三种以太网保护技术介绍
以太网介绍分析 (一)
以太网介绍分析 (一)以太网介绍分析以太网 (Ethernet) 是广泛应用于局域网的一种计算机通信技术。
它是由Robert Metcalfe和他的研究团队于1970年代末在美国计算机科学实验室发明的。
与其他局域网技术相比，以太网更加廉价、易于部署和维护，因此被广泛使用。
一、以太网的工作原理以太网利用一种称为CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）的协议来管理网络中的数据传输。
这种协议要求每台计算机在发送数据包之前侦听网络上是否有其他计算机正在发送数据。
如果网络中没有数据包，则计算机可以发送数据包。
如果两个或多个计算机同时开始发送数据包，它们会发生碰撞，并自动停止发送，然后稍微等待一段时间再次发送。
这种反复检测和等待的过程称为CSMA/CD过程。
二、以太网的拓扑结构以太网的拓扑结构包括星型拓扑、总线型拓扑和环型拓扑。
其中，星型拓扑是最为常见的拓扑结构。
它的特点是所有节点都连接到交换机上，交换机起着调度和转发数据的作用。
总线型拓扑的特点是所有节点都连接到同一条总线上，数据包从一个节点传输到另一个节点。
环型拓扑的特点是各节点连接成一个环形，数据包从一个节点传输到相邻的节点，直到到达目的节点。
三、以太网的速率和传输距离以太网的传输速率通常为10Mbps、100 Mbps或1000Mbps。
在实际应用中，越高的传输速率意味着更大的带宽和更高的传输效率。
以太网的传输距离受网线材料和信号衰减等因素影响。
一般而言，100米是以太网正常的传输距离。
四、以太网的优缺点以太网被广泛应用于局域网的原因之一是其优良的性价比。
与其他局域网技术相比，它更加便宜。
此外，它的部署和维护也更加简单。
另一方面，以太网的主要缺点是其速度相对较慢。
与一些现代的局域网技术（如光纤网络）相比，它的速度远远不够快。
总之，以太网是一种被广泛应用于局域网中的计算机通信技术。
以太网简要教程
以太网简要教程一、概述通常我们所说的以太网主要是指以下三种不同的局域网技术:以太网/IEEE 802.3—采用同轴电缆作为网络媒体，传输速率达到10Mbps;100Mbps以太网—又称为快速以太网，采用双绞线作为网络媒体，传输速率达到100Mbps;1000Mbps以太网—又称为千兆以太网，采用光缆或双绞线作为网络媒体，传输速率达到1000Mbps(1Gbps)以太网以其高度灵活，相对简单，易于实现的特点，成为当今最重要的一种局域网建网技术。
虽然其它网络技术也曾经被认为可以取代以太网的地位，但是绝大多数的网络管理人员仍然把将以太网作为首选的网络解决方案。
为了使以太网更加完善，解决所面临的各种问题和局限，一些业界主导厂商和标准制定组织不断的对以太网规范做出修订和改进。
也许，有的人会认为以太网的扩展性能相对较差，但是以太网所采用的传输机制仍然是目前网络数据传输的重要基础。
二、以太网工作原理以太网是由Xeros公司开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和碰撞检测(CSMA/CD)机制，数据传输速率达到10Mbps。
虽然以太网是由Xeros公司早在70年代最先研制成功，但是如今以太网一词更多的被用来指各种采用CSMA/CD技术的局域网。
以太网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要，而IEEE802.3规范则是基于最初的以太网技术于1980年制定。
以太网版本2.0由Digital Equipment Corporation、Intel、和Xeros三家公司联合开发，与IEEE 802.3规范相互兼容。
太网结构示意图如下:以太网/IEEE 802.3通常使用专门的网络接口卡或通过系统主电路板上的电路实现。
以太网使用收发器与网络媒体进行连接。
收发器可以完成多种物理层功能，其中包括对网络碰撞进行检测。
收发器可以作为独立的设备通过电缆与终端站连接，也可以直接被集成到终端站的网卡当中。
PLC EOC POE三大技术整合
PoE/EoC/PLC技术整合三大应用网络监控摄像机的出现，给集成安防系统带来更大的方便。
更为复杂的是在集成系统中的独立设备布线问题伤透了脑筋。
在监控系统中，经常被谈到的就是监控摄像机和存储系统，其实传输部分也很重要。
