千兆以太网基础

光接入网评估与优化光接入网评估与优化千兆以太网内容 （一）千兆以太网基础 （二）千兆以太网技术 （三）千兆以太网应用千兆以太网基础 （1）千兆以太网之前的以太网 （2）从共享介质到专用介质 （3）从共享式LAN到专用LAN （4）全双工以太网 （5）帧格式 （6）以太网流量控制 （7）以太网的介质无关性 （8）自动配置千兆以太网技术 （9）千兆以太网体系结构及概述 （10）千兆以太网介质访问控制 （11）千兆以太网集线器 （12）千兆以太网的物理层 （13）千兆以太网的标准简介千兆以太网应用 （14）应用环境 （15）性能问题 （16）其他的技术方案千兆以太网基础（一）（1）千兆以太网之前的以太网千兆以太网之前的以太网 以太网发展简史 以太网流行的原因 以太网像钟摆一样摆动 以太网的命名方法以太网的发展史 1973年，位于加利福尼亚的Xerox公司提出并实现了最初的以太网。 Robert Metcalfe博士被公认为以太网之父，他研制的实验室原型系统运行速度是2.94兆字节每秒( 3Mb/s ).以太网的发展史 1979年，Xerox与DEC公司(Digital Equipment Corporation) 、Intel 联合起来，致力于以太网技术的标准化和商品化，它们组成的DEC-Intel-Xerox (DIX)三驾马车， 1980年9月开发并发布了10Mb/s版的以太网标准 DIX80 。以太网的发展史 DEC 最大的网络计算机供应商 Xerox 专利和技术 Intel 技术指导10Mb/s以太网发展成熟 80年代SynOptics Communications公司开发了在双绞线上传输1 0 M b / s以太网信号的技术. IEEE于1990年9月通过了使用双绞线介质的以太网( 10BASE -T )标准，该标准很快成为办公自动化应用中首选的以太网技术.快速以太网 19911992年间，Grand Junction网络公司开发了一种高速以太网,其运行速度达到100 Mb/s。随后提出的快速以太网标准 IEEE95 促使一批高容量以太网产品的诞生。千兆以太网以太网流行的原因 以太网与令牌环 价格取胜 DIX贡献出他们唯一的LAN以太网以太网与令牌环 在20世纪80年代中期， IBM研制并向市场推出了令牌环技术，作为一个竞争性LAN替代系统。 令牌环的优点 1 优先权访问，使某些设备可得到更好或更可靠的服务。 2 自动侦听某些类别的物理线路或接口故障，采用内置的管理机制报告错误。 3 支持长帧。 4 低级确认机制，使接收者可以向发送者报告帧成功到达的信息。以太网与令牌环 许多工业分析家预测，令牌环的市场份额很快会赶上并超过以太网。但是事情并没有发生。导致这种结果的原因之一是I B M是唯一家积极推行基于令牌环机制的计算机系统制造商。以太网从一开始就得到了许多计算机制造商的支持，不仅包括最初的D I X联盟，还包括其他许多计算机厂商。价格取胜 以太网特别简单。它的确缺乏许多诱人的特性和选项，而这对它没有任何损害，相反这还是一个优点，因为构造以太网使用的电路较少，由此可以降低成本DIX的贡献 1980年，DIX制定了10Mb / s以太网规范，该规范成为IEEE802.3标准的基础。DIX在发布规范时没有添加任何版权限制。想法是让其他人能尽量方便地得到以太网技术，进而制造以太网产品。这种不把技术当作祖传秘方的策略将使市场能更快发展DIX的贡献 Xerox还放弃了它对以太网的专利权，使用以太网技术不需要付许可证费用。以太网像钟摆一样摆动以太网的命名 IEEE802.3定义了一种缩写符号来表示以太网的某一标准实现。