第6章 以太网接入技术要点
计算机三级《网络技术》基础知识：以太网
计算机三级《网络技术》基础知识：以太网2015计算机三级《网络技术》基础知识：以太网1.以太网的发展1976年7月，Bob在ALOHA网络的基础上，提出总线型局域网的设计思想，并提出冲突检测、载波侦听与随机后退延迟算法，将这种局域网命名为以太网(Ethernet)。
以太网的核心技术是：介质访问控制方法CDMA/CD.这种方法解决了多结点共享公用总线的问题。
早期以太网的传输介质是同轴电缆，后用双绞线，再后用光纤。
2.以太网的帧结构与工作流程(1)以太网数据发送流程冲突：多个站点同时利用总线发送数据，导致数据接收不正确。
总线网没有控制中心，如果一个站点发送数据帧，以广播方式通过总线发送，每一个站点都能收到数据帧，其它站点也可以同时发送，因此冲突不可避免。
CSMA/CD发送流程可简单概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。
实现公共传输介质的控制策略，需要解决的问题是：载波侦听，冲突检测，冲突后的处理方法。
(a)载波侦听结点利用总线发送数据时，首先侦听总线是否空闲，以太网规定发送数据采用曼彻斯特编码。
判断总线是否空闲可以判断总线上是否有电平跳变。
不发生跳变总线空闲。
此时如果有结点已准备好发送数据，可以启动发送。
(b)冲突检测方法载波侦听不能完全消除冲突，原因是数字信号是以一定的速率传输的。
例如：结点A发送数据帧时，离他1000m距离的结点在一定的时间延迟后才能收到数据帧，此时间段内如果B也发送数据，造成冲突。
从物理层上看，冲突时多个信号叠加，导致波形不同于任何结点的波形信号。
解决方案：结点A发送数据前，先发送侦听信号，如果侦听信号在最大距离传输时间2倍时，没有冲突信号出现，结点A肯定取得总线的访问权。
冲突信号的延迟时间=2*D/V。
其中：D是结点到最远结点的距离，V表示信号传输速度，信号往返的时间为延迟时间。
进行冲突检测的方法有两种：比较法和编码违例法。
比较法：将发送信号波形与从总线上接收的信号比较，如果不同说明有冲突。
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。
目前以太网接入方式主要方式
目前以太网接入方式主要方式随着互联网的不断发展，网络接入已经成为现代人生活中不可或缺的一部分。
而以太网作为一种广泛应用的局域网技术，其接入方式也在不断演变和发展。
目前，以太网接入方式主要包括有线接入和无线接入两种主要方式。
一、有线接入方式有线接入方式是指利用物理线缆将用户设备与网络互连，实现用户对以太网的接入。
这种接入方式在传输速度和稳定性方面具有明显优势，主要包括以下几种方式：1.以太网直连：即通过网线将用户设备（如电脑、路由器等）直接连接到宽带接入设备（如光猫、交换机等）上。
这种方式的优点是连接简单、稳定性好，适用于需要稳定网络连接或带宽要求较高的场景。
2.局域网接入：在大型企业、学校或公共场所，往往会采用局域网的方式实现网络接入。
用户设备通过物理线缆连接到局域网交换机或路由器，再由交换机或路由器接入到以太网上。
这种方式可以实现多个设备共享公共网络资源，适用于大型组织或公共场所的网络接入需求。
3.电力线通信：电力线通信是指利用家庭电力线路传输网络信号，实现网络接入。
通过将网络信号转化为电力信号，用户可以通过插入电力线通信适配器将电力信号传输到各个接入点，进而实现网络连接。
这种方式的优点是方便快捷，免去了布线的繁琐过程。
二、无线接入方式无线接入方式是指通过无线技术实现用户对以太网的接入。
相对于有线接入方式，无线接入方式更加灵活便捷，用户可以在覆盖范围内自由移动。
以下是目前常见的无线接入方式：1.Wi-Fi接入：Wi-Fi是指利用无线通信技术实现局域网的技术标准，可以通过无线路由器或无线接入设备将互联网信号传输到用户设备上。
用户只需在覆盖范围内连接到相关的Wi-Fi网络，即可实现无线接入。
这种方式的优点是便捷灵活，适用于移动设备、无线传感器等需要频繁移动的场景。
2.移动网络接入：移动网络接入是指利用移动通信技术实现网络接入，如4G、5G等。
用户通过使用移动终端设备，如手机、平板电脑等，连接到移动网络基站，通过移动网络提供的数据传输服务实现网络接入。
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：
千兆以太网（6）：以太网接口详细介绍（转）
