以太網(wǎng)技術與應用

第一篇　以太網(wǎng)基本工作原理
第1章　以太網(wǎng)技術概述　3
1.1　以太網(wǎng)的發(fā)展簡史　3
1.2　什么是以太網(wǎng)？　4
1.3　以太網(wǎng)的分類　5
1.4　以太網(wǎng)的組成　6
1.5　以太網(wǎng)的優(yōu)越性　10
1.5.1　結構簡單. 成本低廉　10
1.5.2　有良好的兼容性能　11
1.5.3　充分的網(wǎng)絡靈活性　11
1.5.4　克服了接入網(wǎng)與干線網(wǎng)之間的瓶頸效應　11
1.5.5　實現(xiàn)了LAN與MAN. WAN網(wǎng)絡的無縫對接　12
1.6　相關名詞解釋　12
第2章　計算機局域網(wǎng)OSI參考模型　15
2.1　局域網(wǎng)的基本概念　15
2.2　一般局域網(wǎng)拓撲結構　15
2.2.1　CSMA/CD總線結構LAN　15
2.2.2　令牌總線結構LAN　16
2.2.3　令牌環(huán)路結構LAN　16
2.2.4　星型結構LAN　16
2.2.5　網(wǎng)格結構LAN　16
2.3　開放式系統(tǒng)互連 OSI 參考模型　16
2.3.1　關于開放式系統(tǒng)互連 OSI 參考模型　16
2.3.2　各層互連參考模型的七層功能與關系　17
2.4　標準局域網(wǎng)分層結構　19
2.4.1　邏輯鏈路控制 LLC 子層　19
2.4.2　介質接入控制 MAC 子層　19
2.5　局域網(wǎng)的互連　20
2.6　相關名詞解釋　21
第3章　以太網(wǎng)介質接入與流量控制規(guī)范　23
3.1　介質接入與流量控制的基本概念　23
3.2　介質接入控制方法　23
3.2.1　在IEEE 802.3標準中規(guī)范的CSMA/CD以太網(wǎng)介質接入控制方法　24
3.2.2　在IEEE 802.3x標準中規(guī)范的以太網(wǎng)介質接入控制方法　28
3.3　以太網(wǎng)的流量控制　28
3.3.1　反壓控制方法　29
3.3.2　采用IEEE 802.3x實現(xiàn)全雙工流量控制的方法　29
3.3.3　全雙工以太網(wǎng)工作模式下的鏈路集　30
3.4　相關名詞解釋　31
第4章　部分ISO/IEC 8802-3和IEEE 802.3以太網(wǎng)物理層性能標準規(guī)范簡介　33
4.1　規(guī)范物理層特性　33
4.2　IEEE 802.3標準關于以太網(wǎng)物理層性能規(guī)范　33
4.3　IEEE 802.3u標準關于快速以太網(wǎng)物理層性能規(guī)范　34
4.4　IEEE 802.3z/ab標準關于吉比特以太網(wǎng)物理層性能規(guī)范　34
4.5　IEEE 802.3ae標準關于10吉比特以太網(wǎng)物理層性能規(guī)范　35
4.6　相關名詞解釋　36
第5章　以太網(wǎng)信號幀結構　38
5.1　數(shù)據(jù)幀　38
5.1.1　基本幀結構　38
5.1.2　虛擬網(wǎng)采用的一種擴展幀結構　39
5.1.3　吉比特以太網(wǎng)的幀結構　40
5.1.4　突發(fā)幀序列　40
5.1.5　IEEE 802.3幀結構　41
5.1.6　10吉比特以太網(wǎng)幀結構　43
5.1.7　幀間間隙　43
5.1.8　碰撞 沖突 與殘幀　44
5.2　管理幀　44
5.2.1　基本管理幀　44
5.2.2　暫停幀　46
5.3　相關名詞解釋　47
第6章　物理層器件　50
6.1　概述　50
6.2　物理層器件的結構　51
6.3　物理介質無關接口　51
6.3.1　MAC-PHY端口　51
6.3.2　STA-PHY端口　51
6.4　電纜傳輸介質的相關物理層　52
6.4.1　物理編碼子層　52
6.4.2　物理介質連接子層　58
6.4.3　物理介質相關子層　60
6.4.4　鏈路完整性算法　67
6.4.5　自動協(xié)商功能　67