因此，某个以太网实现被称为：n -信号-物理介质以太网的命名 n： 以兆位每秒为单位的数据率 信号： 如果采用的信号是基带的，即物理介质是由以太网专用的，不与其他的通信系统共享，则表示成BASE；如果信号是宽带的，即物理介质能够同时支持以太网和其他非以太网的服务，则表示BROAD 物理介质：表示介质类型，在最早使用这种表示法的一些系统中,“介质”表示以m为单位的最大电缆段长度(以1 0 0 m为基数)，在以后的系统中，这种习惯改变了，“介质”只简单地表示特定的介质类以太网的命名1 M b / s系统1 B A S E 5 非屏蔽双绞线( U T P，1对)，最长5 0 0 m (“星型局域网”)1 0 M b / s系统1 0 B A S E 5 粗同轴电缆，最长5 0 0 m (最早的以太网)1 0 B A S E 2 细同轴电缆，最长1 8 5 m (“C h e a p e r n e t”)1 0 B R O A D 3 6 宽带方式，使用三个信道(每个方向)的私有C AT V系统，最大直径3 . 6 k m1 0 B A S E T 2对3类(或更好的) U T P1 0 B A S E - F 10 Mb/s光纤系统的通用名称1 0 B A S E - F L 带有异步主动中央控制器的2路多模光纤，最长2 k m1 0 B A S E - F P 带有被动中央控制器的2路多模光纤，最长1 k m1 0 B A S E - F B 带有同步主动中央控制器的2路多模光纤，最长2 k m1 0 0 M b / s系统1 0 0 B A S E - T 所有1 0 0 M b / s系统的通用表示1 0 0 B A S E - X 使用4 B / 5 B编码的所有1 0 0 B A S E - T系统的通用表示1 0 0 B A S E - T X 2对5类U T P，最长1 0 0 m1 0 0 B A S E - F X 2路多模光纤，最长2 k m1 0 0 B A S E - T 4 4对3类(或更好的) U T P，最长1 0 0 m 1 0 0 B A S E - T 2 2对3类(或更好的) U T P，最长1 0 0 m1000 Mb/s系统1 0 0 0 B A S E X 使用8 B / 1 0 B编码的所有1 0 0 0 M b / s系统的通用表示1 0 0 0 B A S E - C X 2对1 5 0 W屏蔽双绞线，最长2 5 m1 0 0 0 B A S E - S X 使用短波激光的2路多模或单模光纤1 0 0 0 B A S E - L X 使用长波激光的2路多模或单模光纤1 0 0 0 B A S E T 4对5类U T P，最长1 0 0 m走向千兆以太网 千兆以太网建立的基础: 从共享的LAN介质到专用介质的转变 从共享的LAN带宽到专用的带宽 使用全双工以太网连接 以太网流量控制 介质无关的接口 自动的连接配置千兆以太网基础（二）（2）从共享介质到专用介质从共享介质到专用介质 介质 向结构化布线转变 结构化布线的优点介质 波动能量的传递，需要某种物质基本粒子的准弹性碰撞来实现。这种物质的成分、形状、密度、运动状态，决定了波动能量的传递方向和速度，这种对波的传播起决定作用的物质，称为这种波的介质。介质类型 同轴电缆 双绞线 光缆同轴电缆双绞线介质 常见的介质： 电话线 网线 光纤 同轴电缆（有线电视的信号线）向结构化布线转变 利用布线系统标准，可以使建筑物以常规方式进行布线，而不必在布线时考虑以后安装和使用的设备。向结构化布线转变结构化布线 我们公司大楼的布线方式向结构化布线转变 EIA/TIA 568系列标准 IEIA91，EIA91a 是当今结构化布线系统的主要标准。结构化布线的优点结构化布线系统提出了一些在以太网早期阶段根本不可能的事情：以稳定的布线结构支持LAN高速通信。