[互联网]交换型以太网与全双工以太网组网技术
网络设计复习题
一．单选题：1．在计算机局域网的构件中，本质上与中继器相同的是(集线器)2．IEEE 802工程标准中的802．5协议是(局域网的令牌环网标准)3．以太网帧首定界符是(10101011)4．下列属于10Base-T中网卡与集线器之间双绞线接法的是(1—1，2-2，3—3，6—6)5．10Mb／s和100Mb／s自适应系统是指(端口之间10Mb ／s和100Mb／s传输率的自动匹配功能)6．在双绞线媒体情况下，跨距可达(205m)8．交换型以太网(各独立网段是被隔离的)9．IEEE802．5协议定义的帧格式中，64bit源地址字段中的第二个bit置成“1”表示(一组地址)10．FDDI中副环的主要功能是 (主环发生故障，主环和副环构成一个新环)11．路由就是网间互联，其功能是发生在OSI参考模型的(网络层)12．在RIP中有三个重要的时钟，其中路由无效时钟一般设为 (90秒)13．3Com公司的FastlP实现了主机到主机模式的NHRP 协议，这样可以 (减少中间的路由环节，从而提高网络性能)14．FastIP的技术设计思想是把路由功能转换成基于端口的转发功能15．VLAN互联，基本上有边界路由、“独臂”路由器、路由服务器／路由客户机、ATM上的多协议(MPOA)路由和(第三层交换)16．下列不属于第三层交换技术和协议的是(ICMP) 17．ATM的物理层功能相当于OSI七层参考模型中的(物理层和数据链路层)19．下列不属于系统安全的是(加密狗)20．下列不属于设备间应防止气体的是(C02)21．在以下传输介质中，抗电磁干扰最高的是(光纤) 23．在以太网中，通过双绞线联接站点的方式，称为(10Base-T)24．局域网中的站点完成接收后，首先判断是否为帧碎片，若是则(丢弃)25．在千兆位以太网中采用了帧扩展技术，其目的是(为扩展碰撞域)26．快速以太网的通信协议是(CSMA／CD)27．以太网交换器存的结构有(4种)。
半双工和全双工以太网
半双工和全双工以太网半双工（half-duplex）是指传输过程中同时只能向一个方向传输。
一方的数据传输结束之后，另外一方再回应。
也就是说同时只有一个节点能够传输，如果两个节点同时传输数据的话，网络中就会出现拥堵。
半双工以太网采用CSMA/CD协议，以防止产生冲突。
如果产生冲突，就允许重传。
如果使用集线器组建以太网，则必须工作在半双工模式，因为端站点必须能够检测到冲突。
在Cisco看来，半双工以太网-典型的为10BaseT，只有30%～40%的效率。
因为一个大的10BaseT网络通常最多只给出3～4Mb/s的带宽。
全双工以太网使用两对电缆线，而不像半双工模式那样使用一对电缆线。
全双工模式在发送设备的发送方和接收设备的接收方之间采用点到点的连接，这就意味着在全双工数据传送方式下，可以得到更高的传输速率。
由于发送数据和接收数据是在不同的电缆线上完成的，因此不会产生冲突。
全双工以太网之所以不会产生冲突，是因为它就像带多个入口的高速公路，而不是像半双工方式所提供的只有一条入口的路。
全双工以太网能够在两个方向上提供100%的效率。
比如，可以用运行在全双工方式下的10Mb/s以太网得到20Mb/s的传输速率，或者将FastEthernet的传输速率提高200Mb/s，这是很了不起的。
但是，这种速率有时被称为聚合速率，也就是说，你需要获得100%的效率，就像生活中的事情一样，这不可能完全得到保证，如图1-43所示。
全双工以太网可以用于下列三种情况。
交换机到主机的连接。
交换机到交换机的连接。
使用交叉电缆的从主机到主机的连接。
最后，请记住下列重点。
在全双工模式下，不会有冲突域。
专用的交换机端口可用于全双工结点。
主机的网卡和交换机端口必须能够运行在全双工模式下。
半双工意味着同一媒体的发送和接收是异步进行的。
全双工则相反，有单独的发送和接收通路。
全双工链路是扩展快速以太网（100Mbps）的关键。
全双工的链接网段不能超过两个设备，可以是网卡或交换机端口。
全双工以太网技术
全双工以太网技术2008-12-06 23:15:21 作者：admin来源：浏览次数：1142 网友评论 1 条全双工以太网技术全双工以太网技术所谓全双工(Full-Duplex)是指在一条网络链路上可以同时进行数据接收和发送。
广域网中的链路通常是全双工的，但局域网以前一直工作在半双工方式下。
因为在总线方式下采用的是CSMA/CD技术，虽然使用了两对双绞线与集线器进行连接，一对用于发送，另一对用于接收，但根据CSMA/CD技术规定，在发送时必须在接收电缆上“监听”冲突信号，而不能接收数据。
因此只能工作在半双工方式下，否则就会产生冲突。
由于半双工以太网受到了CSMA/ CD的约束，使得这些网段上的传输线路的长度（或者称为网段跨距）受到限制，进而影响了网络的覆盖范围，而且网络带宽越高，影响越大。
采用交换机来连接网络以后，交换机的每个端口只连接一个工作站。
交换机的端口和工作站都分别使用一对线路进行发送，而从另一对线路上接收，这样就不会再产生冲突，也就不需要在发送帧的同时用接收电缆监听冲突信号，因此就能够使用全双工方式进行通信。
在网络结构和连线不变的情况下，以全双工方式进行工作，使网络的带宽提高了一倍，如图3-4所示。
有些公司称自己的交换机能够支持20Mbps或200Mbps的网络传输，实际上就是10Mb ps或100Mbps网络采用全双工交换以太网的变相说法。