视频传输在安防系统中至关重要，在安防系统中通过物理连接各个网络设备，良好的传输设施让整套系统更优化，既节省了安装费用也降低了运营成本。
然而，这说起来容易做起来难，尽管测试集成商有着丰富的经验，但面对不同的监控项目仍然需要精确的设计。
精确的传输确保能够应对操作环境，以及未来可能符合的扩展需求，适合最终用户预算。
有三种常见的传输模式：PoE以太网供电、EoC以太网同轴电缆传输及PLC电力线载波通信。
以下针对这三种通信方式进行详细的解读。
PoE以太网供电以太网供电是个伟大的发明，越来越多的网络监控摄像机首先以PoE为最大。
2012年第四季度全球以太网交换机市场达到了5.7亿美元，叫上一年同期增长了7%。
以太网交换机市场在亚太地区市场竞争力最为突出，除日本外该领域占比15.5%，比去年同期增长13.8%，拉丁美洲占12%，其次是中东和非洲地区。
PoE是安全的电力传输技术，连同以太网数据传输实现了二合一功能。
通过网线与监控设备和互联网相连。
这项技术主要是基于IEEE802.3af及IEEE802.3at标准。
被归类为电源设备(PSE)和受电设备(PD)的Po E设备。
PSE供电包括网络交换机、媒体转换器和供电器等。
另一方面，PD可为网络摄像机、控制设备等提供后援帮助。
在PoE技术中，如监控摄像机PD通过以太网连接到PoE交换机电缆。
标准的电缆有四对双绞线，只有两个是用于10BASE-T和100BASE-T的数据传输。
电力传输可以发生在"数据对"或"备用的对"，但不能同时使用。
网络摄像机的兴起，在很大程度上影响监控摄像机的普及率，这其中一个原因归功于PoE技术，该技术消除了局部电源电压或额外安装的电缆设备，节约了安装成本。
SDHRPRPTN三种技术对比分析
SDHRPRPTN三种技术对比分析首先，SDH（同步数字层次结构）是一种面向电信运营商的传输技术，它使用同步的时分多路复用技术传输数据。
SDH具有高带宽、可靠性好、时延低等优点。
它采用分级的传输结构，可以支持各种应用数据的传输，例如语音、数据以及视频等。
SDH适用于大容量网络的传输，可以实现高速的传输速率，并且支持光纤和电缆等多种物理介质。
其次，RPR（环形保护协议）是一种以太网环形拓扑的网络传输技术。
RPR使用环形节点连接的方式，具有高带宽、高可靠性和高扩展性等特点。
RPR可以在网络中实现快速的故障检测和快速的恢复，以确保网络的稳定性和连通性。
RPR适用于需要高带宽传输的应用场景，如视频监控、云计算和物联网等。
最后，PTN（包交换传输网络）是一种以以太网协议为基础的传输技术，它支持多种传输服务和协议，并提供弹性和灵活性。
PTN可以提供各种数据传输服务，包括以太网、SDH、MPLS等，可以适应不同的应用需求。
PTN适用于不同规模的网络场景，包括企业网络、运营商网络和数据中心网络等。
从功能上来看，SDH主要用于传输业务，RPR主要用于环形网络的传输，而PTN则可以支持多种传输服务。
从性能上来看，SDH具有高带宽和低时延的优势，RPR具有高可靠性和快速恢复的特点，而PTN具有弹性和灵活性的优势。
从应用上来看，SDH适用于大容量网络的传输，RPR适用于需要高带宽传输的应用，PTN适用于不同规模的网络场景。
总结来说，SDH、RPR和PTN是现代通信网络中常用的三种技术，它们在功能、性能和应用方面都有所不同。
选择合适的技术取决于具体的需求和应用场景。
以太网技术基本原理
以太网技术基本原理以太网是一种局域网技术，其基本原理是基于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议，采用共享介质的方式实现各个终端设备之间的数据通信。
以下是以太网技术的基本原理的详细介绍。
1.CSMA/CD协议：CSMA/CD协议是以太网的核心协议，用于解决多个终端设备同时访问共享介质时产生的冲突问题。
其工作原理是，在发送数据之前，终端设备会先监听共享介质上是否有信号传输，如果没有，则可以开始发送自己的数据。
如果检测到有信号传输，表示介质正在被占用，终端设备会等待一段随机的时间后再次进行监听，以便选择合适的时机进行数据发送。
如果在发送数据的过程中，终端设备检测到介质上有冲突，就会终止发送并等待一段时间，再次检测介质是否被占用，然后重新开始发送数据。
通过这种方式，CSMA/CD协议可以有效地解决冲突问题，实现数据的可靠传输。
2.介质访问控制：以太网采用的是共享介质的方式，多个终端设备共享同一根传输介质。