这种布线系统具有以下特点1电缆和布线系统具有可控的电气特性2星型的布线结构，每个设备都有专用介质3每条线都终止于配线间4容易增加或减少站以及改变配置5独立于LAN技术6 单粒度故障隔离7 网络管理简单8 网络设备安全结构化布线的缺点1 专用介质比共享介质更昂贵2 专用介质LAN比共享介质LAN要昂贵3 U T P对于高速通信系统来说是一种危险的介质千兆以太网基础（三）（3）从共享式从共享式LAN到专用到专用LAN 共享带宽LAN的基本概念 LAN网桥 交换机是网桥 交互式LAN的基本概念共享带宽LAN的基本概念 LAN的最初概念是提供一种方法，允许多台设备共享一个公共通信信道共享带宽LAN的基本概念 把拥有大量设备的单个LAN变成几个拥有少量设备的小规模LAN.通过网络分段增加网络的总容量。LAN分段传统上由网桥来实现LAN网桥 网桥最初主要用来分割L A N，从而隔离通信流量并改善网络性能。它是研究专用带宽L A N和交换技术的关键数据链路编址 严格地说，链路地址( M A C地址)只需要局部唯一。也就是说，实现链路层通信仅仅需要在给定的链路上区分不同的站。L A N接口的M A C地址必须在L A N上的所有接口中唯一，但不要求它在所有的L A N中唯一。网络层需要全局唯一地址(以完成网间数据包的传递)，而数据链路层对此并没有严格的要求 48位地址空间单播地址和组播地址 L A N中使用的4 8位地址空间实际上分为两个正交空间： 一个247( 4 7位)个可能的单播地址(unicast address)空间。 一个247( 4 7位)个可能的组播地址(multicast address)空间。单播地址和组播地址 地址中的第一位指示这个地址是单播地址还是组播地址。组播地址 为什么我们使用仪表发送源MAC为11-11-11-11-11-11的数据流对端收不到包？单播地址和组播地址 组播地址与可设定地址的网络设备之间是一对多的关系；即一个组播地址指的是一组逻辑上相关的站。组播地址一般与组中所有站使用的软件或协议有关。广播地址( FF-FF-FF-FF-FF-FF )是另外一个熟知的组播地址。 指示帧目的站的地址可能是单播地址，也可能是组播地址；而指示帧来源的地址必须是单播地址单播地址和组播地址 组播地址范围组播地址范围 224.0.0.0239.255.255.255 保留组播地址保留组播地址 224.0.0.0224.0.0.255 224.0.0.1子网的所有系统 224.0.0.2子网的所有路由器 224.0.0.4DVMRP路由器 224.0.0.5OSPF路由器 本地管理组地址本地管理组地址 239.0.0.0239.255.255.255 用户组播地址用户组播地址 224.0.1.0238.255.255.255单播地址和组播地址问题 01005e010101对应哪些IP地址？单播地址和组播地址 SMB或者TESTCENTER仪表的配置 抓包解析全局唯一地址的副产品 网桥( bridge或MAC网桥，)在相互连接的链路上转发帧,转发决定完全根据目的链路地址做出.因为它使用M A C地址。网桥可使L A N在数据链路层上互连，而不必使用任何网络层的机制。网桥的工作过程网桥的工作过程 在混杂模式下工作 有一个将全局唯一地址映射到网桥端口的地址表 根据所接收帧的目的地址作出转发决定 根据所接收帧的源地址建立和更新地址表 当遇到未知的目的地址时，向每个端口(除接收此帧的端口外)转发该帧 当遇到到组播目的地址时，向各个端口发送该帧(除接收此帧的端口外)。 对端站透明交换机是网桥 20世纪9 0年代，使用先进的应用专用集成电路、处理器和存储技术可以容易地建造高性能网桥，这种网桥的所有端口都能以线速转发帧。以这种方式建造的网桥在市场上称为交换机(switch)交换式LAN的基本概念 交换式L A N是传统共享带宽L A N的一种替代产品。从结构化布线环境中部署的产品来看，唯一明显的区别是：集线器是交换式的(网桥)，而不是共享式的(中继器)。