千兆以太⽹（6）：以太⽹接⼝详细介绍（转）原⽂作者：o倚楼听风⾬o------------------------------------------------------------------------------------------------- MII (Media Independent Interface(介质⽆关接⼝)或称为媒体独⽴接⼝，它是IEEE-802.3定义的以太⽹⾏业标准。
它包括⼀个数据接⼝和⼀个MAC和PHY之间的管理接⼝。
“媒体独⽴”表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常⼯作。
MII接⼝的类型有很多，常⽤的有MII、RMII、SMII、SSMII、SSSMII、GMII、RGMII、SGMII，下⾯对它们进⾏⼀⼀介绍。
⼀、MII MII接⼝共有 16 根线，说明如下：⼆、RMII RMII 即 Reduced MII，是MII的简化板，连线数量由MII的16根减少为8根，说明如下： 在100Mbps速率时，TX/RX每个时钟周期采样⼀个数据；在10Mbps速率时，TX/RX每隔10个周期采样⼀个数据，因⽽TX/RX数据需要在数据线上保留10个周期，相当于⼀个数据发送10次。
当PHY层芯⽚收到有效的载波信号后，CRS_DV信号变为有效，此时如果FIFO中还没有数据，则它会发送出全0的数据给MAC，然后当FIFO中填⼊有效的数据帧，数据帧的开头是“101010—”交叉的前导码，当数据中出现“01”的⽐特时，代表正式数据传输开始，MAC芯⽚检测到这⼀变化，从⽽开始接收数据。
当外部载波信号消失后，CRS_DV会变为⽆效，但如果FIFO中还有数据要发送时，CRS_DV在下⼀周期⼜会变为有效，然后再⽆效再有效，直到FIFO中数据发送完为⽌。
在接收过程中如果出现⽆效的载波信号或者⽆效的数据编码，则RX_ER会变为有效，表⽰物理层芯⽚接收出错。
接入技术业务培训材料
接入技术业务培训材料一、接入技术的基本概念1. 接入技术的定义：接入技术是指将用户终端设备与通信网络连接起来，使用户能够正常使用网络服务的技术。
2. 接入技术的重要性：接入技术是信息技术的基础，决定了用户能够使用的网络速度、稳定性和安全性。
3. 接入技术的分类：接入技术根据传输介质可以分为有线接入技术和无线接入技术；根据接入方式可以分为固定接入技术和移动接入技术。
二、常见的接入技术1. 有线接入技术1) DSL技术：DSL（数字用户线）技术是一种利用普通的电话线实现高速数据传输的技术。
它可以同时传输电话和网络数据，是家庭宽带接入的主要方式之一。
2) 光纤接入技术：光纤接入技术是通过光纤传输数据的接入技术，具有传输速度快、带宽大等优点，适用于大型企业、学校等需要高速互联网接入的场所。
3) 以太网接入技术：以太网接入技术是指使用以太网协议进行数据传输的接入技术。
它具有成本低、传输距离远等优点，广泛应用于家庭和小型企业的网络接入。
2. 无线接入技术1) Wi-Fi技术：Wi-Fi（无线局域网）技术是一种基于无线电波传输数据的接入技术。
它可以提供无线的互联网接入，广泛应用于公共场所、家庭和企业网络中。
2) 4G/5G技术：4G/5G技术是一种基于移动通信网络的接入技术，可以提供高速、稳定的移动互联网接入。
它适用于移动设备如手机、平板电脑等的网络接入。
三、接入技术的发展趋势1. 集成化发展：未来的接入技术将趋向于集成化，不同的接入技术将会融合在一起，提供多种接入方式供用户选择，以满足不同需求。
2. 高速化发展：随着网络应用的不断增多，用户对网络速度的要求也越来越高。
未来的接入技术将会不断提升传输速度，满足用户对高速网络的需求。
3. 无线化发展：未来的接入技术将会趋向于无线化，通过无线通信技术实现终端设备与网络的连接，提供更灵活、便捷的网络接入方式。
4. 安全化发展：网络安全问题日益凸显，未来的接入技术将注重提供更加安全可靠的网络接入方式，以保护用户的隐私和数据安全。
第4章 以太网接入技术
② DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式
· TCP/IP体系经常使用DIX Ethernet V2 标准的MAC帧格式，此时局域网参考模型
中的链路层不再划分LLC子层，即链路层
只有MAC子层。
· DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式
如图4-6所示。
· DIX Ethernet V2标准的MAC帧格式由
第 4章 以太网接入技术
