進階網路系統期末報告

進階網路系統期末報告 • 指導老師：王井煦 • 組員： 925650 邱鑫坤、935603 劉文雄 935635 劉得源、935639 邱顯忠 935652 蔡子健、935655 郭大豪

ㄧ、緒論 • 隨著網際網路的發展，乙太網路已成為區域網路的主流，而乙太網路由過去的10Mbps、100Mbps到1000Mbps（也就是本篇文章中所謂的Gigabit乙太網路），甚至於目前已有10Gbps，但由於其所耗成本過高，目前以核心提供者採用為主，在一般都會網路中，公司建築物仍未普遍採用，因此本篇文章將以Gigabit乙太網路為主題探討相關議題。

二、Gigabit乙太網路的實體層規範 （一）Gigabit乙太網路的特性： • 1000Mbps • 採星狀架構，使用集線器、交換式集線器 • MAC繼續採用CSMA/CD訊框，而CSMA/CD通訊協定部份則有修正 • 傳輸媒體仍為CAT.5雙絞線及光纖 • 雙絞線長度仍為100公尺 • 仍無法提供保證傳輸延遲服務

（二）依傳輸媒體比較：

（三）GE在距離上的規範 （四）以太網路分層[5]

三、Gigabit乙太網路的資料連結層規範 （一）CSMA/CD 資料連結層中包含CSMA/CD的MAC技術。這個技術最大的缺點是：如果工作站數量多的時候，碰撞機率也隨之大增。（二）乙太網路訊框

四、Gigabit乙太網路新增技術[2]、[4] （一）載波延伸(Carrier Extension) • 為克服最短訊框與訊槽時間的差異，採用了「載波延伸」(Carrier Extension)技術。在技術上，最短訊框仍維持在64Bytes，但每一次成功傳輸訊框所需的載波監測之最短時間則由512 bit-time增為4096 bit-time。

1.以下情形是屬於傳輸成功的狀況： • 如果傳送端傳完一個訊框後，仍未偵測到碰撞，表示傳輸成功； • 如果傳送一個訊框的時間大於訊槽時間，表示傳輸成功； • 如果傳送一個訊框的時間小於訊槽時間，則傳送器繼續傳送一系列特殊的載波延伸符號，直到一個訊槽時間為止。

2.含延伸載波的訊框

3.管線式傳輸技術（pipelining） 封包打包的技術基本上可以彌補載波延伸所造成的效率不佳的問題，但是CSMA/CD MAC層與上層間的界面也必須跟著修正。

（二）訊框爆發（Frame Bursting） 用「訊爆」，打破一次只能傳送及接收一個「訊框」的限制；變成一次能傳送及接收一個「訊爆」。「訊框爆發」技術允許一個訊爆中包含許多訊框，訊框之間以延伸載波區隔。 (制定訊爆長度上限為65536 bit )

1.訊框爆發技術傳送訊框的方法： • 註：訊框間隔 (96 bit-time) • 註：第二個訊框以後，不必加延伸載波

2.訊框爆發的檢查 在訊框爆發的技術下，要不要讓一筆訊框加入已經進行中的訊爆主要是根據下列兩項檢查： (1) 此訊框必須能在訊爆計時器逾時前開始傳送。 (2) 此訊框必須在96-位元長度的訊框間隔結束前準備好。 • 3.訊框爆發的技術接收端的修正

五、各種乙太網路之異同比較： • 相同點：在Ethernet網路上，傳送速度為10Mbps。傳輸速度可以達到100Mbps的Ethernet稱為Fast Ethernet，可以達到Gigabit的稱為Gigabit Ethernet，通常它使用光纖作為實體傳輸設備，在全雙工模式下，可以達到2Gbps的傳輸速度，而且Fast Ethernet和Gigabit Ethernet仍然使用和Ethernet相同的碼框格式CSMA/CD。廣播式傳送、頻寬使用不公平（工作站利用 CSMA/CD 通訊協定來互相競爭傳送訊框的機會，並沒有輪流傳送的特性，因此每個工作站實際使用的頻寬量可能差異極大。）且不保證限時傳送。

相異點： • Ethernet • 10Mbps • 傳輸媒介為雙絞線或同軸電纜。 • Bus架構 • Fast Ethernet • 傳輸網路速度為100Mbps • 傳輸媒介為雙絞線或光纖 • 使用集線器 • 工作站與集線器最長距離100公尺 • Gigabit Ethernet • carrier extension：為保持碰撞偵測的能力，Gigabit Ethernet必須傳送的最小frame為4096bits。 • Frame bursting：為增加網路傳輸效率，Gigabit Ethernet可在1500Bytes時間內傳送資料。此時間內可能傳送的資料為多個frame，以減少競爭碰撞。

六、Gigabit乙太網用於都會型網路的結構【3】 • （一）核心層 • （二）中間層 • （三）用戶接入層

網際網路骨幹 非同步傳輸模式 LAN交換器 1Gbps交換機路由交換器語音閘道核心層 LAN交換器動態分組傳送/銷售點/密集波分復用專線接入 1Gbps交換機 Gigabit乙太網 1Gbps交換機 LAN交換器乙太網路由交換器自我防禦網路中間層用戶接入層 LAN交換器

七、結語 • 本篇報告主要以Gigabit乙太網路為主題探討相關議題，文中首先從Gigabit乙太網路的實體層規範開始介紹，內容包含Gigabit乙太網路的特性、依傳輸媒體比較各種Gigabit乙太網路，以及GE在距離上的規範、以太網路分層等基本實體層資料的探討，其次我們從Gigabit乙太網路的資料連結層規範探討其通訊協定CSMA/CD、乙太網路訊框等相關計術資料，比較特別的是Gigabit乙太網路相較於乙太網路以及高速乙太網路有兩項新增的技術：包括載波延伸(Carrier Extension)以及訊框爆發（Frame Bursting）等。

在載波延伸上我們探討其原理以及傳輸成功的狀況、含延伸載波的訊框格式、管線式傳輸技術等，但由於管線式傳輸技術需要修改其它layer的設定與程式，因此並不為IEEE 802.3z標準草案所接受。因此產生了訊框爆發的方法，最後我們比較了各種乙太網路之異同，以及將Gigabit乙太網用於都會型網路的結構做一些概論性的介紹。目前而言Gagabit乙太網仍是所有乙太網中表現較好的，未來或許10Gbps乙太網路成本可以降下來，相信屆時又將會出現另一波的主流架構技術出現。

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