全双工以太网技术的使用不仅提高了网络速度，而且也可以拓宽以太网的覆盖范围，比如1 00Base-FX的半双工以太网网段的最长距离为412m，而100Base-FX的全双工以太网网段的最长距离可以达到2 000m。
在实际组网时，交换机与交换机之间、交换机与单个工作站之间一般都采用了全双工传输方式。
如果交换机的端口中连接的是集线器，在集线器中再连接了多个工作站，那么这些工作站还是只能工作在半双工传输方式下。
同时对于工作在全双工传输方式下的工作站必须使用支持全双工工作方式的网卡。
以太网技术和组网规范
以太网模块和功能 以太网层次结构
以太网层次结构主要对应于OSI层次结构中的数据链路层和物理层。其层次结构如图2-5所示。
图2-5 以太网层次结构
数据链路层的功能有： 提供一个或多个SAP； 发送时将数据组装成带MAC地址和差错检测的帧，进行同步、定界及透明传输； 接收时拆卸帧，执行MAC地址识别（寻址）和差错检测； 管理链路上的通信，进行流量控制，差错控制。 局域网的数据链路层与传统的OSI中数据链路层也有区别： 局域网链路支持多重访问，支持成组地址和广播； 支持MAC介质访问控制功能； 提供某些网络层的功能，如网络服务访问点SAP、多路复用、流量控制、差错控制。 MAC子层功能： 成帧/拆帧； 实现、维护MAC协议； 位差错检测，寻址等。
传输媒体（也称网络介质）：100BASE-T 标准允许包括四个不同的物理层规范，第一个物理层规范支持2对5类UTP或1类STP，第二个物理层规范支持4对3/4/5类UTP，第三个物理层规范支持单模或多模光缆，第四个物理层规范支持2对3/4/5类UTP。100BASE-T根据使用物理层传输媒体的不同类型，分为100BaseTX、100BaseT4、100BaseFX和100BaseT2四种。
按照数据链路层控制来分，有以太网卡、令牌环网卡、ATM网卡等，它们在数据链路控制、寻址、帧结构等方面不同。
以太网采用CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)控制技术。在OSI七层协议中主要定义了物理层和数据链路层的工作方式。二者之间有标准的接口(例如MII，GMII等)来传递数据和控制。
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向高层提供SAP（服务访问点）； 建立/释放逻辑连接； 差错控制； 帧序号处理； 提供某些网络层功能等。
LLC子层功能：
2010年全国局域网技术与组网工程模拟试卷(十)
封面作者：Pan Hongliang仅供个人学习2010年全国自考局域网技术与组网工程模拟试卷(十)及答案一、单项选择题 (本大题共20小题，每小题2分，共40分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。
错选、多选或未选均无分。
1:参考答案：A参考解析：暂无解析试题内容：RIP规定，有限路径长度不得超过(A:15)2:参考答案：D参考解析：暂无解析试题内容：媒体访问控制子层的功能是以太网的核心技术，其中以太网的帧结构包括( D:7部分)3:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：采用CSMA/CD通信协议的网络为(B:以太网)4:参考答案：C参考解析：暂无解析试题内容：快速以太网的通信协议是(C:CSMA/CD)5:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：以下哪一个是ATM提供的比特服务(B:恒定比特率)6:参考答案：C参考解析：暂无解析试题内容：边界路由是指(C:路由功能包含在位于主干边界的每一个LAN交换设备中)7:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：在数据包转发过程中，当TTL值减少到0时，这个数据包必须(B:丢弃)8:参考答案：D参考解析：暂无解析试题内容：建立虚拟局域网的交换技术一般包括(D:端口交换)、帧交换、信元交换三种方式。
A:线路交换B:报文交换C:分组交换D:端口交换9:参考答案：C参考解析：暂无解析试题内容：能实现不同的网络层协议转换功能的互联设备是(C:路由器)10:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：下列不属于系统安全的是(B:加密狗)11:参考答案：B参考解析：暂无解析试题内容：ATM的物理层功能相当于OSI七层参考模型中的(B:物理层和数据链路层)12:参考答案：A参考解析：暂无解析试题内容：IEEE802.5协议定义的帧格式中，64bit源地址字段中的第二个bit置成“1”表示(A:一组地址)13:参考答案：A参考解析：暂无解析试题内容：IEEE802工程标准中的802.3协议是(A:局域网的载波侦听多路访问标准)14:参考答案：D参考解析：端口间交换时间短试题内容：以太网交换机上，穿通交换方式中(D:端口间交换时间短)15:参考答案：A参考解析：传输帧适配试题内容：ATM物理层分为与媒体有关的物理媒体子层(PMD)和传输聚合子层(TC子层)，其TC子层的功能为(A:传输帧适配)16:参考答案：C参考解析：10Base-T试题内容：在以太网中，通过双绞线联接站点的方式，称为(C:10Base-T)17:参考答案：C参考解析：LAN系统的主干试题内容：千兆位以太网多用于(C:LAN系统的主干)18:参考答案：A参考解析：必须包含一个用来惟一标识局域网上某个站的目的地址试题内容：有关MAC子层标题，说法正确的是(A:必须包含一个用来惟一标识局域网上某个站的目的地址)19:参考答案：C参考解析：交换型试题内容：下列不属于集线器的是(C:交换型)20:参考答案：A参考解析：单工试题内容：电视广播是一种(A:单工)传输的例子。
