免费智能真题库 > 历年试卷 > 网络规划设计师 > 2012年下半年 网络规划设计师 上午试卷 综合知识
  第17题      
  知识点:   千兆以太网   以太网
  关键词:   千兆以太网   以太网        章/节:   局域网       

 
千兆以太网标准802.3Z定义了一种帧突发方式,这种方式是指(17)
 
 
  A.  —个站可以突然发送一个帧
 
  B.  一个站可以不经过竞争就启动发送过程
 
  C.  一个站可以连续发送多个帧
 
  D.  一个站可以随机地发送紧急数据
 
 
 

 
  第55题    2013年下半年  
   46%
按照IEEE802.3标准,以太帧的最大传输效率为(55).
  第24题    2013年下半年  
   33%
采用以太网链路聚合技术将(24)。
 
 
  第9题    2021年下半年  
   71%
1000BASE-TX 采用的编码技术为()。
  第5题    2010年下半年  
   26%
当千兆以太网使用UTP作为传输介质时,限制单根电缆的长度不超过(5)米,其原因是(6)。
  第18题    2019年下半年  
   46%
IEEE802.3z定义了千兆以太网标准,其物理层采用的编码技术为(18)。在最大段长为20米的室内设备之间,较为合理的方案为(19)。..
   知识点讲解    
   · 千兆以太网    · 以太网
 
       千兆以太网
        千兆位以太网是在以太网技术的改进和提高的基础上,再次将100Mb/s的快速以太网的数据传输速率提高了10倍,使其达到了每秒千兆位的网络系统(1000Mb/s)。与快速以太网一样,千兆以太网也是IEEE 802.3以太网标准的扩展。所以千兆以太网也可以在原来的以太网系统基础上实现平滑的过渡并完全升级。并且同样可以大大节省因网络系统升级所带来的各种费用和开销。
        千兆以太网为了能够把数据传输速率提高到1000Mb/s的水平,因此对物理层规范再一次做了很大改动。但是为了确保和以前的10Mb/s和100Mb/s的以太网相兼容,与前面的快速以太网一样,千兆以太网也沿用了IEEE 802.3规范所采用的CSMA/CD技术,也即就是在数据链路层以上部分没有改变,但在数据链路层以下,千兆以太网融合了IEEE 802.3/以太网和ANSI X3T11光纤通道两种不同的网络技术,这样千兆以太网不但能够充分利用光纤通道所提供的高速物理接口技术,而且保留了IEEE 802.3/以太网帧的格式,在技术上可以相互兼容,同时还能够支持全双工或半双工模式(通过CSMA/CD),使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。
        IEEE 802.3z扩展标准是千兆位以太网标准规范。概括地说,它包含的内容有,1000Mb/s通信速率的情况下的支持全双工和半双工操作;采用802.3以太网帧格式;使用CSMA/CD技术;在一个冲突域中支持一个中继器;10Base-T和100Base-T向下兼容;多模光纤连接的最大距离为550m;单模光纤连接的最大距离为3000m;铜基连接距离最大为25m;并开发将基于5类无屏蔽双绞线的连接距离增至100m的技术;8B/10B主要适用于光纤介质和特殊屏蔽铜缆,而5类UTP则使用自己专门的编码/译码方案。
        千兆以太网物理层包括编码/译码,收发器和网络介质3部分,并且其中不同的收发器对应于不同的传输介质类型,如长模或多模光纤(1000Base-LX)、短波多模光纤(1000 Base-SX)、一种高质量的平衡双绞线对的屏蔽铜缆(1000Base-CX),以及5类非屏蔽双绞线(1000 Base-T)。
        (1)1000Base-LX是一种使用长波激光作为信号源的网络介质技术,在收发器上配置波长为1270~1355nm(一般为1300nm)的激光传输器,既可以驱动多模光纤,也可以驱动单模光纤。1000Base-LX所使用的光纤规格:62.5μm多模光纤,50μm多模光纤,9μm单模光纤。其中,使用多模光纤时,在全双工模式下,最长传输距离可以达到550m;使用单模光纤时,全双工模式下的最长有效距离为5000m。连接光纤所使用的SC型光纤连接器与快速以太网100Base-FX所使用的连接器的型号相同。
        (2)1000Base-SX是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术,收发器上所配置的波长为770~860nm(一般为800nm)的激光传输器不支持单模光纤,只能驱动多模光纤。具体包括两种:62.5μm多模光纤,50μm多模光纤。使用62.5μm多模光纤全双工模式下的最长传输距离为275m;使用50μm多模光纤,全双工模式下最长有效距离为550m。1000Base-SX所使用的光纤连接器与1000Base-LX一样也是SC型连接器。
        (3)1000Base-CX是使用铜缆作为网络介质的两种千兆以太网技术之一,另外一种就是将要在后面介绍的1000Base-T。1000Base-T使用的一种特殊规格的高质量平衡双绞线对的屏蔽铜缆,最长有效距离为25m,使用9芯D型连接器连接电缆。1000Base-CX适用于交换机之间的短距离连接,尤其适合千兆主干交换机和主服务器之间的短距离连接。以上连接往往可以在机房配线架上以跨线方式实现,不需要再使用长距离的铜缆或光缆。
        (4)1000Base-T是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术,最长有效距离与100Base-TX一样可以达到100m。用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mb/s的平滑升级。与在前面所介绍的其他三种网络介质不同,1000Base-T不支持8B/10B编码/译码方案,需要采用专门的更加先进的编码/译码机制。
 