6.4.6　電纜傳輸介質的物理層器件 PHY 小結　69
6.5　光纜傳輸介質的物理層　70
6.5.1　光纜傳輸介質的物理編碼子層　70
6.5.2　光纜傳輸介質的物理介質連接子層　70
6.5.3　光纜傳輸介質的物理介質相關子層　71
6.5.4　光纜傳輸介質物理層小結　74
6.6　相關名詞解釋　74
第7章　中繼器技術　76
7.1　中繼器的分類　76
7.2　中繼器的基本功能結構　76
7.3　標準對中繼器基本功能的規(guī)范　77
7.3.1　收發(fā)與數(shù)據(jù)處理功能　77
7.3.2　載波偵聽和發(fā)生碰撞統(tǒng)計功能　78
7.3.3　包錯誤處理　79
7.4　碰撞域的拓撲結構　79
7.4.1　中繼器的拓撲結構　79
7.4.2　碰撞域的拓撲規(guī)則　81
7.5　相關名詞解釋　83
第8章　網(wǎng)絡節(jié)點簡介　85
8.1　概述　85
8.2　網(wǎng)絡工作站　85
8.3　服務器　85
8.3.1　文件服務器　86
8.3.2　打印服務器　86
8.3.3　通用服務器　86
8.4　網(wǎng)絡節(jié)點的基本結構　86
8.5　計算機軟件　87
8.5.1　應用軟件　87
8.5.2　計算機操作系統(tǒng)　88
8.5.3　網(wǎng)絡協(xié)議　88
8.5.4　網(wǎng)絡接口的驅動程序　89
8.6　網(wǎng)絡接口　89
8.7　網(wǎng)絡節(jié)點間通過中繼器實現(xiàn)通信　89
8.8　相關名詞解釋　90
第9章　以太網(wǎng)交換技術　92
9.1　網(wǎng)橋的基本概念　92
9.1.1　網(wǎng)段內(nèi)數(shù)據(jù)幀的傳輸　92
9.1.2　網(wǎng)段間數(shù)據(jù)幀的傳輸　93
9.1.3　數(shù)據(jù)幀在多節(jié)點間的傳輸　93
9.1.4　節(jié)點MAC地址表　94
9.1.5　網(wǎng)橋的功能框圖　95
9.2　交換機與網(wǎng)橋的關系　96
9.3　以太網(wǎng)交換機的幾種工作模式　97
9.3.1　快捷交換技術　97
9.3.2　準快捷交換技術　98
9.3.3　存儲轉發(fā)交換技術　98
9.3.4　混合型交換技術　99
9.4　交換機的一般功能框圖　100
9.4.1　交換機端口功能塊　100
9.4.2　交換控制功能塊　101
9.4.3　交換功能塊　101
9.4.4　存儲器區(qū)域功能塊　101
9.5　交換機的性能參數(shù)　102
9.5.1　轉發(fā)率和轉發(fā)等待時間　102
9.5.2　交換機的一般性能參數(shù)　102
9.6　相關名詞解釋　103
第10章　路由器技術　106
10.1　路由器與網(wǎng)橋. 交換機的同異　106
10.1.1　路由器與網(wǎng)橋的比較　106
10.1.2　路由器與交換機的比較　107
10.2　路由器的分類　107
10.3　路由器的基本配置　108
10.3.1　接口配置　108
10.3.2　路由器支持的協(xié)議　109
10.3.3　處理器的配置　109
10.4　路由器的結構　110
10.4.1　單處理器總線型　110
10.4.2　多處理器總線型　110
10.4.3　多處理器并行交換型　110
10.5　發(fā)展中的路由器　111
10.5.1　結構迅速更新　111
10.5.2　工作速率不斷提高　111
10.5.3　多媒體業(yè)務的介入　111
10.5.4　光路由器的開發(fā)　111
10.6　以太網(wǎng)設備功能的比較　112
10.7　相關名詞解釋　112
第11章　以太網(wǎng)介質變換技術　114
11.1　概述　114
11.2　工作特點　114
11.3　主要技術參數(shù)　116
11.3.1　以太網(wǎng)接口參數(shù)　116
11.3.2　電接口要求　117
11.3.3　光接口要求　117
11.3.4　安全與可靠性要求　117