为了保证每个终端设备的公平性和均衡性，以太网采用了介质访问控制机制。
具体来说，以太网将共享介质分割为多个时隙，并将每个时隙划分为一个最小的数据传输单元（称为“帧”）。
终端设备在进行数据传输之前，需要等待一个空闲的时隙，然后按照时隙进行数据发送。
这种介质访问控制机制能够有效地保证每个终端设备的公平访问权，并避免了数据传输的混乱和冲突。
3.MAC地址：以太网使用MAC（媒体访问控制）地址来唯一标识网络中的每个终端设备。
MAC地址是一个48位的全球唯一标识符，由6个字节组成。
其中前3个字节是由IEEE管理的组织唯一标识符（OUI），用于标识设备的生产厂商，后3个字节由设备厂商自行分配。
每个终端设备在生产时都会被分配一个唯一的MAC地址，以太网通过这个地址来确定数据应该发送到哪个设备。
4.帧格式：以太网的数据传输通过帧来进行，每个帧是一个完整的数据包。
以太网的帧格式包括了源MAC地址、目标MAC地址、协议类型和数据部分。
工业以太网技术全面解析
工业以太网技术全面解析高性能、工厂设备和IT系统集成，以及工业物联网的需求驱动促进了工业以太网的增长。
在实时工业以太网中，EPA、EtherCAT、RTEX、Ethernet Powerlink、PROFINET、Ethernet/IP、SERCOS III是主要的竞争者。
下面对它们进行简单比较。
Ethernet/IPEthernet/IP是2000年3月由Control Net International和ODV A( Open DevicenetVendors Association共同开发的工业以太网标准。
实现实时性的方法Ethernet/IP实现实时性的方法是在TCP/IP层之上增加了用于实时数据交换和运行实时应用的CIP协议(Common Industrial Protocol )。
Ethernet/IP在物理层和数据链路层采用标准的以太网技术，在网络层和传输层使用IP协议和TCP、UDP协议来传输数据。
UDP是一种非面向连接的协议，它能够工作在单播和多播的方式，只提供设备间发送数据报的能力。
对于实时性很高的I/O数据、运动控制数据和功能行安全数据，使用UDP/IP协议来发送。
而TCP是一种可靠的、面向连接的协议。
对于实时性要求不是很高的数据(如参数设置、组态和诊断等)采用TCP/IP协议来发送。
Ethernet/IP采用生产者/消费者数据交换模式。
生产者向网络中发送有唯一标识符的数据包。
消费者根据需要通过标识符从网络中接收需要的数据。
这样数据源只需一次性地把数据传到网上，其它节点有选择地接收数据，这样提高了通信的效率。
Ethernet/IP是在CIP这个协议的控制下实现非实时数据和实时数据的传输。
CIP是一个提供工业设备端到端的面向对象的协议，且独立于物理层及数据链路层，这使得不同供应商提供的设备能够很好的交互。
另外，为了获得更好的时钟同步性能，2003年ODV A将 IEEE 15888引入Ethernet/IP，并制定了CIPsync标准以提高Ethernet/IP的时钟同步精度。
以太网的三种以太网标准
以太网的三种以太网标准以太网是一种局域网技术，它使用双绞线或光纤作为传输介质，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议来实现数据的传输。
在以太网的发展历程中，出现了多种不同的标准，其中最为常见的有以太网、快速以太网和千兆以太网。
本文将对这三种以太网标准进行介绍和比较。
首先，以太网是最早的以太网标准，它使用10Mbps的传输速率，采用基带传输技术，传输距离最远为100米。
在以太网中，数据帧的最小长度为64字节，最大长度为1518字节。
以太网使用CSMA/CD协议来解决数据冲突问题，但随着网络规模的扩大，以太网的传输速率已经无法满足需求，因此出现了更高速的以太网标准。
其次，快速以太网是在以太网的基础上进行改进的，它使用100Mbps的传输速率，采用基带传输技术，传输距离最远为100米。
快速以太网在数据帧的最小长度和最大长度上与以太网保持一致，但由于传输速率的提升，快速以太网能够更快地传输数据，适用于对传输速度要求较高的场景。
快速以太网的出现，使得局域网的传输速度得到了显著提升，大大改善了网络性能。
最后，千兆以太网是目前应用最为广泛的以太网标准，它使用1Gbps的传输速率，采用基带传输技术，传输距离最远为100米。