       以太网
        以太网是最早使用的局域网,也是目前使用最广泛的网络产品。以太网有10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10Gb/s等多种速率。
               以太网传输介质
               以太网比较常用的传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤三种,以IEEE 802.3委员会习惯用类似于10Base-T的方式进行命名。这种命名方式由三个部分组成:
               (1)10:表示速率,单位是Mb/s。
               (2)Base:表示传输机制,Base代表基带,Broad代表宽带。
               (3)T:传输介质,T表示双绞线、F表示光纤、数字代表铜缆的最大段长。
               传输介质的具体命名方案如下表所示,了解这些知识是十分必要的。
               
               以太网传输介质表
               
               以太网时隙
               时间被分为离散的区间称为时隙(Slot Time)。帧总是在时隙开始的一瞬间开始发送。一个时隙内可能发送0,1或多个帧,分别对应空闲时隙、成功发送和发生冲突的情况。
                      设置时隙理由
                      在以太网规则中,若发生冲突,则必须让网上每个主机都检测到。信号传播整个介质需要一定的时间。考虑极限情况,主机发送的帧很小,两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻,B开始发送帧。这样,当A的帧到达B时,B检测到了冲突,于是发送阻塞信号。B的阻塞信号还没有传输到A,A的帧已发送完毕,那么A就检测不到冲突,而误认为已发送成功,不再发送。由于信号的传播时延,检测到冲突需要一定的时间,所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。
                      在最坏情况下,检测到冲突所需的时间
                      若A和B是网上相距最远的两个主机,设信号在A和B之间传播时延为τ,假定A在t时刻开始发送一帧,则这个帧在t+τ时刻到达B,若B在t+τ-ε时刻开始发送一帧,则B在t+τ时就会检测到冲突,并发出阻塞信号。阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突,所以一帧的发送时间必须大于2τ
                      按照标准,10Mb/s以太网采用中继器时,连接最大长度为2500m,最多经过4个中继器,因此规定对于10Mb/s以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。51.2μs也就是512位数据在10Mb/s以太网速率下的传播时间,常称为512位时。这个时间定义为以太网时隙。512位=64字节,因此以太网帧的最小长度为64字节。
                      冲突发生的时段
                      (1)冲突只能发生在主机发送帧的最初一段时间,即512位时的时段。
                      (2)当网上所有主机都检测到冲突后,就会停发帧。
                      (3)512位时是主机捕获信道的时间,如果某主机发送一个帧的512位时,而没有发生冲突,以后也就不会再发生冲突了。
               提高传统以太网带宽的途径
               以往被淘汰、传统的以太网是以10Mb/s速率半双工方式进行数据传输的。随着网络应用的迅速发展,网络的带宽限制已成为进一步提高网络性能的瓶颈。提高传统以太网带宽的方法主要有以下3种。
