以太网技术与应用

第一篇　以太网基本工作原理
第1章　以太网技术概述　3
1.1　以太网的发展简史　3
1.2　什么是以太网？　4
1.3　以太网的分类　5
1.4　以太网的组成　6
1.5　以太网的优越性　10
1.5.1　结构简单. 成本低廉　10
1.5.2　有良好的兼容性能　11
1.5.3　充分的网络灵活性　11
1.5.4　克服了接入网与干线网之间的瓶颈效应　11
1.5.5　实现了LAN与MAN. WAN网络的无缝对接　12
1.6　相关名词解释　12
第2章　计算机局域网OSI参考模型　15
2.1　局域网的基本概念　15
2.2　一般局域网拓扑结构　15
2.2.1　CSMA/CD总线结构LAN　15
2.2.2　令牌总线结构LAN　16
2.2.3　令牌环路结构LAN　16
2.2.4　星型结构LAN　16
2.2.5　网格结构LAN　16
2.3　开放式系统互连 OSI 参考模型　16
2.3.1　关于开放式系统互连 OSI 参考模型　16
2.3.2　各层互连参考模型的七层功能与关系　17
2.4　标准局域网分层结构　19
2.4.1　逻辑链路控制 LLC 子层　19
2.4.2　介质接入控制 MAC 子层　19
2.5　局域网的互连　20
2.6　相关名词解释　21
第3章　以太网介质接入与流量控制规范　23
3.1　介质接入与流量控制的基本概念　23
3.2　介质接入控制方法　23
3.2.1　在IEEE 802.3标准中规范的CSMA/CD以太网介质接入控制方法　24
3.2.2　在IEEE 802.3x标准中规范的以太网介质接入控制方法　28
3.3　以太网的流量控制　28
3.3.1　反压控制方法　29
3.3.2　采用IEEE 802.3x实现全双工流量控制的方法　29
3.3.3　全双工以太网工作模式下的链路集　30
3.4　相关名词解释　31
第4章　部分ISO/IEC 8802-3和IEEE 802.3以太网物理层性能标准规范简介　33
4.1　规范物理层特性　33
4.2　IEEE 802.3标准关于以太网物理层性能规范　33
4.3　IEEE 802.3u标准关于快速以太网物理层性能规范　34
4.4　IEEE 802.3z/ab标准关于吉比特以太网物理层性能规范　34
4.5　IEEE 802.3ae标准关于10吉比特以太网物理层性能规范　35
4.6　相关名词解释　36
第5章　以太网信号帧结构　38
5.1　数据帧　38
5.1.1　基本帧结构　38
5.1.2　虚拟网采用的一种扩展帧结构　39
5.1.3　吉比特以太网的帧结构　40
5.1.4　突发帧序列　40
5.1.5　IEEE 802.3帧结构　41
5.1.6　10吉比特以太网帧结构　43
5.1.7　帧间间隙　43
5.1.8　碰撞 冲突 与残帧　44
5.2　管理帧　44
5.2.1　基本管理帧　44
5.2.2　暂停帧　46
5.3　相关名词解释　47
第6章　物理层器件　50
6.1　概述　50
6.2　物理层器件的结构　51
6.3　物理介质无关接口　51
6.3.1　MAC-PHY端口　51
6.3.2　STA-PHY端口　51
6.4　电缆传输介质的相关物理层　52
6.4.1　物理编码子层　52
6.4.2　物理介质连接子层　58
6.4.3　物理介质相关子层　60
6.4.4　链路完整性算法　67
6.4.5　自动协商功能　67
6.4.6　电缆传输介质的物理层器件 PHY 小结　69
6.5　光缆传输介质的物理层　70
6.5.1　光缆传输介质的物理编码子层　70
6.5.2　光缆传输介质的物理介质连接子层　70
6.5.3　光缆传输介质的物理介质相关子层　71
6.5.4　光缆传输介质物理层小结　74
6.6　相关名词解释　74
第7章　中继器技术　76
7.1　中继器的分类　76
7.2　中继器的基本功能结构　76
7.3　标准对中继器基本功能的规范　77
7.3.1　收发与数据处理功能　77
7.3.2　载波侦听和发生碰撞统计功能　78
7.3.3　包错误处理　79