千兆以太网在数据帧的最小长度和最大长度上与以太网和快速以太网保持一致，但由于传输速率的进一步提升，千兆以太网能够更快地传输大容量数据，适用于对传输带宽要求较高的场景。
千兆以太网的出现，进一步提升了局域网的传输速度和带宽，满足了现代网络应用对高速数据传输的需求。
综上所述，以太网的发展经历了以太网、快速以太网和千兆以太网三种不同的标准，它们分别采用了不同的传输速率和技术，适用于不同的网络场景。
随着网络应用的不断发展，以太网标准也在不断演进，未来可能会出现更高速的以太网标准，以满足日益增长的网络传输需求。
在选择以太网标准时，需要根据实际需求和网络环境来进行合理的选择，以实现最佳的网络性能和传输效果。
三种保护模式对比
三种保护模式对比在光通信网络中，为了确保网络的可靠性和稳定性，通常需要采用保护模式来应对可能出现的链路故障或器件故障。
常见的保护模式包括1+1保护、1:N保护和M:N保护。
本文将对这三种保护模式进行详细对比。
1.1+1保护1+1保护是最简单和最常见的保护模式之一、在该模式下，主备两条链路同时工作，其中主链路用于传输数据，备用链路保持空闲，随时准备接替主链路。
当主链路故障时，备用链路立即接管，保证了数据的连续传输。
优点：-1+1保护具有很高的可靠性，故障发生时切换时间非常短，不会对服务造成明显影响；-此模式下，主备链路独立运行，不会产生数据重复或错乱的问题。
缺点：-1+1保护模式的成本较高，由于需要备用链路的存在，会增加设备和光纤的资源消耗；-该模式下，备用链路一直处于备用状态，存在资源浪费的问题。
2.1:N保护1:N保护模式是一种将一条主链路与多条备选链路关联起来的方式。
在工作状态下，主链路承载数据传输，备选链路保持闲置。
当主链路发生故障时，系统会自动选择其中一条备选链路接替主链路。
优点：-1:N保护模式相对于1+1保护模式的优势在于，可以同时保护多条链路，增加了网络的容错性；-该模式下，备用链路的利用率相对较高，减少了资源浪费。
缺点：-1:N保护模式的切换时间通常较长，可能会对服务造成一定的中断；-当备选链路与主链路长度不一致时，需要通过光纤延时补偿来保证数据的同步，增加了工程的复杂性。
3.M:N保护M:N保护模式是一种将多条主链路与多条备选链路关联起来的方式。
在该模式下，多条主链路和多条备选链路都处于工作状态，彼此之间通过路由器或交换机相连。
当主链路发生故障时，系统可以自动切换到备选链路上。
优点：-M:N保护模式相对于1+1保护和1:N保护模式的优势在于，可以同时保护多个主链路，并且备选链路的利用率更高；-该模式下，在发生故障时，可以通过选择最优备选链路，实现快速无缝切换，几乎无中断。
缺点：-M:N保护模式需要使用更复杂的路由器或交换机来实现链路之间的切换和冗余，增加了网络的配置和维护难度；-该模式的实现成本较高，需要投入更多的设备和资源。
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3链路故障：当环上某链路故障时，该链路相链的两个节点都向主节点发送change报文，主节点放开被阻塞端口进行保护倒换。SWB和SWC都发送change报文给SWD(环路正常时公认的主节点)，SWD放开以前被阻塞的节点。但是这时SWB和SWC都认为自己是主节点，从而都把自己down的端口阻塞了。链路的故障也将触发hello报文的发送，待拓扑稳定后，SWC将被公认为主节点；SWB由于不是主节点，端口被放开。
开始时，SWA端口1给SWD发出的hello报文节点信息中只包含自己；
第二次时，由于端口2收到SWB的hello报文，所以端口1给SWD发出的hello报文节点信息为SWA和SWB；
依此类推，4次后，SWD从SWA的端口1收到带自己信息的hello报文，SWD认为环网完整。
2主节点选举：开始时，所有节点都认为自己是主节点，两个端口之一被block，这样环上没有数据环路；当环上节点两个端口多次收到一样的Hello时，该节点认为环网拓扑稳定，可以选举主节点。不是主节点的节点会放开被阻塞的端口，一般主节点只有一个，这样能保证只阻塞一个端口，从而保证环上节点的连通性。
以太环网主要靠软件的控制，这是目前以太环网主流的技术，但是在具体的实现上各个厂家又有很大的不同。目前主流的有EAPS环网保护，RPRR环网保护及RCPR环网保护等。
EAPS环网保护
