計算機網(wǎng)絡(luò)實用技術(shù)知識點之千兆以太網(wǎng)

更新時間：2009-10-19 15:27:29 來源：|0

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　　千兆以太網(wǎng)

　　隨著多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)分布計算、桌面視頻會議等應(yīng)用的不斷發(fā)展，用戶對局域網(wǎng)的帶寬提出了更高的要求;同時，100M快速以太網(wǎng)也要求主干網(wǎng)、服務(wù)器一級有更高的帶寬。另外，由于以太網(wǎng)的簡單、實用、廉價及應(yīng)用的廣泛性，人們又迫切要求高速網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)有的以太網(wǎng)保持最大的兼容性。千兆以太網(wǎng)技術(shù)就是在這種需求背景下開始醞釀的。1996年3月成立的IEEE1302.3Z工作組，專門負責(zé)千兆以太網(wǎng)的研究，并制定相應(yīng)標準。

　　千兆以太網(wǎng)使用原有以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)、幀長及CSMA/CD協(xié)議，只是在低層將數(shù)據(jù)速率提高到了1Gbps.因此，它與標準以太網(wǎng)(1OMbps)及快速以太網(wǎng)(100Mbps)兼容。用戶能在保留原有操作系統(tǒng)、協(xié)議結(jié)構(gòu)、應(yīng)用程序及網(wǎng)絡(luò)管理平臺與工具的同時，通過簡單的修改，使現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)工作站廉價地升級到千兆位速率。

　　1.千兆以太網(wǎng)的物理層協(xié)議

　　千兆以太網(wǎng)的物理層協(xié)議包括1000BASE-SX、1000BASE-LX、1000BASE-CX和1000BASE-T等標準。

　　(1)1000BASE-SX.使用芯徑為50及62.51im、工作波長為850m1的多模光纖，采用8BAOB編碼方式，傳輸距離分別為260m和525m，適用于建筑物中同一層的短距離主干網(wǎng)。

　　(2)1000BASE-LX.使用芯徑為50及62.51im的多模、單模光纖，工作波長為1300m1，采用8B/10B編碼方式，傳輸距離分別為525m、550m和3000m，主要用于校園主干網(wǎng)。

　　(3)1000BASE-CX.使用1500平衡屏蔽雙絞線(STP)，采用8BAOB編碼方式，傳輸速率為1.25Gbps，傳輸距離為25m，主要用于集群設(shè)備的連接，如一個交換機房內(nèi)的設(shè)備互連。

　　(4)1000BASE-To使用4對5類非平衡屏蔽雙絞線(UTP)，傳輸距離為100m，主要用于結(jié)構(gòu)化布線中同一層建筑的通信，從而可以利用以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)已鋪設(shè)的UTP電纜。

　　2.干兆以太網(wǎng)的MAC子層

　　MAC子層的主要功能包括數(shù)據(jù)幀的封裝/卸裝、幀的尋址與識別、幀的接收與發(fā)送、鏈路的管理、幀的差錯控制及MAC協(xié)議的維護。

　　千兆以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)與標準以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)相同，其最大幀長為1518字節(jié)，最小幀長為46字節(jié)。

　　千兆以太網(wǎng)對媒體的訪問采用全雙工和半雙工兩種方式。全雙工方式適用于交換機到交換機或交換機到站點之間的點一點連接，兩點間可同時進行發(fā)送與接收，不存在共享信道的爭用問題，所以不需采用CSMA/CD協(xié)議。半雙工方式則適用于共享媒體的連接方式，仍采用CSMA/CD協(xié)議解決信道的爭用問題。

　　千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率為快速以太網(wǎng)的10倍，若要保持兩者最小幀長的一致性，勢必大大縮小千兆以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)直徑;若要維持網(wǎng)絡(luò)直徑為200m，則最小幀長要512字節(jié)。為了確保最小幀長為64字節(jié)，同時維持網(wǎng)絡(luò)直徑為200m，千兆以太網(wǎng)采用了載波擴展和數(shù)據(jù)包分組兩種技術(shù)。

　　載波擴展技術(shù)用于半雙工的CSMA/CD方式，實現(xiàn)方法是對小于512字節(jié)的幀進行載波擴展，使這種幀所占用的時間等同于長度為512字節(jié)的幀所占用的時間。雖然載波擴展信號不攜帶數(shù)據(jù)，但由于它的存在保證了200m的網(wǎng)絡(luò)直徑。對于》512字節(jié)的幀，不必添加載波擴展信號。若大多數(shù)幀短于512字節(jié)，則載波擴展技術(shù)會使帶寬利用率下降?。

　　數(shù)據(jù)包分組技術(shù)允許站點每次發(fā)送多幀，而不是→次發(fā)送一幀。若多個連續(xù)的數(shù)據(jù)幀短于512字節(jié)，僅其中的第一幀需要添加載波擴展信號。一旦第一幀發(fā)送成功，則說明發(fā)送信道已打通，其后續(xù)幀就可不加載波擴展連續(xù)發(fā)送，只需幀間保持12字節(jié)的間隙即可。

　　由于全雙工方式不存在沖突問題，所以不需任何處理即可傳輸64字節(jié)的最小數(shù)據(jù)幀。

　　3.千兆以太網(wǎng)的特點

　　一方面為了保持從標準以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)到千兆以太網(wǎng)的平滑過渡，另一方面又要兼顧新的應(yīng)用和新的數(shù)據(jù)類型，在千兆以太網(wǎng)的研究過程中應(yīng)注意以下特點

　　(1)簡易性：千兆以太網(wǎng)應(yīng)保持經(jīng)典以太網(wǎng)的技術(shù)原理、安裝實施和管理維護的簡易l性，這是千兆以太網(wǎng)成功的基礎(chǔ)之一。

　　(2)技術(shù)過渡的平滑性：千兆以太網(wǎng)保持了經(jīng)典以太網(wǎng)的主要技術(shù)特征，采用CSMA/CD媒體管理協(xié)議，采用相同的幀格式及幀的大小，支持全雙工、半雙工工作方式，以確保;平滑過渡。

　　(3)網(wǎng)絡(luò)可靠性：保持經(jīng)典以太網(wǎng)的安裝、維護方法，采用中央集線器和交換機的星形結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)化布線方法，以確保千兆以太網(wǎng)的可靠性。

　　(4)可管理性與可維護性：采用簡易網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)及經(jīng)典以太網(wǎng)的故障查找與排除工具，以確保千兆以太網(wǎng)的可管理性與可維護性。i

　　(5)經(jīng)濟性：網(wǎng)絡(luò)成本包括設(shè)備成本、通信成本、管理成本、維護成本及故障排除成本。由于繼承了經(jīng)典以太網(wǎng)的技術(shù)，使千兆以太網(wǎng)的整體成本下降。

　　(6)支持新應(yīng)用與新數(shù)據(jù)類型：計算機技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的應(yīng)用模式，對網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。為此，千兆以太網(wǎng)必須具有支持新應(yīng)用與新數(shù)據(jù)類型的能力。

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