课程编码以太网高级技术课件.ppt

1、n 以太网已经成为网络建设者的新宠以太网已经成为网络建设者的新宠n 以太网以惊人的速度向前发展以太网以惊人的速度向前发展n 从速率到结构都已经有了全新变革。从速率到结构都已经有了全新变革。引入引入n 第一章第一章 以太网技术的简要回顾以太网技术的简要回顾n 第二章第二章 以太网技术标准以太网技术标准n 第三章第三章 以太网交换结构以太网交换结构n 第四章第四章 以太网链路聚合以太网链路聚合目录目录3以太网技术的简要回顾以太网技术的简要回顾l 在在IP网络大家庭中，以太网作为其中的一员工作网络大家庭中，以太网作为其中的一员工作在链路层；在链路层；l 向上提供链路数据传输服务，向下需要物理层作向上

2、提供链路数据传输服务，向下需要物理层作为传输数据流的基础；为传输数据流的基础；l 在以太网链路层，可以进一步划分成如下子层：在以太网链路层，可以进一步划分成如下子层：LLC子层MAC子层l 在以太网物理层，可以进一步分成如下子层：在以太网物理层，可以进一步分成如下子层：PLSPCSPMA4以太网发展简史以太网发展简史l 1973年，以太网之父年，以太网之父Dr.Robert Metcalfe在在Xerox发明了以太网；发明了以太网；l 1985年，年，IEEE正式推出标准以太网正式推出标准以太网802.3 10Base-5的标准；的标准；l 1988年，年，IEEE正式推出标准以太网正式推出标

3、准以太网802.3a 10Base-2的标准；的标准；l 1990年，年，IEEE正式推出标准以太网正式推出标准以太网802.3i 10Base-T的标准；的标准；l 1993年，年，IEEE正式推出标准以太网正式推出标准以太网802.3j 10Base-F的标准；的标准；l 1995年，年，IEEE正式推出快速以太网正式推出快速以太网802.3u 100Base-T的标准；的标准；l 1998年，年，IEEE正式推出千兆以太网正式推出千兆以太网802.3z 1000Bas-X的标准；的标准；l 1999年，年，IEEE正式推出千兆以太网正式推出千兆以太网802.3ab 1000Base-T的

4、标准；的标准；l 2002年，年，IEEE正式推出万兆以太网正式推出万兆以太网802.3ae标准，包含了标准，包含了 10GBase-R，10GBase-W和和10GBase-X。n 第一章第一章 以太网技术的简要回顾以太网技术的简要回顾n 第二章第二章 以太网技术标准以太网技术标准n 第三章第三章 以太网交换结构以太网交换结构n 第四章第四章 以太网链路聚合以太网链路聚合目录目录6以太网技术标准以太网技术标准l标准以太网l快速以太网l千兆以太网l万兆以太网7以太网技术标准以太网技术标准l标准以太网l快速以太网l千兆以太网l万兆以太网8标准以太网标准以太网l 标准以太网是最早的以太网技术标准，

5、它包标准以太网是最早的以太网技术标准，它包含如下成员：含如下成员：10Base-510Base-210Base-T10Base-F9标准以太网的实现模型标准以太网的实现模型l 标准以太网的物理层：标准以太网的物理层：物理信令子层（PLS）实现MAC子层与PMA子层之间的数据转换和传输物理介质附属子层（PMA）实现数据在物理介质上的传输转化，同时完成介质冲突检测等功能附属单元接口（AUI）统一数据输入输出实现物理介质非相关介质相关接口（MDI）提供与传输介质相连的接口10标准以太网的编码标准以太网的编码l 标准以太网采用曼切斯特编码标准以太网采用曼切斯特编码一个时钟周期传输一个bit，在时钟周期

6、间使用电平翻转来表示bit信息高电平到低电平翻转为“0”，低电平到高电平翻转为“1”时钟频率为10M11以太网技术标准以太网技术标准l标准以太网l快速以太网l千兆以太网l万兆以太网12快速以太网快速以太网l 快速以太网在标准以太网的基础上进行了改快速以太网在标准以太网的基础上进行了改进，速率得到大幅提升，并同时兼容了标准进，速率得到大幅提升，并同时兼容了标准以太网技术：以太网技术：100Base-T4100Base-TX100Base-FX100Base-T13快速以太网的实现模型快速以太网的实现模型l 快速以太网的物理层快速以太网的物理层物理编码子层（PCS）实现数据编解码物理介质附属子层（

