快速以太网教程

使用快速以太网和千兆以太网的指南
今天的网络管理员必须应对利用更快的媒体,增加带宽和向不断增长的网络基础设施播放“交通警察”的要求。现在,他们比以往任何时候都更需要了解使用各种以太网技术来管理网络的基础知识。
本教程将介绍快速以太网和千兆以太网技术的基本原理,描述每种技术如何改进基本以太网技术。它将提供有关如何实施这些技术的指导,以及成功转发器选择和使用的一些“道路规则”。

以太网,快速以太网和千兆以太网简介

如果不提及以太网,快速以太网和千兆以太网,几乎不可能讨论网络。但是,为了确定应用程序需要哪种表单,首先要了解每种表单提供的内容以及它们如何协同工作非常重要。
一个很好的起点是解释以太网是什么。简单地说,以太网是使用铜缆布线在局域网中联网计算机的一种非常常见的方法。以太网可以提供快速和恒定的连接,每秒可以处理大约10,000,000比特,几乎可以用于任何类型的计算机。
虽然对那些不熟悉网络的人来说听起来很快,但是对更高传输速度的需求非常强烈,这已经通过快速 以太网千兆以太网规范(分别是IEEE 802.3u和IEEE 802.3z)实现。这些LAN(局域网)标准已将以太网速度限制从10兆比特/秒(Mbps)提高到快速以太网的100Mbps和千兆以太网的1000Mbps,而对现有电缆结构的改动很小。
当今网络的构建模块呼唤着传统10BASE-T以太网网络和新协议的混合体。通常,10Mbps网络利用以太网交换机来提高以太网网络的整体效率。在以太网交换机之间,快速以太网中继器用于以100 Mbps的速率将一组交换机连接在一起。
但是,随着越来越多的用户在桌面上运行100Mbps,服务器和汇聚点(如交换机堆栈)可能需要更大的带宽。在这种情况下,快速以太网骨干交换机可以升级到支持多个100/1000 Mbps交换机的千兆以太网交换机。升级后,高性能服务器可以直接连接到主干网。

集成快速以太网和千兆以太网

许多客户端/服务器网络遭受太多尝试访问同一服务器的客户端的困扰,这会在服务器连接到LAN时产生瓶颈。快速以太网与交换式以太网相结合,可以创建最佳的经济高效的解决方案,以避免慢速网络,因为大多数10 / 100Mbps组件的成本与仅10Mbps的设备大致相同。
当将100BASE-T集成到10BASE-T网络中时,从布线角度来看,唯一需要改变的是,企业内部分布式布线系统现在必须在运行100BASE-T的区域中包含5类(CAT5)额定双绞线电缆。重新布线完成后,使用标准CAT5布线,还可以在整个网络中更广泛地部署千兆位速度。
快速以太网规范要求在各种有线媒体上实现两种类型的传输方案。第一个是100BASE-TX,从布线的角度来看,它与10BASE-T非常相似。它使用CAT5级双绞线铜缆连接各种集线器,交换机和终端节点。它也像10BASE-T一样使用RJ45插孔,连接器的接线是相同的。这些相似之处使得100BASE-TX更易于安装,因此也是最流行的快速以太网规范形式。
第二种变体是100Base-FX,主要用于将集线器和交换机连接在配线间或建筑物之间。100BASE-FX使用多模光纤电缆传输快速以太网流量。
千兆以太网规范要求通过各种有线媒体实现三种传输方案。千兆以太网最初设计为交换技术,并使用光纤用于建筑物之间的上行链路和连接。因此,1998年6月,IEEE批准了光纤千兆以太网标准:1000BASE-LX和1000BASE-SX。
接下来的千兆以太网标准化是1000BASE-T,它是铜缆上的千兆以太网。该标准允许通过CAT5电缆传输每千兆位每秒(Gbps)的速度,并使千兆以太网迁移比以往更容易,更具成本效益。