7.4　碰撞域的拓扑结构　79
7.4.1　中继器的拓扑结构　79
7.4.2　碰撞域的拓扑规则　81
7.5　相关名词解释　83
第8章　网络节点简介　85
8.1　概述　85
8.2　网络工作站　85
8.3　服务器　85
8.3.1　文件服务器　86
8.3.2　打印服务器　86
8.3.3　通用服务器　86
8.4　网络节点的基本结构　86
8.5　计算机软件　87
8.5.1　应用软件　87
8.5.2　计算机操作系统　88
8.5.3　网络协议　88
8.5.4　网络接口的驱动程序　89
8.6　网络接口　89
8.7　网络节点间通过中继器实现通信　89
8.8　相关名词解释　90
第9章　以太网交换技术　92
9.1　网桥的基本概念　92
9.1.1　网段内数据帧的传输　92
9.1.2　网段间数据帧的传输　93
9.1.3　数据帧在多节点间的传输　93
9.1.4　节点MAC地址表　94
9.1.5　网桥的功能框图　95
9.2　交换机与网桥的关系　96
9.3　以太网交换机的几种工作模式　97
9.3.1　快捷交换技术　97
9.3.2　准快捷交换技术　98
9.3.3　存储转发交换技术　98
9.3.4　混合型交换技术　99
9.4　交换机的一般功能框图　100
9.4.1　交换机端口功能块　100
9.4.2　交换控制功能块　101
9.4.3　交换功能块　101
9.4.4　存储器区域功能块　101
9.5　交换机的性能参数　102
9.5.1　转发率和转发等待时间　102
9.5.2　交换机的一般性能参数　102
9.6　相关名词解释　103
第10章　路由器技术　106
10.1　路由器与网桥. 交换机的同异　106
10.1.1　路由器与网桥的比较　106
10.1.2　路由器与交换机的比较　107
10.2　路由器的分类　107
10.3　路由器的基本配置　108
10.3.1　接口配置　108
10.3.2　路由器支持的协议　109
10.3.3　处理器的配置　109
10.4　路由器的结构　110
10.4.1　单处理器总线型　110
10.4.2　多处理器总线型　110
10.4.3　多处理器并行交换型　110
10.5　发展中的路由器　111
10.5.1　结构迅速更新　111
10.5.2　工作速率不断提高　111
10.5.3　多媒体业务的介入　111
10.5.4　光路由器的开发　111
10.6　以太网设备功能的比较　112
10.7　相关名词解释　112
第11章　以太网介质变换技术　114
11.1　概述　114
11.2　工作特点　114
11.3　主要技术参数　116
11.3.1　以太网接口参数　116
11.3.2　电接口要求　117
11.3.3　光接口要求　117
11.3.4　安全与可靠性要求　117
11.4　工作原理　117
11.4.1　简单双绞线对/光缆以太网介质变换器　118
11.4.2　功能齐全的物理层介质变换器　120
11.5　以太网10/100Mbit/s速率介质变换器工作原理　121
11.6　以太网介质变换器的应用实例　122
11.7　相关名词解释　123
本篇参考文献　124
第二篇　以太网相关设备
第12章　以太网介质接入控制器　129
12.1　ST201型快速以太网控制器　129
12.1.1　主要特点　129
12.1.2　一般说明　130
12.1.3　功能框图　130
12.1.4　功能说明　131
12.2　FEM型快速以太网介质接入控制器　133
12.2.1　FEM型控制器发送机　133
12.2.2　FEM型控制器接收机　135
12.3　PE-GMACO型吉比特以太网介质控制器　135
12.3.1　主要特点　136
12.3.2　功能框图　136
12.3.3　框图说明　136
12.4　相关名词解释　137
第13章　中继器设备　139
13.1　中继器设备的一般结构　139
13.1.1　可层叠式中继器设备　139
13.1.2　基于底盘式中继器设备　140
13.2　中继器设备的共同特征　140
