千兆以太网技术与应用

第一部分 千兆以太网基础 第1章 千兆网之前的以太网 1 1.1 以太网发展简史 1 1.1.1 1973-1982：以太网的产生与DIX联 盟 1 1.1.2 1982-1990：10Mb/s以太网发展成 熟 2 1.1.3 1983-1997：LAN桥接与交换 2 1.1.4 1992-1997：快速以太网 2 1.1.5 1996—今：千兆以太网 3 1.2 以太网流行的原因 3 1.2.1 以太网与令牌环 3 1.2.2 价格取胜 4 1.2.3 DIX贡献出他们唯一的LAN，以太 网...... 5 1.3 以太网像钟摆一样摆动 6 1.4 以太网的命名方法 7 1.5 走向千兆以太网 8 第2章 从共享介质到专用介质 10 2.1 最先选用同轴电缆的原因 10 2.2 向结构化布线转变 11 2.3 结构化布线的优点 13 2.4 10BASE-T/100BASE-T的变革 15 2.5 专用介质和千兆以太网 15 2.5.1 桌面UTP布线 16 2.5.2 建筑物和园区主干网：光纤网 17 2.5.3 专用介质 18 第3章 从共享式LAN到专用LAN 19 3.1 共享带宽LAN的基本概念 19 3.2 LAN网桥 20 3.2.1 数据链路编址 21 3.2.2 单播地址和组播地址 22 3.2.3 全局唯一地址的副产品 23 3.2.4 网桥的工作过程 23 3.3 交换机是网桥 26 3.4 交换式LAN的基本概念 26 3.4.1 隔离冲突域 26 3.4.2 分段和微分段 27 3.4.3 扩展距离限制 29 3.4.4 增加总容量 29 3.4.5 数据率灵活性 29 3.5 成本与性能 30 3.6 千兆以太网交换机的意义 31 第4章 全双工以太网 33 4.1 以太网是CSMA/CD 33 4.2 为什么使用MAC 33 4.3 实现全双工的必要因素 34 4.3.1 专用介质 34 4.3.2 专用LAN 36 4.4 全双工以太网 37 4.4.1 全双工操作环境 37 4.4.2 半双工操作的子集 38 4.4.3 发送器操作 39 4.4.4 接收器操作 39 4.4.5 帧的最小长度限制 39 4.5 全双工操作的意义 40 4.5.1 排除了半双工以太网中连接长度的 限制 40 4.5.2 增加链路容量 40 4.5.3 增加交换机负载 42 4.6 全双工的应用环境 43 4.6.1 交换机到交换机的连接 43 4.6.2 服务器和路由器连接 43 4.6.3 远距离连接 44 4.7 全双工模式在千兆以太网中的应用 45 第5章 帧格式 46 5.1 位/字节顺序的表示方法 46 5.1.1 位序 46 5.1.2 字节顺序 46 5.2 以太网地址 47 5.3 以太网帧 48 5.4 IEEE802.3帧格式1983~1996 49 5.5 IEEE802.3帧格式1997 51 第6章 以太网流量控制 53 6.1 以太网流量控制需求 53 6.1.1 交换机的功能 53 6.1.2 丢帧的影响 53 6.1.3 端到端流量控制 55 6.1.4 性能价格权衡 55 6.1.5 半双工网络的后退压力 55 6.1.6 全双工网络中的显式流量控制 57 6.2 MAC控制 57 6.2.1 MAC控制结构 57 6.2.2 MAC控制帧格式 59 6.3 PAUSE功能 59 6.3.1 PAUSE操作概述 60 6.3.2 PAUSE帧的语义 60 6.3.3 流量控制功能的配置 62 6.4 流量控制的实现问题 63 6.4.1 PAUSE功能的实现 63 6.4.2 流量控制策略及其使用 66 6.5 流量控制的对称性 68 6.5.1 对称式的流量控制 68 6.5.2 非对称式流量控制 68 第7章 以太网的介质无关性 71 7.1 多介质类型的以太网 71 7.2 10Mb/s连接单元接口 72 7.2.1 介质无关性是一个意外产物 72 7.2.2 AUI体系结构 72 7.2.3 AUI设计 73 7.3 100Mb/s介质无关接口 74 7.3.1 MII体系结构 74 7.3.2 MII设计 75 7.4 介质无关性和千兆以太网 76 7.5 介质无关接口总结 76 第8章 自动配置 78 8.1 产生自动配置的动机 78 8.2 UTP系统上的自动协商 79 8.2.1 自动协商的发展 79 8.2.2 自动协商范围 79 8.2.3 自动协商原理 80 8.2.4 自动协商操作 81 8.3 光纤上的自动协商 83 8.4 千兆以太网自动配置 83 第二部分 千兆以太网技术 第9章 千兆以太网体系结构及概述 85 9.1 千兆以太网体系结构 85 9.2 千兆以太网技术概述 86 9.2.1 更高层软件和接口 86 9.2.2 MAC操作 86 9.2.3 信号编码 87 9.2.4 物理介质和信令 88 9.2.5 拓扑 90 9.2.6 介质无关接口 91 9.2.7 自动协商 92 9.2.8 10/100/1000Mb/s以太网技术移植 总结 92 第10章 千兆以太网介质访问控制 94 10.1 半双工MAC 94 10.1.1 半双工以太网MAC操作 