11.4　工作原理　117
11.4.1　簡單雙絞線對/光纜以太網(wǎng)介質變換器　118
11.4.2　功能齊全的物理層介質變換器　120
11.5　以太網(wǎng)10/100Mbit/s速率介質變換器工作原理　121
11.6　以太網(wǎng)介質變換器的應用實例　122
11.7　相關名詞解釋　123
本篇參考文獻　124
第二篇　以太網(wǎng)相關設備
第12章　以太網(wǎng)介質接入控制器　129
12.1　ST201型快速以太網(wǎng)控制器　129
12.1.1　主要特點　129
12.1.2　一般說明　130
12.1.3　功能框圖　130
12.1.4　功能說明　131
12.2　FEM型快速以太網(wǎng)介質接入控制器　133
12.2.1　FEM型控制器發(fā)送機　133
12.2.2　FEM型控制器接收機　135
12.3　PE-GMACO型吉比特以太網(wǎng)介質控制器　135
12.3.1　主要特點　136
12.3.2　功能框圖　136
12.3.3　框圖說明　136
12.4　相關名詞解釋　137
第13章　中繼器設備　139
13.1　中繼器設備的一般結構　139
13.1.1　可層疊式中繼器設備　139
13.1.2　基于底盤式中繼器設備　140
13.2　中繼器設備的共同特征　140
13.3　中繼器硬件系統(tǒng)設備組成　141
13.4　DP83850C型中繼器接口控制器　142
13.4.1　接口概述　142
13.4.2　接口特點　143
13.5　DP83856B型100Mbit/s中繼器數(shù)據(jù)庫芯片　144
13.5.1　一般描述　144
13.5.2　主要特點　145
13.5.3　系統(tǒng)工作框圖　145
13.6　DP83840A型10/100Mbit/s以太網(wǎng)物理層器件　146
13.6.1　一般描述　146
13.6.2　主要特點　147
13.6.3　系統(tǒng)工作框圖　147
13.7　DP83223型雙絞線對高速網(wǎng)絡收發(fā)器芯片　148
13.7.1　一般描述　148
13.7.2　主要特點　149
13.7.3　系統(tǒng)連接框圖　149
13.8　相關名詞解釋　149
第14章　網(wǎng)絡接口控制器　151
14.1　概述　151
14.2　網(wǎng)絡接口控制器 網(wǎng)卡 的分類　151
14.2.1　服務器網(wǎng)卡　151
14.2.2　工作站點網(wǎng)卡　152
14.3　網(wǎng)絡接口控制器 網(wǎng)卡 的硬件組成　153
14.4　網(wǎng)絡接口控制器 網(wǎng)卡 的軟件　153
14.5　網(wǎng)絡接口控制器 網(wǎng)卡 與操作系統(tǒng)環(huán)境　154
14.6　網(wǎng)絡接口控制器 網(wǎng)卡 總線結構與傳輸模式　154
14.6.1　外設部件互連 PCI 總線標準　154
14.6.2　工業(yè)標準結構總線標準ISA和擴充的工業(yè)標準結構總線標準EISA　155
14.6.3　總線的幾種傳輸模式　155
14.7　網(wǎng)絡接口控制器 網(wǎng)卡 相關芯片及其實際構成實例　156
14.7.1　ML6692型帶MII的100Base-TX PHY芯片　156
14.7.2　ML6696型100Base-X光纖物理層芯片　158
14.7.3　DP83815型10/100Mbit/s集成PCI總線以太網(wǎng)MAC和PHY芯片　159
14.8　相關名詞解釋　161
第15章　交換機　162
15.1　RJ-017型網(wǎng)橋芯片　162
15.1.1　RJ-017型網(wǎng)橋芯片的特點　162
15.1.2　概述　162
15.1.3　RJ-017型網(wǎng)橋芯片的應用實例　163
15.2　RTL8308B型芯片　164
15.2.1　主要特點　164
15.2.2　一般描述　165
15.2.3　RTL8308B型芯片框圖　166