13.3　中继器硬件系统设备组成　141
13.4　DP83850C型中继器接口控制器　142
13.4.1　接口概述　142
13.4.2　接口特点　143
13.5　DP83856B型100Mbit/s中继器数据库芯片　144
13.5.1　一般描述　144
13.5.2　主要特点　145
13.5.3　系统工作框图　145
13.6　DP83840A型10/100Mbit/s以太网物理层器件　146
13.6.1　一般描述　146
13.6.2　主要特点　147
13.6.3　系统工作框图　147
13.7　DP83223型双绞线对高速网络收发器芯片　148
13.7.1　一般描述　148
13.7.2　主要特点　149
13.7.3　系统连接框图　149
13.8　相关名词解释　149
第14章　网络接口控制器　151
14.1　概述　151
14.2　网络接口控制器 网卡 的分类　151
14.2.1　服务器网卡　151
14.2.2　工作站点网卡　152
14.3　网络接口控制器 网卡 的硬件组成　153
14.4　网络接口控制器 网卡 的软件　153
14.5　网络接口控制器 网卡 与操作系统环境　154
14.6　网络接口控制器 网卡 总线结构与传输模式　154
14.6.1　外设部件互连 PCI 总线标准　154
14.6.2　工业标准结构总线标准ISA和扩充的工业标准结构总线标准EISA　155
14.6.3　总线的几种传输模式　155
14.7　网络接口控制器 网卡 相关芯片及其实际构成实例　156
14.7.1　ML6692型带MII的100Base-TX PHY芯片　156
14.7.2　ML6696型100Base-X光纤物理层芯片　158
14.7.3　DP83815型10/100Mbit/s集成PCI总线以太网MAC和PHY芯片　159
14.8　相关名词解释　161
第15章　交换机　162
15.1　RJ-017型网桥芯片　162
15.1.1　RJ-017型网桥芯片的特点　162
15.1.2　概述　162
15.1.3　RJ-017型网桥芯片的应用实例　163
15.2　RTL8308B型芯片　164
15.2.1　主要特点　164
15.2.2　一般描述　165
15.2.3　RTL8308B型芯片框图　166
15.2.4　RTL8308B型芯片的应用　166
15.3　MTD505型5端口10/100Mbit/s以太网交换机芯片　167
15.3.1　芯片特点　167
15.3.2　一般描述　167
15.3.3　MTD505型芯片功能框图与在系统中的应用　167
15.4　IP178型8端口交换机芯片　168
15.4.1　芯片特点　168
15.4.2　一般概况　169
15.4.3　IP178型芯片功能框图　170
15.4.4　IP178型芯片功能描述　170
15.5　相关名词解释　172
第16章　以太网介质变换器设备　174
16.1　在以太网介质变换器的制造与调试中应考虑的几个问题　174
16.1.1　方案的考虑　174
16.1.2　光电器件的选择　174
16.1.3　印制电路板设计中应考虑的问题　176
16.1.4　以太网介质变换器的组装与检测　177
16.1.5　以太网介质变换器的整机产品测试　178
16.2　Micro Liner公司的ML6651型快速以太网介质变换器芯片　180
16.2.1　概况　180
16.2.2　框图　180
16.2.3　ML6651型快速以太网介质变换器芯片的应用　181
16.3　IP113型10/100Base-TX/FX变换器芯片　181
16.3.1　概述　181
16.3.2　特点　182
16.3.3　功能框图　182
16.3.4　IP113芯片的应用　183
16.4　相关名词解释　183
本篇参考文献　184
第三篇　以太网网络建设与管理
第17章　以太网的传输介质　189
17.1　电缆　189
17.1.1　电缆的传输特性　189
17.1.2　电缆传输介质的分类　190
17.2　光缆　193