组网技术小结
组网技术小结组网技术是计算机网络领域的重要内容，主要用于实现不同设备之间的互联和通信。
随着计算机网络的发展和普及，组网技术也在不断更新和创新，在不同的应用场景中有着不同的实现方式和技术选型。
一、局域网组网技术局域网（Local Area Network，LAN）是在有限的范围内实现设备互联的网络。
常用的局域网组网技术有以太网、无线局域网和局域网交换机。
以太网是最常用的局域网组网技术，是一种基于CSMA/CD协议的传输技术。
通过网卡、以太网线和集线器连接设备，实现设备之间的通信。
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是利用无线传输技术实现设备之间的通信，常用的无线局域网组网技术有Wi-Fi技术。
Wi-Fi技术基于IEEE 802.11协议，使用2.4GHz或5GHz频段进行无线信号传输，具有覆盖范围广、灵活性高等优点。
局域网交换机是一种用于局域网内部的设备的互联和通信的网络设备。
通过使用交换机，可以提高局域网的性能和可靠性，实现设备之间的直接通信，减少冲突和碰撞。
二、广域网组网技术广域网（Wide Area Network，WAN）是连接不同地点的局域网或设备的网络。
常用的广域网组网技术有电话线路、光纤传输、无线传输和虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）。
电话线路是传统的广域网组网技术之一，利用电话线路进行数据传输。
缺点是传输速度慢、带宽狭窄。
光纤传输是一种高速、大容量的广域网组网技术。
利用光纤进行数据传输，具有传输速度快、带宽宽广等优点。
无线传输是利用无线通信技术进行广域网组网。
常见的无线传输技术有无线电、微波、卫星等。
虚拟专用网络是在公共网络上构建专用网络的技术。
通过加密和隧道技术，实现数据在公共网络上的安全传输，可用于远程办公、分支机构互联等场景。
三、数据中心网络组网技术数据中心是大规模计算和存储的集中地。
数据中心网络组网技术主要用于数据中心内部的设备互连和通信。
网络技术04共享式以太网和交换式以太网
中国石油大学（北京）计算机系
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S3126T以太网交换机的前面板示意图
中国石油大学（北京）计算机系
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A/L灯用来指示端口的Active和Link状态， D/S灯用来指示端口的Duplex和Speed状态。 同一时刻，A/L灯和D/S灯只有一个灯亮。 模式切换按钮（MODE）是一个开关，通过它 可以实现A/L灯和D/S灯之间的切换。 初始状态下为A/L灯亮。 当按下MODE按钮后变为D/S灯点亮。如果之 后的45秒内再次按下MODE按钮，将切换回 A/L灯亮；否则，45秒后交换机端口状态指示 灯自动恢复为A/L灯亮。
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E4
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MAC address table
E0：0260.8c01.1111 E1：0260.8c01.3333 E2：0260.8c01.2222
E3：0260.8c01.4444
A 0260.8c01.1111 C 0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555 D→A 同时B →C
工作的层次 工作原理 冲突域和广播域
中国石油大学（北京）计算机系
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冲突域和广播域
对于集线器，广播域和冲突域是重合的。 对于交换机而言，如果收到一个广播帧，交换机 会将这个帧转发给其他所有的主机，所以一个交 换机是一个广播域。 交换机有多个冲突域，每个端口是一个冲突域。
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4.1共享式以太网
集线器的工作原理 集线器也就是常说的Hub，是一个物理层设备。 集线器是一种共享的网络设备，所有连接到集线 器的设备共享同一介质，其结果是它们也共享同一
冲突域、广播和带宽。
集线器也是一个单一的广播域。
中国石油大学（北京）计算机系
交换式以太网组网与PON组网对比分析
交换式以太网组网与PON组网对比分析交换式以太网组网是一种基于以太网技术的局域网组网方式。
它采用交换机进行数据包的转发和交换。
交换式以太网组网的主要特点在于灵活、可扩展和高性能。
