个问题。

　　②当很多短帧要发送时，第一个短帧采用“载波延伸”方法进行填充，后面的一些短帧可以一个接一个发送，它们之间只要留必要的帧间最小间隔即可。这样就形成一串分组突发，直到达到1500字节或稍多一些为止。从而提高链路的利用率。

　　③“载波延伸”和“分组突发”仅用于千兆以太网的半双工模式；而全双工模式不需要使用CSMA/CD协议，也就不需要这两个特性。

5.3 10吉比特以太网

万兆以太网标准

名称	传输介质	网段最大长度	特点
10GBASE-SR	光缆	300m	多模光纤（0.85μm）
10GBASE-LR	光缆	10km	单模光纤（1.3μm）
10GBASE-ER	光缆	40m	单模光纤（1.3μm）
10GBASE-CX4	铜线	15m	使用四对双芯同轴电缆
10GBASE-T	铜线	100m	使用4对6A类的UTP双绞线

（1）10GE的帧格式与10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同。10GE还保留了802.3标准规定的了以太网最小和最长帧长。

（2）由于数据率很高，10GE不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。它使用长距离（40km）的光收发器与单模光纤接口，以便能够工作在广域网和城域网的范围。

（3）10GE只工作在全双工模式，因此不存在争用问题，也不使用CSMA/CD协议。这就使用10GE的传输距离不再受碰撞检测的限制而大大提高了