交换式LAN的基本概念 隔离冲突域 分段和微分段 扩展距离限制 增加总容量 数据率灵活性隔离冲突域 在共享式以太网L A N中，使用CSMA/CD MAC算法来仲裁共享信道的使用。如果两个或更多站的队列中同时有帧在等待发送，那么它们将发生冲突( c o l l i s i o n )。一组竞争信道访问的站称为冲突域。在交换式L A N中，交换机端口就是该端口上的冲突域终点隔离冲突域分段和微分段 交换式集线器可以用于对传统共享式L A N分段分段和微分段 交换机可用于端站互连.每个网段仅连接一个端站， L A N分段已经达到最大程度，称为微分段( m i c r o s e g m e n t a t i o n )扩展距离限制 交换机可以扩展L A N的距离。每个交换机端口就是不同的L A N，因此每个端口都可以达到不同L A N技术所要求的最大距离。因此连到交换机端口、速率为1 0 M b / s的共享式L A N的最大距离是2 3 k m，而这与连到其他交换机端口L A N的长度无关。这就是网桥延长L A N距离一贯采用的方法增加总容量 在共享式L A N中， L A N容量(无论是1 0 M b / s、1 0 0 M b / s、还是1 0 0 0 M b / s )由所有接入设备分享。由于交换机的每个端口具有专用容量，因此L A N总容量随着交换机的端口数量而增加数据率灵活性 由于交换机的每个端口是一个不同的L A N，因此每个端口可以使用不同的数据率。以不同数据率部署端站是非常灵活的，特别是对于微分段数据率灵活性千兆以太网基础（四）（4）全双工以太网全双工以太网 以太网是CSMA/CD 以太网使用MAC的原因 实现全双工的必要因素 全双工以太网 全双工操作的意义 全双工的应用环境 全双工模式在千兆以太网中的应用以太网是CSMA/CD “以太网”一词是指以C S M A / C D作为M A C算法的一类L A N。CSMA/CD MAC可以在多个设备之间进行信道使用仲裁，而不需要中央控制设备。然而，高层的协议和应用程序完全不知道底层M A C的仲裁。它们可以对信道的本质一无所知，而关心的只是以太网通过信道用帧交换信息的能力以太网使用MAC的原因 M A C算法的目的是为了使多个站在都要传送数据时，可以决定在给定时刻哪一个站能够使用信道。M A C算法提供了一组规则， L A N上的设备利用这些规则协商对共享信道的访问。以太网使用MAC的原因 如果没有共享的信道，那么就根本不需要M A C算法。点对点连接的两个端站，它们之间具有独立的双向信道以太网使用MAC的原因 假设每个设备上的接收器总是处于激活状态，而且每个设备在任意时刻都能向另一个设备发送帧。既然没有多个设备想在指定的一条双绞线上发送，也就不需要对信道进行仲裁。注意，这两个站点之间有两条独立的信道。像这样的能同时支持两个方向上通信的信道称作全双工信道(full-duplex channel)。实现全双工的必要因素 1) 由于使用了结构化布线系统，底层实现转向专用介质。 2) 由于使用了交换机，有可能建立微分段、专用的L A N。专用介质专用LAN全双工以太网 全双工与半双工的区别： 关掉载波侦听功能。因为它一般用于延迟发送。即接收器接收数据不应致使发送器延迟挂起的发送。正规的(半双工)以太网接口使用载波侦听机制抑制自己的发送，以避免干扰正进行的传送。 关掉冲突检测功能。冲突检测在半双工以太网中的用途是：如果发送器在发送过程中检测到数据到达，那么一般会引起发送器中止或阻塞，并重新安排发送。 关掉将已发送数据回送到接收器的功能。这与在半双工信道上的做法不同。全双工以太网全双工操作环境 1 在L A N中只能有两个设备。整个L A N必须只包含一个点到点的连接。 2 物理介质本身必须能够支持无干扰并发发送和接收 3 网络接口必须能够使用并且能被配置为全双工模式半双工操作的子集 全双工以太网操作是半双工以太网的子集。