它支持多种协议和应用，可以轻松构建复杂的网络拓扑，适用于大型企业、学校和数据中心等场景。
交换式以太网组网的优点包括：1. 高带宽：交换式以太网组网可以提供高达10Gbps甚至更高的传输速率，适用于大流量数据传输和高带宽应用。
2.低延迟：交换式以太网组网在数据传输过程中的延迟较低，适合对实时性要求较高的应用，如语音、视频和游戏等。
3.灵活性：交换式以太网组网可以根据需求进行灵活的网络拓扑设计和扩展。
它可以支持多种不同的设备和协议，方便接入各种网络设备和终端。
4.安全性：交换式以太网组网可以通过VLAN、ACL和防火墙等功能来提供网络安全保护，确保数据的机密性和完整性。
然而，交换式以太网组网也存在一些限制和缺点。
首先，它需要复杂的配置和管理，需要有专业的技术人员进行维护。
其次，交换式以太网组网通常需要使用光纤等高质量的传输介质，因此成本较高。
与交换式以太网组网相比，PON（Passive Optical Network）组网是一种基于光纤技术的组网方式。
它通过光纤将数据传输到终端用户，具有高带宽、低成本和广覆盖等优势。
PON组网的主要特点包括：1. 高带宽：PON组网可以提供高带宽的传输速度，通常可以达到1Gbps，满足大流量数据传输和高带宽应用的需求。
2.低成本：PON组网采用的光纤传输介质具有较低的成本。
由于光纤可以多路复用，可以覆盖大范围的用户，因此可以有效降低网络建设和维护的成本。
3.广覆盖：PON组网可以通过单根光纤覆盖大范围的用户，可以满足城市和农村等不同地区的网络需求。
4.易于管理：PON组网使用的光纤传输介质无需外部供电，传输距离较长，安装和维护相对简单。
然而，PON组网也存在一些限制和缺点。
首先，PON组网的带宽是共享的，当用户数较多时，带宽可能会受到限制。
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操作流程
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发送站经交换机发送报文的过程：
交换机检测发送站与接收站位于同一个 端口，则不转发该报文，报文在同一个 网段内传送。如该网段为以太网，则网 段内按CSMA/CD方式工作。 如发送站与接收站属不同端口，则查找 端口-地址表，将报文发往目的端口。 如在端口-地址表内查不到目的端口，则 发广播报文。
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6.6.3 全双工以太网技术的应用
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选择以太网交换器的要点：
1. 交换技术 存储转发、直通、自适应…… 2. 吞吐量和背板速度 吞吐量指所有端口同时收发数据速 率的总和 3. 端口传输速率
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4. 延迟时间 接收到数据直至目的端口开始发送 5. 端口MAC地址个数 MAC地址个数越多，每个端口可以 连接的主机就越多 6. 全双工能力 7. 虚拟网（VLAN）能力 8. 网络管理能力 提供完善的管理软件
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1. 存储转发
优点：可靠性好 缺点：处理延迟时间长
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2. 直通
输入端收到报文的目的地址字段后， 经查表，直接转到输出端口。 优点：处理延迟时间短。 缺点：可靠性差。
3. 自适应
一般情况下交换器工作在直通方式， 工作速度很快。当检测到出错率高 （如丢包个数增加）或帧碎片太多时， 交换器自动切换到存储转发方式工作。 该类型综合了前面两种方式的优点。
交换型以太网与全双工以太网 组网技术
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本章重点
以太网交换机是企业内部组网的中心设备
为什么要使用以太网交换机 交换机的基本工作原理 交换机的结构 几种不同的交换方式 交换机分类 基于交换机的组网方式 采用交换机构建全双工以太网 选择以太网交换机的要点
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6.5.4 按应用分类与相应的典型组网方式
层次化的体系结构
…… ……
SW SW
SW
主干级
SW
SW
部门级
SW
SW
…
…
组级
HUB
…
PC PC
HUB
100Mbps~1000Mbps
PC
…
…
传输速率 PC
10Mbps~100Mbps 10Mbps
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各层特性
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层次化结构的优点
便于扩展；易于管理；容易实现广播传送； 容易实现多对一方式工作。 要求背板速度高，几个Gbps~几十个Gbps。 现在产品的背板速度已达到256Gbps。
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6.4 以太网交换机的交换方式
