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1 千兆以太網(wǎng)和千兆路由交換機(jī)技術(shù)( 四 )

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1、千兆以太網(wǎng)技術(shù)原理
1.1早期以太網(wǎng)技術(shù)
以太網(wǎng)：IEEE802.3定義了10Mbps的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) ， 采用載波監(jiān)聽(tīng)和沖突檢測(cè)（CSMA／CD） 協(xié)議 ， 以半雙工方式運(yùn)行 。從80年代末開(kāi)始以太網(wǎng)取得了巨大的成功 。10BaseT是運(yùn)行在3類(lèi)或 更高類(lèi)別的雙絞線(xiàn)上的以太網(wǎng) ， 10Base2／5是運(yùn)行在同軸電纜上的以太網(wǎng) ， 10BaseFL是運(yùn)行在 光纖上的以太網(wǎng) 。由于沖突檢測(cè)的協(xié)議要求一個(gè)512位的時(shí)間槽保證無(wú)錯(cuò)誤的檢測(cè)到?jīng)_突 ， 所以 以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍受到了限制 ， 10BaseFL最大的覆蓋距離為2km ， 10BaseT在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)的 最大覆蓋距離為100m 。
快速以太網(wǎng)：IEEE802.3u定義了100Mbps的快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) ， 它可以用半雙工的方式運(yùn)行 CSMA／CD協(xié)議 ， 也可以有全雙工的方式 。由于快速以太網(wǎng)對(duì)以太網(wǎng)的后向兼容性 ， 在90年代的 中后期 ， 快速以太網(wǎng)成為局域網(wǎng)中的主流技術(shù) 。100BaseTX是運(yùn)行于5類(lèi)雙絞線(xiàn)上的快速以太網(wǎng) ， 100BaseFX是運(yùn)行于光纖上的快速以太網(wǎng) 。對(duì)于以半雙工方式運(yùn)行的快速以太網(wǎng) ， 同樣也有距離 覆蓋范圍的限制 ， 并且由于快速以太網(wǎng)以100Mbps的速率運(yùn)行 ， 時(shí)間槽長(zhǎng)度同樣是512位 ， 所以 它的最大距離覆蓋范圍是以太網(wǎng)的1／10 ， 為200m 。但是對(duì)于全雙工方式運(yùn)行的快速以太網(wǎng) ， 在理論上就不再有距離的限制 ， 而實(shí)際受限于電或光信號(hào)的衰減 。如實(shí)際中運(yùn)行在單模光纖上 的100BasFX SMF的全雙工快速以太網(wǎng)最大覆蓋距離可達(dá)20km以上 。
1.2千兆以太網(wǎng)協(xié)議
1998年6月在千兆以太網(wǎng)聯(lián)盟的推動(dòng)下IEEE正式發(fā)布了千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3 。把以 太網(wǎng)的速率提高到了1000MbPs 。而在此之前的1997年 ， 就已經(jīng)有很多的廠商迫不及待地推出了 千兆以太網(wǎng)的產(chǎn)品 ， 結(jié)網(wǎng)絡(luò)界帶來(lái)了全新的解決方案 。到了現(xiàn)在的2000年 ， 我們已經(jīng)可以很清 晰地看到 ， 不僅以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)在桌面和工作組級(jí)網(wǎng)絡(luò)中打敗了ATM ， 在城域網(wǎng)中 ， 千兆 以太網(wǎng)也憑借其良好的兼容性和優(yōu)異的性?xún)r(jià)比占據(jù)了絕對(duì)的上風(fēng) ?？梢灶A(yù)見(jiàn)未來(lái)隨著價(jià)格的下 跌 ， 千兆以太網(wǎng)會(huì)象快速以太網(wǎng)一樣普及 。
1.2.1 半雙工千兆以太網(wǎng) MAC層協(xié)議
對(duì)于快速以太網(wǎng)來(lái)說(shuō) ， 512位的時(shí)間槽內(nèi)電波或光可以傳輸400m遠(yuǎn) ， 假如在千兆以太網(wǎng)中 ， 512位的時(shí)間槽內(nèi)電波或光的傳輸距離則只有40m遠(yuǎn) ， 采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的半雙工千兆以太網(wǎng)的 覆蓋半徑只有20m 。這樣的距離覆蓋范圍在實(shí)際中無(wú)法得到大規(guī)模推廣 。為了解決這個(gè)問(wèn)題 ， IEEE對(duì)以太網(wǎng)的MAC層協(xié)議作了第一次重大修改：載波擴(kuò)展和幀突發(fā) 。
（1）載波擴(kuò)展
為了使千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍達(dá)到實(shí)用標(biāo)準(zhǔn) ， 半雙工千兆以太網(wǎng)時(shí)間槽長(zhǎng)度擴(kuò)展到了 4096位 ， 這樣半雙工千兆以太網(wǎng)的距離覆蓋范圍擴(kuò)展到了160m 。為了兼容以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng) 中的幀結(jié)構(gòu) ， 半雙工千兆以太網(wǎng)的最小幀長(zhǎng)度仍需要保持為64byte 。但考慮到時(shí)間槽長(zhǎng)度為51 byte ， 為了能夠匹配時(shí)間糟的長(zhǎng)度 ， 當(dāng)某個(gè)DTE發(fā)送小于512byte幀時(shí) ， 半雙 工千兆以太網(wǎng)MAC 將在正常發(fā)送數(shù)據(jù)之后發(fā)送一個(gè)載波擴(kuò)展序列直到一個(gè)時(shí)間精結(jié)束 。例如：某DTE發(fā)送一個(gè)64 byte幀 ， MAC將會(huì)在其后加入512-64＝448byte的載波擴(kuò)展序列 。假如DTE發(fā)送的幀長(zhǎng)度大于512 byte ， 則MAC不做任何改變 。
在載波擴(kuò)展的情況下 ， 解決了半雙工千兆以太網(wǎng)距離覆蓋范圍的問(wèn)題 ， 但引入了一個(gè)新的 問(wèn)題：對(duì)于長(zhǎng)度較小的以太網(wǎng)幀的發(fā)送效率降低了 。對(duì)于一個(gè)64byte的幀來(lái)說(shuō) ， 盡管發(fā)送速度 較快速以太網(wǎng)增加了10倍 ， 但發(fā)送時(shí)間增加了8倍 。這樣的效率并未比快速以太網(wǎng)提高多少 ， 為 了解決半雙工千兆以太網(wǎng)的效率問(wèn)題 ， IEEE又引入了幀突發(fā)這種技術(shù) 。

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