15.2.4　RTL8308B型芯片的應用　166
15.3　MTD505型5端口10/100Mbit/s以太網(wǎng)交換機芯片　167
15.3.1　芯片特點　167
15.3.2　一般描述　167
15.3.3　MTD505型芯片功能框圖與在系統(tǒng)中的應用　167
15.4　IP178型8端口交換機芯片　168
15.4.1　芯片特點　168
15.4.2　一般概況　169
15.4.3　IP178型芯片功能框圖　170
15.4.4　IP178型芯片功能描述　170
15.5　相關名詞解釋　172
第16章　以太網(wǎng)介質變換器設備　174
16.1　在以太網(wǎng)介質變換器的制造與調(diào)試中應考慮的幾個問題　174
16.1.1　方案的考慮　174
16.1.2　光電器件的選擇　174
16.1.3　印制電路板設計中應考慮的問題　176
16.1.4　以太網(wǎng)介質變換器的組裝與檢測　177
16.1.5　以太網(wǎng)介質變換器的整機產(chǎn)品測試　178
16.2　Micro Liner公司的ML6651型快速以太網(wǎng)介質變換器芯片　180
16.2.1　概況　180
16.2.2　框圖　180
16.2.3　ML6651型快速以太網(wǎng)介質變換器芯片的應用　181
16.3　IP113型10/100Base-TX/FX變換器芯片　181
16.3.1　概述　181
16.3.2　特點　182
16.3.3　功能框圖　182
16.3.4　IP113芯片的應用　183
16.4　相關名詞解釋　183
本篇參考文獻　184
第三篇　以太網(wǎng)網(wǎng)絡建設與管理
第17章　以太網(wǎng)的傳輸介質　189
17.1　電纜　189
17.1.1　電纜的傳輸特性　189
17.1.2　電纜傳輸介質的分類　190
17.2　光纜　193
17.2.1　光纖的傳輸特性　194
17.2.2　多模光纖　195
17.2.3　單模光纖　195
17.3　以太網(wǎng)電氣連接器　197
17.3.1　RJ-45型連接器　197
17.3.2　AUI型連接器　197
17.3.3　MII型連接器　198
17.4　光無源器件　199
17.4.1　光纖連接器　199
17.4.2　光纖耦合器　200
17.4.3　光波分復用器　200
17.5　相關名詞解釋　201
第18章　以太網(wǎng)網(wǎng)絡組成及其主要性能　203
18.1　網(wǎng)絡的一般性能參數(shù)　203
18.1.1　網(wǎng)絡采用的技術與標準　203
18.1.2　網(wǎng)絡的拓撲結構與規(guī)模　203
18.1.3　網(wǎng)絡的劃分　204
18.1.4　網(wǎng)絡采用的設備和傳輸介質　206
18.1.5　網(wǎng)絡采用的介質接入方式和流量控制技術　206
18.1.6　網(wǎng)絡采用的供電方式　207
18.2　網(wǎng)絡的主要傳輸性能參數(shù)　208
18.2.1　網(wǎng)絡的最大效率和最大吞吐量　208
18.2.2　網(wǎng)絡的可利用率　210
18.2.3　網(wǎng)絡擁塞與丟包率　211
18.3　用戶要求網(wǎng)絡傳輸?shù)男畔⒘颗c網(wǎng)絡性能的關系　212
18.4　網(wǎng)絡的安全性和可靠性　212
18.4.1　網(wǎng)絡的安全性能　212
18.4.2　網(wǎng)絡的可靠性能　213
18.5　網(wǎng)絡的管理　214
18.5.1　管理網(wǎng)絡的基本要求　214
18.5.2　管理網(wǎng)絡的基本組成　214
18.6　以太網(wǎng)的供電系統(tǒng)　215
18.6.1　以太網(wǎng)供電系統(tǒng)分類　215
18.6.2　IEEE 802.3af新標準　217
18.7　相關名詞解釋　222