94 10.1.2 半双工操作的限制 97 10.1.3 载波扩展 100 10.1.4 帧突发 101 10.1.5 千兆以太网半双工操作参数 103 10.2 全双工MAC 106 10.2.1 全双工操作的限制 106 10.2.2 全双工MAC的操作 106 10.2.3 千兆以太网全双工操作性参数 106 10.3 半双工和全双工千兆以太网的基本原 理和目标应用 107 第11章 千兆以太网集线器 109 11.1 中继器 109 11.1.1 中继器操作 110 11.1.2 中继器管理 112 11.1.3 千兆以太网支持的中继器配置 113 11.1.4 共享千兆以太网的性能 114 11.1.5 中继器的优缺点 115 11.1.6 共享千兆以太网的应用 115 11.2 交换式集线器 117 11.2.1 工作组级与园区网级交换机 117 11.2.2 千兆以太网交换机的特点 118 11.2.3 千兆交换机体系结构问题 120 11.2.4 缓冲式分配器 123 11.3 路由式集线器 126 11.3.1 千兆以太网路由 127 11.3.2 快速路径路由功能 128 11.3.3 非快速路径路由 129 第12章 千兆以太网的物理层 131 12.1 物理层的体系结构 131 12.1.1 点到点链路 132 12.1.2 块编码 132 12.1.3 串行器和线路驱动器 133 12.2 1000BASE-X 134 12.2.1 1000BASE-X块编码 135 12.2.2 线路编码 138 12.2.3 物理层接口 138 12.2.4 光纤介质(1000BASE-SX/LX) 141 12.2.5 铜介质(1000BASE-CX) 144 12.2.6 1000BASE-X模式小结 146 12.2.7 自动配置 146 12.3 1000BASE-T 149 12.4 物理层设计准则 150 12.4.1 介质选择 151 12.4.2 全双工链路限制 152 12.4.3 半双工链路限制 153 第13章 千兆以太网标准简介 155 13.1 IEEE802.3是什么？ 155 13.2 IEEE802.3z是什么？ 156 13.3 读者对象 156 13.4 IEEE802.3z标准 158 13.4.1 IEEE802.3z标准结构 158 13.4.2 AUI、MII等的含义 160 13.4.3 体系结构：标准与现实 161 13.4.4 标准条款 162 13.5 正在进行的工作 167 第三部分 千兆以太网应用 第14章 应用环境 169 14.1 端站接入点 170 14.1.1 硬件平台和I/O总线 171 14.1.2 操作系统 171 14.1.3 数据率需求 172 14.1.4 介质类型 172 14.1.5 其他特征 172 14.2 局域网互连 173 14.2.1 互连网络层次结构 173 14.2.2 网络互连的功能需求 176 14.2.3 局域网互连产品参考表 181 第15章 性能问题 183 15.1 端到端通信路径 183 15.1.1 磁盘驱动器 184 15.1.2 磁盘I/O总线 184 15.1.3 应用处理 184 15.1.4 协议处理 185 15.1.5 设备驱动程序 186 15.1.6 外设总线 186 15.1.7 网络接口 186 15.1.8 局域网LAN 189 15.1.9 LAN互连技术 190 15.1.10 网络互连设备 191 15.2 测量和提高性能 192 15.2.1 瞬间和平均利用率 193 15.2.2 冲突统计 193 15.2.3 可接受的信道利用率 194 15.2.4 以太网开销 194 第16章 其他的技术方案 196 16.1 快速以太网 196 16.1.1 总容量与吞吐量 196 16.1.2 距离限制 197 16.1.3 交换快速以太网与共享千兆以太 网 197 16.1.4 聚集容量与端-端吞吐量 197 16.1.5 成本与产品成熟性 198 16.1.6 快速以太信道 199 16.2 光纤分布式数据接口FDDI 200 16.2.1 FDDI操作 200 16.2.2 FDDI容量 203 16.2.3 FDDI的优势 203 16.3 高性能并行接口HIPPI 203 16.3.1 HIPPI操作 204 16.3.2 流量控制 204 16.3.3 HIPPI成帧 205 16.3.4 HIPPI物理信令 206 16.3.5 HIPPI与千兆以太网 207 16.4 光纤信道 208 16.4.1 光纤信道技术 208 16.4.2 光纤信道分层和体系结构 209 16.4.3 光纤信道和千兆以太网 211 16.4.4 光纤信道作为千兆以太网的替代 品 211 16.5 异步传输模式ATM 211 16.5.1 ATM基础 212 16.5.2 ATM技术 213 16.5.3 使用ATM进行数据通信 217 16.5.4 集成语音、视频和数据 227 16.5.5 ATM：未来的浪潮 229 16.5.6 ATM的优点和缺点 229 附录 8B/10B代码表 231 参考文献 238