EAPS技术由IETF的RFC3619定义。目前大多数设备厂商的以太环网技术都是以此为基础实现的。EAPS的保护域局限于一个环形组网的范围内，如图2所示。
图2环形组网
EAPS以太环网保护技术可以归纳为4项技术的叠加：标准MAC交换+改进的生成树算法+以太故障检测OAM+简单的环网控制协议。通过环网控制协议将物理的环破解成逻辑的链，并利用改进的生成树协议和MAC交换完成保护切换。下面以图3为例说明EAPS的保护过程。
在EAPS环内通常会指定一个主节点(N5节点)，其他节点称为中转节点。主节点的两个环路端口一个可指定为主端口，另一个可指定为次端口。在EAPS中，分别设定控制VLAN和业务VLAN，控制VLAN承载EAPS各种控制帧，业务VLAN承载以太数据流量。在这两个VLAN内，EAPS环内始终是执行标准的MAC交换算法。
图3 Raisecom以太网环
1环拓扑收集：Raisecom以太环网是通过选举来产生主节点的，所以每个节点都要收集环上设备信息，只有正确地收集才能正确地选举。Raisecom以太网环上的节点从加入那一刻开始就一直在收集更新拓扑。
拓扑收集是通过Hello报文完成的，hello报文中包含从另一端口收集到的所有节点信息。以图3单环中SWA为例：
双归属网络中，汇接局和中心机房之间为了保证可靠性部署双链路上行，但实际应用中这两链路或光纤都处于一个地沟或管道中，这样就出现了SRG(sharedriskgroup)共享风险组，链路保护无任何意义；同时该种网络中还会浪费核心交换机的端口资源和光纤资源。
以太环网技术保护技术
以太网环网技术
以太环网技术就是对上述问题的一种解决方案。作为一种城域以太网技术，以太环网解决了传统数据网保护能力弱、故障恢复时间长等问题，理论上可以提供50ms的快速保护特性，同时兼容传统的以太网协议，是城域宽带接入网优化改造的一种重要的技术选择和解决方案。
而随着以太网向城域网的发展，语音、视频组播业务对以太网的冗余保护和故障恢复时间提出了更高的要求。原有的STP机制对故障恢复的收敛时间都在秒级，远远达不到城域网对故障恢复时间的要求。
传统以太网保护方案
传统以太网网络中大多数采用双归属组网模型，多会存在缺乏有效保护和浪费网络资源等诸多问题，如图1所示。
图1城域网现网存在的问题
在切换完成后，主节点的主端口继续向次端口发送连接性检查，次端重新执行生成树算法，关断次端口，所有节点再次清空MAC表，重新拓扑学习。
RRPP环网保护
RRPP主要是华为的环网保护机制，主要由多个节点构成的环网，其中一个为主节点，其他节点为传输节点，主节点在环上的两个端口分为主端口和从端口，主节点通常周期性从主端口发送环的HELLO报文，环完整的情况主节点就会在从端口上接收到自己发送的HELLO报文，这样主节点认为环网处于完整状态，则立刻阻断从端口保证没有环路；若在一定周期内从端口收不到自己发送的HELLO，则认为环网处于故障状态，主节点会打开从端口使其正常转发。
以太网技术具有简单、高效和低成本等特点，并随着近几年的以太网突飞猛进的发展，以太网承载的业务种类越来越多，以太网的带宽及速率也得到了飞速的发展。
以太网的特点是统计时分复用和地址自学习机制，但在提高了带宽效率和简单灵活性的同时也引入了业务带宽和业务路径的不确定性。
在大部分以太网络中，大多采用星形或者双归属组网模型。星形网络一般用在网络拓扑的接入层，没有冗余保护，关键点的单点故障会导致网络不可用。这两种传统的级联方式的网络拓扑在网络响应时间、保护机制以及对组播应用方面存在着先天的缺陷。
在正常工作状态下，主节点对业务VLAN启用生成树，通过阻塞主节点的次端口，将物理的环破解成逻辑的链。
主节点检测到故障后，就会执行3个动作完成保护切换：
重新执行生成树算法，打开次端口阻塞状态；清空MAC地址学习表，重新学习拓扑；通过控制VLAN发送以太控制OAM帧，其他中转节点收到OAM帧后，清空本节点的MAC地址表，重新学习拓扑。
一旦故障发生时如链路down，故障相邻的节点或端口上会通过中断立刻检测到故障，并立刻向主节点发送Link_down报文，主节点收到该报文则认为环处于故障状态，立刻打开从端口，同时发送报文通知其他传输节点更新转发表，传输节点更新转发表后数据流则切换到正常的链路。
RCPR保护机制
RCPR是瑞斯康达交换机的环网协议。Raisecom以太环网技术采用自主研发的协议，通过简单的配置，实现了消除环网环路、故障保护倒换、自动故障恢复功能，并且故障保护倒换时间低于50ms。