· 本章介绍以太网接入技术，主要内容 包括： ● 以太网技术基础 ● 以太网接入技术的基本概念 ● 以太网接入技术的管理
4.1
以太网技术基础
4.2
以太网接入技术基本概念
4.3
以太网接入技术的管理
4.1 以太网技术基础
4.1.1 传统以太网
1、传统以太网的概念
· 以太网(Ethernet)是总线形局域网的一
组成，分配给这两部分的位数随地址类（
A类、B类、C类等）的不同而不同。
网络地址用于路由选择，而主机地址
用于在网络或子网内部寻找一个单独的主 机。
我们可以把“个人电脑”比作“一台 电话”，那么“IP地址”就相当于“电话 号码”，而Internet中的路由器，就相当于 电信局的“程控式交换机”。
同时使用IP地址和MAC地址主要原因
种典型应用，它是美国施乐(Xerox)公司于
1975年研制成功的。
· 传统以太网具有以下典型的特征：
●
采用灵活的无连接的工作方式；
●
●
Байду номын сангаас
采用曼彻斯特编码作为线路传输码型；
传统以太网属于共享式局域网，即传输 共享式局域网要进行介质访问控制，以
介质作为各站点共享的资源；
06-2 接入Internet方式
6.2 接入Internet方式
6.2.3 光纤接入技术
1. 光纤接入类型
（2）FTTB 光纤到大楼
FTTB 将ONU 直接放到居民住宅楼或小型企业办公楼内， 再经过双绞线接到各个用户上。FTTB 是一种点到多点的结构。
6.2 接入Intern
6.2 接入Internet方式
6.2.6 ISDN接入
ISDN中文名称是综合业务数字网，中国电信将其俗称为“一线通”。
它将各种信息和通信管道纳入一个网络里面，用户利用一对普通电话线 就可以同时享有语音、数据、视频等丰富多彩的数字通信服务，即在一 条电话线上实现一边上网一边打电话。
图6-3 【采用ISDN连接Internet】
[Return]
第6章 Internet技术与Intranet
教学目标
了解:接入Internet的方式有哪些。 掌握:电话拨号接入Internet的方式、ADSL接入 Internet的方式、局域网接入Internet的方式、光
纤接入Internet的方式。
6.2 接入Internet方式
6.2 接入Internet方式
6.2.4 无线接入技术
无线接入技术是指通过无线介质将用户终端与网络节点连接起来，以 实现用户与网络间的信息传递。 无线接入技术与有线接入技术的一个重要区别在于可以向用户提供移 动接入业务。
1、GSM接入技术 GSM（全球移动通信系统）技术是目前个人移动通信使用最广泛的技 术，使用的是窄带TDMA，允许在一个射频同时进行8组通话。
6.2 接入Internet方式
6.2.4 无线接入技术
2、CDMA接入技术 CDMA码分多址，是属于一种比较成熟的无线通信技术。它是利用展 频技术，将所要传递的信息加入一个特定 的信号后，在一个比原来信号还 大的宽带上传输开来。
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① 主机在本以太网内广播一个PADI包，在此包中包含主机 想要得到的服务类型信息。
② 以太网内所有接入服务器在收到这个初始化包后，的接入 服务器发回PADO包。
③ 主机可能收到多个服务器的PADO包，通过PADO的内容， 依据一定的条件从发回的PADO包可提供服务的接入服务器 中挑选一个，并向它发回一个会话请求包PADR（非广播）， 在这个包中再次包含所想得到的服务信息。
④ 被选定的接入服务器收到会话请求包PADR后，就开始备 进入PPP会话阶段。
(2) 会话阶段
PPPoE的会话阶段也称PPP数据传输阶段。在这个阶段双方 在这点对点的PPPoE逻辑链路上传输PPP数据帧，PPP数据 帧封装在PPPoE数据报文中，PPPoE数据报文封装在以太 网帧的数据域中传输。PPP具有链路创建阶段、认证阶段和 网络协商阶段。
PC1
PC2局域网交换机 Nhomakorabea路由器Internet
PCn
图6-1 VLAN方式的网络结构
2.VLAN解决方式的局限
(1)无法对用户进行认证、授权
为了识别用户的合法性，可以将用户的IP地址与该用户所连接的端口VID 进行绑定，这样设备可以通过核实IP地址与VID来识别用户是否合法，但 是，这种解决方案带来的问题是用户IP地址与所在端口捆绑在一起，只 能进行静态IP地址的配置
(2)地址利用率低
每个用户处在逻辑上独立的网内，所以对每一个用户至少要配置一个子 网的4个IP地址：子网地址，网关地址，子网广播地址和用户主机地址， 这样会造成地址利用率极低。