第19章　以太網(wǎng)的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)　224
19.1　網(wǎng)絡管理的基本概念　224
19.1.1　管理標準接口　224
19.1.2　網(wǎng)絡管理使用的SNMP　225
19.1.3　管理數(shù)據(jù)庫　226
19.2　網(wǎng)絡管理協(xié)議　227
19.2.1　一般概況　227
19.2.2　SNMPv1版本　228
19.2.3　SNMPv2版本　232
19.2.4　SNMP的管理與安全性　235
19.2.5　SNMPv3版本　236
19.3　管理信息庫　237
19.3.1　MIB-II管理信息庫　237
19.3.2　RMON MIB管理信息庫　239
19.4　相關名詞解釋　243
第20章　以太網(wǎng)與城域網(wǎng) MAN . 廣域網(wǎng) WAN 和干線網(wǎng)之間的連接　246
20.1　概述　246
20.2　基于PDH網(wǎng)絡的以太網(wǎng)　247
20.2.1　PDH體制物理層概況　247
20.2.2　基于PDH網(wǎng)絡的以太網(wǎng)的基本工作原理　249
20.2.3　實現(xiàn)以太網(wǎng)幀信號在PDH網(wǎng)絡上傳輸?shù)男酒?51
20.3　以太網(wǎng)幀信號在同步體制/波分復用干線網(wǎng)上的傳輸　254
20.3.1　鏈路層適配協(xié)議　254
20.3.2　基于SDH/WDM的以太網(wǎng)MAC幀的協(xié)議構架　255
20.3.3　SDH/WDM協(xié)議構架物理層　256
20.3.4　封裝　262
20.3.5　基于SDH/WDM的吉比特以太網(wǎng)功能單元　267
20.3.6　使用LAPS/GFP協(xié)議實現(xiàn)Ethernet over SDH/SONET的芯片　268
20.4　相關名詞解釋　269
第21章　10吉比特以太網(wǎng)技術與應用　272
21.1　緒言　272
21.2　10吉比特 10GbE 以太網(wǎng)標準　272
21.2.1　10吉比特以太網(wǎng)IEEE 802.3ae標準概述　273
21.2.2　10吉比特以太網(wǎng)連接單元接口　274
21.2.3　物理介質相關子層　276
21.2.4　物理層　276
21.2.5　局域網(wǎng)物理層和廣域網(wǎng)物理層　277
21.2.6　10吉比特以太網(wǎng)幀結構　280
21.2.7　網(wǎng)絡的監(jiān)控與管理　281
21.3　10吉比特以太網(wǎng)網(wǎng)絡構件　282
21.3.1　10吉比特以太網(wǎng)對于光纜與光源的要求　282
21.3.2　10吉比特以太網(wǎng)對于光收發(fā)模塊設計中應考慮的幾個問題　283
21.3.3　10吉比特以太網(wǎng)光收發(fā)模塊原理框圖　285
21.3.4　10吉比特以太網(wǎng)介質接入控制器　290
21.4　10吉比特以太網(wǎng)技術的優(yōu)越性　291
21.5　10吉比特以太網(wǎng)技術的應用　293
21.5.1　10吉比特以太網(wǎng)技術在局域網(wǎng)中的應用　293
21.5.2　10吉比特以太網(wǎng)技術在城域網(wǎng)中的應用　294
21.5.3　10吉比特以太網(wǎng)技術在存儲域網(wǎng)中的應用　296
21.5.4　10吉比特以太網(wǎng)技術在廣域網(wǎng)中的應用　297
21.6　結束語　298
21.7　相關名詞解釋　299
第22章　無線以太網(wǎng)技術與應用　300
22.1　無線以太網(wǎng)的發(fā)展概況　300
22.2　無線以太網(wǎng)鏈路層與物理層的安排　302
22.2.1　局域網(wǎng)與開放系統(tǒng)互連 OSI 參考模型　302
22.2.2　無線以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層　303