全双工操作不需要在接口上增加功能，它只是使半双工操作的某些功能无效。这意味着全双工尽管改善了性能、增强了应用，并没有增加以太网接口的成本发送器操作 全双工发送器可以做到一旦它的发送队列中有帧，它就发送，只要它遵守以下两个简单规则： 1) 站每次操作一个帧。即它在开始发送下一帧之前，已经完成上一帧的发送。 2) 发送器在两帧之间加入很短的时间间隔(与半双工操作相同)。帧间隙使得接收器有短暂的时间来处理必要的内部事务(如处理中断、缓冲区管理、更新网络管理计数器等)。接收器操作 接收器在全双工以太网接口中的操作与半双工模式下一样1)当一帧到达时，接收器等待一个有效的帧起始定界符，然后开始装配帧的数据链路封装2) 检查目的地址，确认该地址是否与设备允许接收的地址相匹配。目的地址不匹配的帧将被丢弃。3) 检查帧的校验序列。任何被视为非法的帧将被丢弃。4) 检查帧的长度5)接收器将所有已经通过检测的帧传送给客户端帧的最小长度限制 半双工以太网中的部分性质被保留在全双工以太网中。 所有的标准以太网都使用5 1 2比特的最小帧长，包括从目的地址到校验序列。全双工操作的意义 在以太网上使用全双工操作有许多重要的意义：1)消除了C S M A / C D对链路长度的限制2) 增加了信道的总容量3) 增加了交换机的潜在负载排除半双工以太网连接长度的限制 因为全双工操作不使用C S M A / C D，因此距离限制不再起作用。仅受介质的物理传输特性限制。增加链路容量 由于可以在两个方向上同时传输数据，过去以x Mb/s传输的半双工信道，现在可以在全双工模式下以2x Mb/s的速度传输增加链路容量增加交换机负载 如果交换机的某个或所有端口支持全双工操作，则它必须能处理交换机上增加的数据流。对于具有n个端口，每个端口都以X Mb/s的速度工作于半双工的交换机，它的最大信道容量是nX/2,全双工为nX全双工的应用环境 交换机到交换机的连接。 服务器到路由器的连接。 长距离连接交换机到交换机的连接服务器到路由器的连接长距离连接千兆以太网基础（五）（5） 帧格式 位/字节顺序的表示方法 以太网地址 以太网帧 IEEE802.3帧格式（1983-1996） IEEE802.3帧格式（1997）位/字节顺序的表示方法 位序 以太网和多数数据通信系统一样，传输一个字节的顺序是从最低有效位( l e a s t - s i g n i f i c a n t - b i t，对应于20的数字位)到最高有效位( m o s t - s i g n i f i c a n t - b i t，对应于27的数字位)。另外习惯上在书写二进制数字时，最低值位写在最左面，而最高值位写在最右面。这种写法被称为“小端”(Little Endian)形式或正规形式.相反，令牌环和FDDI LAN使用“大端”(Big Endian)格式，从最高值位到最低值位传送每个字节位/字节顺序的表示方法 一个字节可以写成两个十六进制数字，第一个数字(最左边)是最高值位数字，第二个(最右边)是最低值位数字。位/字节顺序的表示方法 字节顺序 长于单个字节的域，这些域是以从左到右排列的、以连接符“-”分隔的字节串表示。每个字节包含两个十六进制数字。多字节域的各个字节按第一个到最后一个(即从左到右)的顺序发送，而每个字节采用小端位序传送。位/字节顺序的表示方法 0 8 - 0 0 - 6 0 - 0 1 - 2 C - 4 A将按以下顺序(从左向右读)串行地发送： 0001 0000-0000 0000-0000 0110-1000 0000-0011 0100-0101 0010以太网地址 地址是一个指明特定站或一组站的标识。以太网地址是6字节( 4 8比特)长。以太网帧以太网帧 以太网帧包含6个域：1) 前导码( p r e a m b l e )包含8个字节( o c t e t ) 。前7个字节的值为0 x 5 5，而最后一个字节的值为0 x D5。