17.2.1　光纤的传输特性　194
17.2.2　多模光纤　195
17.2.3　单模光纤　195
17.3　以太网电气连接器　197
17.3.1　RJ-45型连接器　197
17.3.2　AUI型连接器　197
17.3.3　MII型连接器　198
17.4　光无源器件　199
17.4.1　光纤连接器　199
17.4.2　光纤耦合器　200
17.4.3　光波分复用器　200
17.5　相关名词解释　201
第18章　以太网网络组成及其主要性能　203
18.1　网络的一般性能参数　203
18.1.1　网络采用的技术与标准　203
18.1.2　网络的拓扑结构与规模　203
18.1.3　网络的划分　204
18.1.4　网络采用的设备和传输介质　206
18.1.5　网络采用的介质接入方式和流量控制技术　206
18.1.6　网络采用的供电方式　207
18.2　网络的主要传输性能参数　208
18.2.1　网络的最大效率和最大吞吐量　208
18.2.2　网络的可利用率　210
18.2.3　网络拥塞与丢包率　211
18.3　用户要求网络传输的信息量与网络性能的关系　212
18.4　网络的安全性和可靠性　212
18.4.1　网络的安全性能　212
18.4.2　网络的可靠性能　213
18.5　网络的管理　214
18.5.1　管理网络的基本要求　214
18.5.2　管理网络的基本组成　214
18.6　以太网的供电系统　215
18.6.1　以太网供电系统分类　215
18.6.2　IEEE 802.3af新标准　217
18.7　相关名词解释　222
第19章　以太网的网络管理系统　224
19.1　网络管理的基本概念　224
19.1.1　管理标准接口　224
19.1.2　网络管理使用的SNMP　225
19.1.3　管理数据库　226
19.2　网络管理协议　227
19.2.1　一般概况　227
19.2.2　SNMPv1版本　228
19.2.3　SNMPv2版本　232
19.2.4　SNMP的管理与安全性　235
19.2.5　SNMPv3版本　236
19.3　管理信息库　237
19.3.1　MIB-II管理信息库　237
19.3.2　RMON MIB管理信息库　239
19.4　相关名词解释　243
第20章　以太网与城域网 MAN . 广域网 WAN 和干线网之间的连接　246
20.1　概述　246
20.2　基于PDH网络的以太网　247
20.2.1　PDH体制物理层概况　247
20.2.2　基于PDH网络的以太网的基本工作原理　249
20.2.3　实现以太网帧信号在PDH网络上传输的芯片　251
20.3　以太网帧信号在同步体制/波分复用干线网上的传输　254
20.3.1　链路层适配协议　254
20.3.2　基于SDH/WDM的以太网MAC帧的协议构架　255
20.3.3　SDH/WDM协议构架物理层　256
20.3.4　封装　262
20.3.5　基于SDH/WDM的吉比特以太网功能单元　267
20.3.6　使用LAPS/GFP协议实现Ethernet over SDH/SONET的芯片　268
20.4　相关名词解释　269
第21章　10吉比特以太网技术与应用　272
21.1　绪言　272
21.2　10吉比特 10GbE 以太网标准　272
21.2.1　10吉比特以太网IEEE 802.3ae标准概述　273
21.2.2　10吉比特以太网连接单元接口　274
21.2.3　物理介质相关子层　276
21.2.4　物理层　276
21.2.5　局域网物理层和广域网物理层　277
21.2.6　10吉比特以太网帧结构　280
21.2.7　网络的监控与管理　281
21.3　10吉比特以太网网络构件　282
21.3.1　10吉比特以太网对于光缆与光源的要求　282
21.3.2　10吉比特以太网对于光收发模块设计中应考虑的几个问题　283
21.3.3　10吉比特以太网光收发模块原理框图　285
21.3.4　10吉比特以太网介质接入控制器　290