6.4.1 静态交换方式 人工配臵
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6.4.2 动态交换方式
•存储转发 （Store Forward） •直通 （Cut Through） •自适应 （Adaptation） •碎片丢弃 （Fragment Free）
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4. 碎片丢弃
是一种折衷方案。 当报文小于512位时（以太网最 短帧），交换器不转发，大于512位时 接直通方式工作。 优点：过滤了小于512位的碎片， 工作速度介于 第1、2种方式之间。 缺点：可靠性较第1种方式差。
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6.5 以太网交换机的分类和应用
6.5.1 按带宽分类 10Mbps、100Mbps、 1000Mbps…… 往往一个交换器上有不同速率的 端口，称为不对称式交换器。
6.5.2 按端口上支持的媒体分类 双绞线、光缆 一个交换器可支持多种传输介质
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6.5.3 按架构分类
堆叠式、机框式
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机框式优点： 1. 维修方便 2. 高可靠性 3. 系统集成和配臵灵活
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补充：按交换机工作的协议层次分
工作在数据链路层 相当于多端口网桥 工作在网络层 同时具有路由功能，功能强，用于主 干网。 工作在传输层 能识别端口号 工作在应用层 能区分不同的应用
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组网方法的发展：从以路由器为中心到以交换机为中心
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交换型以太网的优点
1. 每个端口的网 段独享带宽 2. 最大带宽=端口 带宽 端口数 3. 端口之间可交 换数据，且互 不冲突 4. 端口网段广播 信息互相隔离
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6.1.3 以太网交换机工作的逻辑机理
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Hale Waihona Puke 76.2 网桥与交换机工作机理
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6.6.1 全双工以太网技术的重要性
增加带宽、扩展网段长度
发送与接收可同时进行，不会发 生冲突碰撞。所以不受CSMA/CD的约 束，扩展了网段长度。 2018/11/20
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6.6.2 全双工以太网技术特点
•由一对线连接，发送与接收同时进行 •点对点的通信 不可以用HUB •速率提高一倍 •扩展距离 实际上仅对100BASE FX有意义。 其余标准下因受电光信号本身的传输 损耗影响，在实际应用中并不能加长 距离。
第六章 交换型以太网与全双工以太 网组网技术
6.1 从共享型以太网发展到交换型以太网 6.1.1 共享型以太网系统存在的问题 因在网段中存在碰撞，大大减少了每个 站所获得的带宽。（共享带宽）
总线 HUB 等价于
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6.1.2 交换型以太网系统的特点
每个端口独享带宽 端口之间交换互不冲突
1. 各层功能分工明确，便于设计、 实现和调试 2. 充分发挥不同规格交换器的功能 3. 层次结构使内部网的信息流与业 务流的流向、流量基本一致
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以交换机为中心组网的拓扑结构
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通过交换机与不同网络的连接
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6.6 全双工以太网
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6.3 以太网交换机结构
6.3.1 软件执行交换结构
工作速度慢，很少使用。
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6.3.2 矩阵交换结构
交换速度快，延迟时间短，但端 口扩展困难，矩阵存在阻塞，不易实 现广播传送。
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6.3.3 总线交换结构
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