结果前导码将成为一个由6 2个1和0间隔(10101010 - )的串行比特流,最后2位是连续的1，表示数据链路层帧的开始。在D I X以太网中，前导码被认为是物理层封装的一部分，而不是数据链路层的封装。2) 目的地址包含6个字节。D A标识了帧的目的地站点。D A可以是单播地址或组播地址3) 源地址包含6个字节。S A标识了发送帧的站。S A通常是单播地址(即，第1位是0 )。以太网帧4) 类型域包含2个字节。类型域标识了在以太网上运行的客户端协议。5) 数据域包含4 6 1 5 0 0字节。数据域封装了通过以太网传输的高层协议信息。6) 帧效验序列( F C S )包含4个字节。F C S是从D A开始到数据域结束这部分的校验和。校验和的算法是3 2位的循环冗余校验法( C R C )IEEE802.3帧格式(19831996) I E E E 8 0 2 . 3帧格式几乎与D I X以太网帧相同。但是还是存有一些差异。 1）D I X帧的8个字节的前导码被替换成7个字节的前导码和1个字节的帧起始定界符( S F D )。这只是一个用语上的改变，因为I E E E 8 0 2 . 3前导码域被定义成5 5 - 5 5 - 5 5 - 5 5 - 5 5 - 5 5 - 5 5，再加上S F D是5 5 - D 5 。即I E E E 8 0 2 . 3前导码域和S F D连接起来与D I X以太网前导码域的位值是相同的IEEE802.3帧格式(19831996)IEEE802.3帧格式(19831996)2）前导码/ S F D被认为是数据链路层封装的一部分，而不是D I X以太网中认为的是物理层封装的一部分。3）类型域被长度域取代。这2个字节在I E E E 8 0 2 . 3中被用来指示数据域中有效数据的字节数。这将使高层协议不必提供填充机制。因为数据链路层会进行填充并在长度域中指明非填充数据的长度。IEEE802.3帧格式(1997)IEEE802.3帧格式(1997) I E E E 8 0 2 . 3 x在1 9 9 7 ( I E E E 9 7 )年成为I E E E通过的协议。这使原来以太网使用类型域而I E E E 8 0 2 . 3使用长度域的差别消失。I E E E 8 0 2 . 3经过I E E E 8 0 2 . 3 x标准的补充，支持这个域作为类型域和长度域两种解释。两个都是“ I E E E 8 0 2 . 3格式帧格式千兆以太网基础（六）（6） 以太网流量控制 以太网流量控制需求 MAC控制 PAUSE功能 流量控制的实现问题 流量控制的对称性以太网流量控制 以太网流量控制需求 随着透明网桥(交换机)的出现，发送者可能不知道帧的直接接收者是谁。也就是说，交换机不需要接入站的信息和参与，就可以代表它们接收和转发帧。如果没有能提供流量控制的协议，就可能由于交换机缓冲区拥塞而丢失过多的帧。 丢帧的影响 丢帧的主要原因是缓冲拥塞而不是位出错 “肯定确认与重传” ( PA R：Positive Acknowledgement and Retransmission)算法 PA R协议对丢帧问题解决得很好，但它在性能上需要付出代价。严重影响网络吞吐量端到端流量控制 可靠的传输协议常常提供端到端的流量控制。也就是说，这些协议保证数据发送在接收方没有足够资源(如缓冲区)处理数据时不再继续进行。然而，这只保证数据最终接收者的资源是可用的，站间的协议不能保证在每个中间的交换机或路由器有足够的可用资源用来接收和处理数据源。因此端到端的流量控制无法保证帧不被网络互连设备丢弃半双工网络的后退压力 当交换机端口连接到共享式L A N (半双工网络)时上，那么就可能通过改变M A C算法的行为，抢在将要到来的数据之前采取某种动作，来阻止发送者发送它们的数据。