道路规则

快速以太网LAN的基本构建模块是快速以太网中继器。目前市场上提供的两种快速以太网中继器是:
I类中继器 - 1类中继器通过将输入端口上的线路信号转换为数字信号来运行。这允许在不同类型的快速以太网(例如100BASE-TX和100BASE-FX)之间进行转换。I类中继器在执行此转换时会引入延迟,因此只能将一个中继器放入单个快速以太网LAN网段中。
II类中继器 - II类中继器立即重复进入中继器上所有端口的输入端口上的信号。通过转发器的这种快速数据移动引入了很小的延迟; 因此,每个快速以太网段允许两个II类中继器。
网络管理员了解10BASE-T和100BASE-T以太网的100米距离限制,并允许在这些限制范围内工作。在较高的运行速度下,快速以太网和1000BASE-T在CAT5额定电缆上限制为100米。EIA / TIA布线标准建议在配线柜中的设备与墙壁连接器之间使用不超过90米。这允许另外10米的墙壁和台式计算机之间的跳线。
相比之下,使用100BASE-FX标准的快速以太网网络设计允许LAN段长达412米。尽管光纤电缆实际上可以传输更远距离的数据(即FDDI中的2公里),但创建了快速以太网的412米限制,以允许数据包传输的往返时间。典型的100BASE-FX电缆规格要求使用多模光纤电缆,其外部为62.5微米光纤芯和125微米包层。这是当今许多LAN标准使用的最流行的光纤电缆类型。用于100BASE-FX快速以太网的连接器通常是ST连接器(看起来像以太网BNC连接器)。
许多快速以太网供应商正在迁移到用于ATM光纤的新SC连接器。在确定快速以太网网络中的最大距离时使用的粗略实施指南是等式:400 - (rx 95)其中r是中继器的数量。网络管理员需要考虑中继器之间的距离以及每个节点与中继器之间的距离。例如,在图1中,两个中继器连接到两个快速以太网交换机和几个服务器。
图1:使用两个中继器的快速以太网距离计算
端节点之间的最大距离:
400-(rx95)其中r = 2(对于2个中继器)
400-(2×95)= 400-190 = 210英尺,因此
A + B + C = 210英尺
以太网的另一种变体称为全双工以太网。全双工以太网只需添加另一对导线并消除碰撞检测,即可将连接速度提高一倍; 快速以太网标准允许全双工以太网。在此之前,所有以太网都工作在半双工模式,这意味着如果一个网段上只有两个工作站,则两个工作站无法同时传输。通过全双工操作,现在可以实现。就快速以太网而言,基本上200Mbps的吞吐量是每个全双工快速以太网连接的理论最大值。这种类型的连接仅限于节点到节点的连接,通常用于将两个以太网交换机连接在一起。
使用1000BASE-LX长波长选件的千兆以太网网络支持最长550米62.5毫米或50毫米多模光纤的双工链路。1000BASE-LX还可以支持高达5公里的10毫米单模光纤。其波长范围从1270毫米到1355毫米。1000BASE-SX是一种短波长选项,支持长达275米的双工链路,使用62.5毫米的多模式或高达550米的55毫米多模光纤。该选项的典型波长范围为770至860纳米。

维护质量网络

CAT5电缆规格的额定电流高达100兆赫兹(MHz),可满足快速以太网和千兆以太网等高速局域网技术的要求。EIA / TIA(电子工业协会/电信工业协会)制定了这种电缆标准,该标准描述了LAN管理器可以从一对双绞线铜缆中获得的性能。除此规范外,委员会还制定了名为“商业建筑电信布线标准”的EIA / TIA-568标准,以帮助网络管理员安装可使用常见LAN类型(如快速以太网)运行的布线系统。该规范定义了壁板中连接器与壁橱中设备之间的近端串扰(NEXT)和衰减限制。
布线快速以太网系统的基本策略是最大限度地减少由高误码率引起的数据包重传。该比率使用NEXT,环境噪声和电缆衰减来计算。

快速以太网迁移

大多数网络管理员已经从10BASE-T或其他以太网10Mbps变体迁移到更高带宽的网络。以太网交换机上的快速以太网端口用于以100Mbps的速度在工作组之间提供更大的带宽。已经创建了新的骨干交换机,以支持1000Mbps千兆以太网上行链路以处理网络流量。快速以太网中继器等设备将用于公共区域,将以太网交换机与服务器群组合成大型100Mbps管道。这是目前在普通企业中发展网络的最具成本效益的方法。

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