6.2.2 以太网接入管理技术
目前主流的以太网宽带接入管理技术有:
PPPoE、IEEE802.1x。
1.PPPoE技术
基于以太网的点对点通信协议（Point to Point Protocol over Ethernet，PPPoE）是为了满足宽带接入而制定的新标 准，它基于2个被广泛接受的标准：局域网Ethernet和PPP点 对点拨号协议。由于采用动态分配IP地址方式，用户拨号后 无需自行配置IP地址、网关、域名等，它们均是自动生成， 不存在用户自行更改IP地址的问题，对用户管理方便，而且 PPPoE协议是在包头和用户数据之间插入PPPoE和PPP封 装，这两个封装加起来也只有8个字节，广播开销很小
6.2 以太网接入的主要技术
6.2.1 用VLAN隔离用户信息
利用虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN）技术可以解决接入 用户之间的信息隔离问题，VLAN把局域网交换机的每个端 口配置成一个独立的VLAN，享有独立的VID（VLAN的标 识），并且对应于每个用户。 1.VLAN方式的网络结构如图6-1所示
③ 调用网络层协议
认证阶段完成之后，PPP将调用在链路创建阶段选 定的各种网络控制协议（NCP)。选定的NCP解决 PPP链路之上的高层协议问题，例如，在该阶段IP 控制协议（IPCP)可以向拨入用户分配动态地址。
3. PPPoE报文格式
所有的PPPoE的数据报文均是被封装在以太网的数据域（净 载荷区）中传送的。
6.1.2 以太网接入技术在应用中存在的问题
以太网技术和其它局域网技术一样，主要是针对小型的 私有网络环境而设计的，适用于办公环境。如果将这种适用 于私有网络环境的技术不加改造地照搬到公用网络环境中， 必然会出现很多问题。 (1) 认证计费问题。 (2) 用户信息的隔离。 (3) 服务质量（QoS）保证。
(1) 以太网的帧格式
目前大多数的网络中都在使用以太网2.0版（Ethernet II）， 它被作为一种事实上的工业标准而广泛使用，如图为以太网 的帧格式。
目标MAC地址 (6字节)
源MAC地址 (6字节)
类型
数据
帧校验
(2字节) (46-1500字节) (4字节)
•以太网目的地址（目的MAC地址）和以太网源地址（源MAC 地址）：是我们大家最为熟悉的数据链路层地址。它包括单 播地址、多播地址和广播地址，而对于PPPoE协议中要使用 到单播地址和广播地址。
•以太网类型域：指明数据域中承载的数据报文的类型，对 于PPPoE的两大阶段，也正是通过以太网的类型域进行区分 的。在PPPoE的发现阶段时，以太网的类型域填充0x8863； 而在PPPoE的会话阶段时，以太网的类型域填充为0x8864。
•数据域（净载荷）：主要是用来承载类型域中所指示的数 据报文。
第6章 以太网接入技术
6.1 以太网接入技术概述
6.1.1 以太网接入及其优点
1.以太网接入 以太网接入技术是从传统的以太网技术上发展而来的一种宽
带接入技术。利用以太网技术把以前在局域网上的应用 拓展到公用电信网的接入网中，来解决用户的宽带接入 问题 。 2.以太网接入优点 (1) 协议简单、成熟，设备的兼容性好。 (2) 设备廉价 (3) 以太网技术与IP技术无缝融合
① PPP链路创建阶段
在PPP链路创建阶段，利用LCP创建链路。链路两端设备通 过LCP向对方发送配置信息报文（Configure Packet)。另一 端返回配置确认报文（Configure－Ack packet)，就完成了 配置信息交换，则PPP链路建立。
② 用户验证
在这个阶段，客户端会将自己的身份发送给远端的 接入服务器认证。最常用的认证协议有口令验证协 议（PAP)和挑战握手验证协议（CHAP)。
•校验域：主要用来保证链路层数据帧传送的正确性。
(2) PPPoE的数据报文格式 PPPoE报文分成两大块 ：一块是PPPoE的数据报头，另一 块是PPPoE的净载荷（数据域），如图为PPPoE报文的格 式
版本
类型
代码
长度域
会话ID 净载荷(数据域)
2. PPPoE的实现过程
PPPoE协议共包括两个阶段，即PPPoE的发现阶段 （PPPoE Discovery Stage）和PPPoE的会话阶段（PPPoE Session Stage）。
(1)发现阶段
当一个主机希望发起一个PPP会话时，首先必须通过发现阶 段去确认对端的以太MAC地址，并建立一个PPPoE的会话 标识。发现阶段建立的是一种客户服务器的关系。发现阶段 可分为以下四个步骤：