21.4　10吉比特以太网技术的优越性　291
21.5　10吉比特以太网技术的应用　293
21.5.1　10吉比特以太网技术在局域网中的应用　293
21.5.2　10吉比特以太网技术在城域网中的应用　294
21.5.3　10吉比特以太网技术在存储域网中的应用　296
21.5.4　10吉比特以太网技术在广域网中的应用　297
21.6　结束语　298
21.7　相关名词解释　299
第22章　无线以太网技术与应用　300
22.1　无线以太网的发展概况　300
22.2　无线以太网链路层与物理层的安排　302
22.2.1　局域网与开放系统互连 OSI 参考模型　302
22.2.2　无线以太网的数据链路层　303
22.2.3　物理层特性　304
22.3　无线以太网MAC帧结构　305
22.4　无线以太网网元设备　306
22.4.1　无线以太网网络接口卡　307
22.4.2　无线接入点 AP 设备　310
22.4.3　无线以太网网桥　313
22.5　无线以太网拓扑结构　316
22.5.1　结构化接入网络　316
22.5.2　对等网络　318
22.5.3　中继网络　319
22.6　无线以太网网络性能　321
22.6.1　工作频段　321
22.6.2　无线接口　321
22.6.3　传输数据速率和最大吞吐量　323
22.6.4　介质接入方式　324
22.6.5　扫描类型　325
22.6.6　网络的最大网径　326
22.6.7　网络的安全保密性　326
22.6.8　网络的服务质量　329
22.6.9　抗干扰和抗衰落性能　330
22.6.10　网络的供电系统　330
22.7　网络的管理　330
22.7.1　管理网络的基本要求　330
22.7.2　电源管理　332
22.8　无线以太网的标准概要　333
22.8.1　IEEE 802.11标准系列　333
22.8.2　IEEE 802.11的最初标准　334
22.8.3　IEEE 802.11a标准简介　335
22.8.4　IEEE 802.11b标准简介　336
22.8.5　IEEE 802.11g标准简介　337
22.8.6　HiperLAN2标准简介　338
22.8.7　IrDA标准简介　339
22.9　无线以太网兼容性联盟公布的Wi-Fi认证部分公司产品　340
22.10　结束语　344
22.11　相关名词解释　346
第23章　以太网与因特网. SDH/WDM网络的连接　350
23.1　序言　350
23.2　PoS技术与EoS技术的比较　351
23.2.1　EoS技术要点　351
23.2.2　PoS技术要点　352
23.2.3　PoS和EoS协议栈的比较　353
23.3　PoS技术　354
23.3.1　PoS对应的物理层　354
23.3.2　PoS的成帧过程　361
23.3.3　PoS的带宽利用率　363
23.3.4　PoS的同步与扰码　363
23.3.5　PoS连接网络的有效性与可靠性能　364
23.3.6　PoS连接网络的管理性能　368
23.3.7　PoS的应用　368
23.4　PPP协议　369
23.4.1　PPP要点　370
23.4.2　链路层帧结构　370
23.4.3　物理层接口标准　371
23.4.4　实现点到点链路通信的过程　372
23.5　结束语　373
23.6　相关名词解释　374
第24章　以太网工程设计与施工　377
24.1　以太网工程设计　377
24.1.1　序言　377
24.1.2　以太网工程总体设计步骤　378
24.1.3　以太网工程设计要求　383
24.2　以太网工程施工　394
24.2.1　机房设备的安装　394
24.2.2　光缆的敷设　396
24.2.3　楼内子网络的安装　399
24.3　以太网工程的调试与验收　402
24.3.1　以太网工程的调试　402
24.3.2　以太网工程的验收　406
24.4　相关名词解释　407
本篇参考文献　409
附录　英汉以太网相关缩略语对照　414