7、PMA）实现编码组信息和码流信息之间的转换物理介质相关子层（PMD）实现码流信息与物理信号之间的转换自协商子层实现不同以太网标准之间的协商匹配介质非相关接口（MII）实现介质相关于介质非相关的隔离介质相关接口（MDI）14快速以太网的编码快速以太网的编码l 快速以太网不同的技术采用了不同的编码算法：快速以太网不同的技术采用了不同的编码算法：以太网技以太网技术术100Base-T4100Base-TX100Base-FX100Base-T2编码算法编码算法8B6T4B/5B4B/5BPAM5X5时钟频率时钟频率25M125M125M25M线对速率线对速率33.3M100M100M50M+50M线

8、对数量线对数量15MII、MDI与与MDI-Xl MII是介质非相关接口的简称，是物理层内部接口是介质非相关接口的简称，是物理层内部接口l MDI是介质非相关接口的简称，使物理层与传输介质之间是介质非相关接口的简称，使物理层与传输介质之间的一种接口的一种接口l MII与与MDI是一对相对的概念是一对相对的概念MII提供与介质无关的服务，不同的介质可以使用相同的MIIMDI提供与介质有关的服务，不同的介质具有不同的MDIl MDI-X也是介质非相关接口，也位于物理层和传输介质之也是介质非相关接口，也位于物理层和传输介质之间。间。MDI-X实际上是是MDI的一个变种，仅仅在输入输出的引脚上进行了交

9、换。主要应用于DTE与DTE之间的连接而产生。16以太网的自协商以太网的自协商l 以太网自协商的基础：以太网自协商的基础：FLP/NLPl 快速链路脉冲（快速链路脉冲（FLP）快速链路脉冲是一连串的均衡间隔的数据脉冲，每个脉冲之间间隔为62.57s 每个快速链路脉冲是一个包含17个时钟脉冲和16个数据脉冲的脉冲串数据脉冲表示了需要协商的信息参数.FLP B17FLP的基本页信息的基本页信息l FLP的协商页分为基本页和消息的协商页分为基本页和消息页页基本页信息 S0-S4表示消息类型：始终为00001 A0-A7表示DTE所支持的技术能力10BASE-T半双工10BASE-T全双工100BAS

10、E-TX半双工100BASE-T4全双工流控能力指示100BASE-TX 全双工保留 全双工非对称流控指示远程故障指示 成功收到协商页指示下一页信息指示S0S1S2S3S4A0A1A2A3A4A5A6A7RFNPAckD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15Selector FieldTechnology Ability F18FLP的消息页信息的消息页信息l 消息页信息又分为格式化消息和非格式化消息消息页信息又分为格式化消息和非格式化消息格式化消息与非格式化消息采用同样的结构M0-M10（U0-U10）表示消息类型T表示同步状态ACK2表示能够

11、兼容消息页指示能力MP表示是格式化消息还是非格式化消息M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 TAck2MPNPAckD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15Message Code FieldU0U1U2U3U4U5U6U7U8U9 U10TAck2MPNPAckD0D1D2D3D4D5D6D7D8D9 D10 D11 D12 D13 D14 D15Unformatted Code F19技术能力优先级技术能力优先级l 在以太网自协商中，需要根据技术能力的优先级确定最终选在以太网自协商中，需要根据技术能力的优先级确定

12、最终选择哪个技术能力与对方匹配，其技术能力级别如下：择哪个技术能力与对方匹配，其技术能力级别如下：技术能力级别技术能力级别技术能力技术能力1000BASE-T全双工（消息页信息）全双工（消息页信息）91000BASE-T半双工（消息页信息）半双工（消息页信息）8100BASE-T2全双工（消息页信息）全双工（消息页信息）7100BASE-TX全双工（基本页信息）全双工（基本页信息）6100BASE-T2半双工（消息页信息）半双工（消息页信息）5100BASE-T4（基本页信息）（基本页信息）4100BASE-TX半双工（基本页信息）半双工（基本页信息）310BASE-T全双工（基本页信息）全双

13、工（基本页信息）210BASE-T半双工（基本页信息）半双工（基本页信息）20MDI与与MDI-X的自协商的自协商l 以太网的标准自协商并不包含以太网的标准自协商并不包含MDI和和MDI-X的自协的自协商商l MDI与与MDI-X的自协商解决了的自协商解决了DTE与与DTE之间的连之间的连接线缆交叉问题接线缆交叉问题l MDI-X相对于相对于MDI进行了引脚的交换，某些进行了引脚的交换，某些DTE可可以支持以支持MDI和和MDI-X的自动协商和转换的自动协商和转换11MDIMDI/MDI-X21以太网技术标准以太网技术标准l标准以太网l快速以太网l千兆以太网l万兆以太网22以太网技术标准以太网