22.2.3　物理層特性　304
22.3　無線以太網(wǎng)MAC幀結構　305
22.4　無線以太網(wǎng)網(wǎng)元設備　306
22.4.1　無線以太網(wǎng)網(wǎng)絡接口卡　307
22.4.2　無線接入點 AP 設備　310
22.4.3　無線以太網(wǎng)網(wǎng)橋　313
22.5　無線以太網(wǎng)拓撲結構　316
22.5.1　結構化接入網(wǎng)絡　316
22.5.2　對等網(wǎng)絡　318
22.5.3　中繼網(wǎng)絡　319
22.6　無線以太網(wǎng)網(wǎng)絡性能　321
22.6.1　工作頻段　321
22.6.2　無線接口　321
22.6.3　傳輸數(shù)據(jù)速率和最大吞吐量　323
22.6.4　介質接入方式　324
22.6.5　掃描類型　325
22.6.6　網(wǎng)絡的最大網(wǎng)徑　326
22.6.7　網(wǎng)絡的安全保密性　326
22.6.8　網(wǎng)絡的服務質量　329
22.6.9　抗干擾和抗衰落性能　330
22.6.10　網(wǎng)絡的供電系統(tǒng)　330
22.7　網(wǎng)絡的管理　330
22.7.1　管理網(wǎng)絡的基本要求　330
22.7.2　電源管理　332
22.8　無線以太網(wǎng)的標準概要　333
22.8.1　IEEE 802.11標準系列　333
22.8.2　IEEE 802.11的最初標準　334
22.8.3　IEEE 802.11a標準簡介　335
22.8.4　IEEE 802.11b標準簡介　336
22.8.5　IEEE 802.11g標準簡介　337
22.8.6　HiperLAN2標準簡介　338
22.8.7　IrDA標準簡介　339
22.9　無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟公布的Wi-Fi認證部分公司產(chǎn)品　340
22.10　結束語　344
22.11　相關名詞解釋　346
第23章　以太網(wǎng)與因特網(wǎng). SDH/WDM網(wǎng)絡的連接　350
23.1　序言　350
23.2　PoS技術與EoS技術的比較　351
23.2.1　EoS技術要點　351
23.2.2　PoS技術要點　352
23.2.3　PoS和EoS協(xié)議棧的比較　353
23.3　PoS技術　354
23.3.1　PoS對應的物理層　354
23.3.2　PoS的成幀過程　361
23.3.3　PoS的帶寬利用率　363
23.3.4　PoS的同步與擾碼　363
23.3.5　PoS連接網(wǎng)絡的有效性與可靠性能　364
23.3.6　PoS連接網(wǎng)絡的管理性能　368
23.3.7　PoS的應用　368
23.4　PPP協(xié)議　369
23.4.1　PPP要點　370
23.4.2　鏈路層幀結構　370
23.4.3　物理層接口標準　371
23.4.4　實現(xiàn)點到點鏈路通信的過程　372
23.5　結束語　373
23.6　相關名詞解釋　374
第24章　以太網(wǎng)工程設計與施工　377
24.1　以太網(wǎng)工程設計　377
24.1.1　序言　377
24.1.2　以太網(wǎng)工程總體設計步驟　378
24.1.3　以太網(wǎng)工程設計要求　383
24.2　以太網(wǎng)工程施工　394
24.2.1　機房設備的安裝　394
24.2.2　光纜的敷設　396
24.2.3　樓內(nèi)子網(wǎng)絡的安裝　399
24.3　以太網(wǎng)工程的調(diào)試與驗收　402
24.3.1　以太網(wǎng)工程的調(diào)試　402
24.3.2　以太網(wǎng)工程的驗收　406
24.4　相關名詞解釋　407
本篇參考文獻　409
附錄　英漢以太網(wǎng)相關縮略語對照　414