这就称为后退压力( b a c k p r e s s u r e )半双工网络的后退压力 两种方法可用来防止交换机的输入缓冲区溢出：1) 强行与将要到达的帧发生冲突。表面上看，这是一个合理的策略，冲突将使发送站重新传送该帧2）使信道看起来处于忙状态。这种方法使用“拖延”策略而不是以太网M A C的冲突后退策略。只要站发现信道忙(载波侦听判断)，它将延迟传输。然而，它不增加后退延迟时间，而且该帧保留在队首，并且不管拖延的时间有多长，该帧都不会被丢弃。这种方法比强迫冲突法要优越。全双工网络中的显式流量控制 全双工以太网接口不检测冲突，并且忽略可延迟传送的载波侦听。全双工网络需要显式的流量控制机制，使交换机能够阻塞处于拥塞状态的站。为了实现这个目标，开发了为全双工以太网流量控制的标准算法( I E E E 8 0 2 . 3 x ) I E E E 9 7 MAC控制 实现M A C控制协议(特别是用于全双工流量控制的PA U S E功能)的成本很低。因此，大多数全双工以太网产品供应商将增加这项功能，特别是千兆比特数据速率的以太网产品。MAC控制结构MAC控制结构MAC控制帧格式PAUSE功能 PA U S E功能用来在全双工以太网链路上实现流量控制。PA U S E操作是用M A C控制体系结构及帧格式实现的。目前该操作只工作于单个的全双工链路。也就是说，它不能用于共享式(半双工) L A N，也不能用于需要跨越交换机的链路。PAUSE功能 在交换机或站中增加PA U S E功能，是为了当瞬时过载导致缓冲区溢出时防止不必要的帧丢弃。PAUSE操作概述 PA U S E操作实现了一种简单的“停-启”形式的流量控制。PAUSE帧的语义 1）目的地址 目的地址是PA U S E帧要到达的目的地。它总是包含一个为PA U S E保留的唯一的组播地址：0 1 - 8 0 - C 2 - 0 0 - 0 0 - 0 1。 2）源地址 源地址域包含了发送PA U S E帧的站单播地址。PAUSE帧的语义 3）类型域 类型域包含了所有M A C控制帧使用的保留值： 0 x 8 8 0 8。 4）MAC控制操作码和参数 PA U S E帧的控制操作码是0 x 0 0 0 1。PA U S E帧只带一个称为暂停时间(p a u s e t i m e)的参数。这个参数是2个字节的无符号整型值。它是发送方请求接收方停止发送数据帧的时间长度。时间度量以5 1 2比特时间为增量。流量控制功能的配置 （1）手工配置 （2）自动配置PAUSE功能的实现 在发送队中插入PA U S E帧PAUSE功能的实现 对收到的PA U S E帧进行语法分析 目的地址 类型域 MAC控制操作代码 帧校验序列PAUSE功能的实现 缓冲区要求 由于流量控制工作在全双工链路上，在链路双方之间存在着传播延迟和响应时间延迟。所以发送PA U S E帧后，不会立刻终止另一个方向的数据流。因此，发送方必须考虑到还要接收附加的数据，并应在缓冲区溢出之前提前发送PA U S E帧。流量控制策略及其使用 缓冲区阀值流量控制的对称性 流量控制可以是对称的或非对称的。对称式的流量控制 链路两端的设备都必须应付帧到达的高统计变化率(即，低平均流量水平中夹杂着短期瞬时过载)。 双方具有相似的缓冲存储限制(即，一方处理短期瞬时过载的能力不比另一方更好)。 流量模式相对一致(即，两个方向上的通信流量差别不大)。 每一方都不过多地产生或吸收流量。非对称式流量控制 路由器可以阻塞站 站阻塞交换机对称/非对称式流量控制千兆以太网基础（七）（7） 以太网的介质无关性 多介质类型的以太网 10Mb/s连接单元接口 100Mb/s介质无关接口 介质无关性和千兆以太网 介质无关接口总结多介质类型的以太网 每一代以太网都有一个介质无关接口。设计者利用此接口构造出的控制器和站，能相对容易地连接任何可用物理介质。