14、技术标准l标准以太网l快速以太网l千兆以太网l万兆以太网23千兆以太网千兆以太网l 千兆以太网在快速以太网的基础上进行了进一千兆以太网在快速以太网的基础上进行了进一步的发展，其具体的千兆以太网技术有：步的发展，其具体的千兆以太网技术有：1000Base-X1000Base-SX1000Base-LX1000Base-CX1000Base-T24千兆以太网的实现模型千兆以太网的实现模型l 千兆以太网的物理层：千兆以太网的物理层：物理编码子层（PCS）实现数据编解码物理介质附属子层（PMA）实现编码组信息和码流信息之间的转换物理介质相关子层（PMD）实现码流信息与物理信号之间的转换千兆介质非相关接

15、口（GMII）实现介质相关于介质非相关的隔离介质相关接口（MDI）25千兆以太网的编码千兆以太网的编码l 千兆以太网中采用了两种不同的编码：千兆以太网中采用了两种不同的编码：1000Base-X：8B/10B1000Base-T：4D-PAM5以太网技术以太网技术编码算法编码算法时钟频率时钟频率线对速率线对速率线对数量线对数量1000Base-X8B/10B1250M1000M11000Base-T4D-PAM5 125M250M+250M26以太网技术标准以太网技术标准l标准以太网l快速以太网l千兆以太网l万兆以太网27万兆以太网万兆以太网l 万兆以太网除了在速率上有了进一步提高，同万兆以太

16、网除了在速率上有了进一步提高，同时还为了兼容广域网的连接而产生了新的技术时还为了兼容广域网的连接而产生了新的技术应用：应用：10GBase-R专用光纤传输，同千兆以太网10GBase-W采用SDH/SONET作为传输10GBase-X采用WDM技术传输28万兆以太网的实现模型万兆以太网的实现模型l 万兆以太网的物理层：万兆以太网的物理层：物理编码子层（PCS）实现数据编解码WAN接口子层（WIS）实现PCS编码信息在SDH/SONET上传输封装物理介质附属子层（PMA）实现编码组信息和码流信息之间的转换物理介质相关子层（PMD）实现码流信息与物理信号之间转换万兆介质非相关接口（XGMII）实现

17、介质相关于介质非相关的隔离介质相关接口（MDI）29万兆以太网的万兆以太网的XGMII、XGXS和和XAUIl 万兆以太网的万兆以太网的XGMII数据传输采用并行传输的方式 32个数据通道和4个控制通道（Channel）每8个数据通道和1个控制通道组成一个大的通路（LANE）传输距离小（最大7厘米）l 万兆以太网的万兆以太网的XGXS扩展XGMII的传输距离将高速率数据转换为低速率数据l 万兆以太网的万兆以太网的XAUI扩展XGMII的传输距离（最大50厘米）连接XGXS子层8B/10B编码传输30万兆以太网的万兆以太网的PCS和和PMAl 10GBase-X的的PCS和和PMAPCS完成XG

18、MII的并行数据到PMA的并行数据转换XGMII传输数据32Bit宽PMA接收数据10Bit宽采用8B/10B的编码算法l 10GBase-R&10GBase-W的的PCS和和PMAPCS完成XGMII的并行数据到PMA的并行数据转换XGMII传输数据32Bit宽PMA接收数据16Bit宽采用64B/66B的编码算法3164B/66B编码编码l 64B/66B编码编码将两个32Bit宽的数据块合并构成64Bit数据块扰码计算，防止长时间高电平或低电平增加同步标志域2Bit数据信息块：01控制信息块：10速率匹配16Bit宽数据流32万兆以太网的万兆以太网的WIS和和PMDl 万兆以太网的万兆以

19、太网的WIS专门完成专门完成PCS编码产生的码元编码产生的码元信息在信息在SONET/SDH传输通道中的传输封装传输通道中的传输封装 WIS采用SONET的VC4-64c 通道传输数据VC4-64c 的传输速率为：9.95328Gbps SONET的段开销和通道开销降低了净负荷WIS的传输速率为：9.58464Gbps l 万兆以太网的万兆以太网的PMD10GBase-R PMD：64B/66B编码组10GBase-W PMD：64B/66B编码组10Gbase-LX4 PMD：8B/10B编码组n 第一章第一章 以太网技术的简要回顾以太网技术的简要回顾n 第二章第二章 以太网技术标准以太网技术标准n 第三章第三章 以太网交换结构以太网交换结构n 第四章第四章 以太网链路聚合以太网链路聚合目录目录34以太网交换结构以太网交换结构l 以太网交换结构的发展：以太网交换结构的发展：总线无交换，共处同一冲突域总线交换不同的冲突域共享一个总线资源进行数据交换共享内存交换不同的冲突域共享内存资源采用读写操作完成数据交换CrossBar交换不同冲突域两两之间独享资源进行数据交换杭州华三通信技术有限公司