                      交换以太网
                      以太网使用的CSMA/CD是一种竞争式的介质访问控制协议,因此从本质上说它在网络负载较低时性能不错,但如果网络负载很大时,冲突会很常见,因此导致网络性能的大幅下降。为了解决这一瓶颈问题,“交换式以太网”应运而生,这种系统的核心是使用交换机代替集线器。交换机的特点是,其每个端口都分配到全部10Mb/s的以太网带宽。若交换机有8个端口或16个端口,那么它的带宽至少是共享型的8倍或16倍(这里不包括由于减少碰撞而获得的带宽)。
                      交换以太网能够大幅度的提高网络性能的主要原因是:
                      .减少了每个网段中的站点的数量;
                      .同时支持多个并发的通信连接。
                      网络交换机有三种交换机制:直通(Cut through)、存储转发(Store and forward)和碎片直通(Fragment free Cut through)。
                      交换式以太网具有几个优点:第一,它保留现有以太网的基础设施,保护了用户的投资;第二,提高了每个站点的平均拥有带宽和网络的整体带宽;第三,减少了冲突,提高了网络传输效率。
                      全双工以太网
                      全双工技术可以提供双倍于半双工操作的带宽,即每个方向都支持10Mb/s,这样就可以得到20Mb/s的以太网带宽。当然这还与网络流量的对称度有关。
                      全双工操作吸引人的另一个特点是它不需要改变原来10Base-T网络中的电缆布线,可以使用和10Base-T相同的双绞线布线系统,不同的是它使用一对双绞线进行发送,而使用另一对进行接收。这个方法是可行的,因为一般10Base-T布线是有冗余的(共4对双绞线)。
                      高速服务器连接
                      众多的工作站在访问服务器时可能会在服务器的连接处出现瓶颈,通过高速服务器连接可以解决这个问题。使用带有高速端口的交换机(如24个10Mb/s端口,1个100Mb/s或1000Mb/s高速端口),然后再把服务器接在高速端口上并使用全双工操作。这样服务器就可以实现与网络200Mb/s或2000Mb/s的连接。
               以太网的帧格式
               以太网帧的格式如下图所示,包含的字段有前导码、目的地址、源地址、数据类型、发送的数据,以及帧校验序列等。这些字段中除了数据字段是变长以外,其余字段的长度都是固定的。
               
               以太网的帧结构
               注:字段的长度以字节为单位
               前导码(P)字段占用8字节。
               目的地址(DA)字段和源地址(SA)字段都是占用6字节的长度。目的地址用于标识接收站点的地址,它可以是单个的地址,也可以是组地址或广播地址,当地址中最高字节的最低位设置为1时表示该地址是一个多播地址,用十六进制数可表示为01:00:00:00:00:00,假如全部48位(每字节8位,6字节即48位)都是1时,该地址表示是一个广播地址。源地址用于标识发送站点的地址。
               类型(Type)字段占用两字节,表示数据的类型,如0x0800表示其后的数据字段中的数据包是一个IP包,而0x0806表示ARP数据包,0x8035表示RARP数据包。
               数据(Data)字段占用46~1500个不等长的字节数。以太网要求最少要有46字节的数据,如果数据不够长度,必须在不足的空间插入填充字节来补充。
               帧校验序列(FCS)字段是32位(即4字节)的循环冗余码。
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