10Mb/s连接单元接口 在1 0 M b / s以太网中，介质无关接口称为连接单元接口AUI(Attachment Unit Interface)。通过A U I，介质无关的以太网控制器可连接到介质相关的收发器上。控制器完全从物理介质的细节中隔离出来。无论使用的介质是什么，控制器的功能都是一样的。实际上在使用A U I时，控制器完全不知道物理介质的性质。AUI体系结构AUI设计100Mb/s介质无关接口 M I I (Medium-Independent Interface)是一个用于互连控制器和收发器的全新介质无关接口，它是1 0 0 M b / s快速以太网开发工作的一个组成部分。此接口提供了新的物理连接机制(电缆和连接器)，以及控制器和收发器的功能划分MII体系结构MII设计介质无关性和千兆以太网 千兆以太网从物理到链路都采用了介质无关的接口方式。千兆G M I I 主要是作为一个逻辑接口，而不是一个物理接口。即，当以G M I I作为收发器和控制器间的通信模型来定义系统时，G M I I自身可能只存在于I C中而不外置。它只用做I C到I C的接口，而不支持任何连接器或电缆。介质无关性和千兆以太网 举例： AN5516-01系统上联端口的interface mode介质无关接口总结千兆以太网基础（八）（8） 自动配置 UTP系统上的自动协商 光纤上的自动协商 千兆以太网的自动配置UTP系统上的自动协商 光纤以太网在整个市场上只占有相对小的份额，它主要用于控制性干线环境。因此，手工配置是可以接受的，因为系统的数目尚处在人工管理的限度内。但是目前大多数已部署的以太网系统是使用双绞线布线的。因此，桌面L A N的合理配置问题是自动协商设计者考虑的主要焦点自动协商原理（1）自动协商工作于单一、点到点链路上（2）协商在链路初始化时进行（3）自动协商信令与普通数据信令是独立的（4）每个设备向其他设备“通告”其功能，并按照公共功能集合选择合适的配置（5）自动协商机制是可扩展的（6）自动协商不能确定站间安装的布线类型（7）自动协商不支持非以太网系统。自动协商原理自动协商操作 自动协商报文 在链路初始化时，自动协商协议向其他链路伙伴发送1 6比特的报文并从其伙伴处接收类似的报文。根据需要一个报文可使用多个1 6比特的“页”，但最常见的协商只需要一个基本页。每种类型的信令和可用的双工操作都有1比特“功能”位，加上用于指示设备是否实现了流量控制协议的1比特位。协商报文被反复发送直到发方收到确认信息。在连续收到3个包含相同信息的报文后收方生成一个确认报文。在协商交换中没有使用校验和(如C R C )机制，因为C R C太复杂，没有必要。自动协商操作自动协商操作 自动协商信号 自动协商报文是以一系列时钟和数据脉冲的形式发送的。每个脉冲宽约1 0 0 n s 并与1 0 B A S E - T链路脉冲具有相同的形状和特性；时钟和数据脉冲是相同的。自动协商操作自动协商操作 没有自动协商的自动配置 当使用1 0 B A S E - T时，每个设备在链路空闲时，每隔1 6 m s都发出有特点的“链路脉冲”，这种标志很难被错认。当使用1 0 0 B A S E - T X和1 0 0 B A S E - T 4时，信号电平、时序和使用的编码有足够的差异，不使用自动协商就可对链路性质作出判断。这通常被称为“并行检测”。自动协商操作 实验室测试测试ONU设备FE端口的各种工作模式光纤上的自动协商 各种光纤以太网系统之间的共性太少，甚至交换自动协商信息都是不可能的。为找到支持自动协商的办法，人们做出了相当大的努力，但却均告失败。对光纤以太网而言，得出的结论是链路两端的操作模式必须用手工配置(数据率、双工模式、流量控制功能等)千兆以太网自动配置 自动协商概念在千兆技术中体现为以下两方面：（1）1 0 0 0 B A S E - X自动协商（2）1 0 0 0 B A S E - T自动协商