什么叫IP网，什么叫分组交换网，什么叫以太网？

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问题描述:

能系统详细的介绍一下各种网吗？核心网，承载网，传输网，接入网~~~

解析:

分组交换网

分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交换网络，它主要用于数据 通信。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组， 以分组为单位进行存储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小， 而具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理，将一条数据链路复用成多个 逻辑信道，最终构成一条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路（V．C） 实现数据的分组传送。

分组交换网具有如下特点：（1）分组交换具有多逻辑信道的能力，故中继线的电 路利用率高；（2）可实现分组交换网上的不同码型、速率和规程之间的终端互通；（ 3）由于分组交换具有差错检测和纠正的能力，故电路传送的误码率极小；（4）分组 交换的网路管理功能强。
分组交换的基本业务有交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）两种。交换虚电路 如同电话电路一样，即两个数据终端要通信时先用呼叫程序建立电路（即虚电路），然 后发送数据，通信结束后用拆线程序拆除虚电路。永久虚电路如同专线一样，在分组网 内两个终端之间申请合同期间提供永久逻辑连接，无需呼叫建立与拆线程序，在数据传 输阶段，与交换虚电路相同。

分组交换数据网是由分组交换机、网路管理中心、远程集中器、分组装拆设备以及 传输设备组成。（1）分组交换机实现数据终端与交换机之间的接口协议（X．25）， 交换机之间的信令协议（如X．75或内部协议），并以分组方式的存储转发、提供分组 网服务的支持，与网路管理中心协同完成路由选择、监测、计费、控制等。根据分组交 换机在网路中的地位，分为转接交换机和本地交换机两种；（2）网路管理中心（NMC） 与分组交换机共同协作保证网路正常运行。其主要功能有网路管理、用户管理、测量管理、计费管理、运行及维护管理、路由管理、搜集网路统计信息以及必要的控制功能等等，是全网管理的核心；（3）分组装拆设备（PAD）的主要功能是把普通字符终端的 非分组格式转换成分组格式，并把各终端的数据流组成分组，在 信道上以分组交织 复用，对方再将收到的分组格式作相反方向的转换。（4）远程集中器的功能类似于分 组交换机，通常含有PAD的功能，它只与一个分组交换机相连，无路由功能，使用在用 户比较集中的地区，一般装在电信部门。

以太网

以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。Ether(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。

以太网具有的一般特征概述如下：

共享媒体：所有网络设备依次使用同一通信媒体。

广播域：需要传输的帧被发送到所有节点，但只有寻址到的节点才会接收到帧。

CSMA/CD：以太网中利用载波监听多路访问/冲突检测方法（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）以防止 p 或更多节点同时发送。

MAC 地址：媒体访问控制层的所有 Ether 网络接口卡（NIC）都采用48位网络地址。这种地址全球唯一。

Ether 基本网络组成：

共享媒体和电缆：10BaseT（双绞线），10Base-2（同轴细缆），10Base-5（同轴粗缆）。

转发器或集线器：集线器或转发器是用来接收网络设备上的大量以太网连接的一类设备。通过某个连接的接收双方获得的数据被重新使用并发送到传输双方中所有连接设备上，以获得传输型设备。

网桥：网桥属于第二层设备，负责将网络划分为独立的冲突域获分段，达到能在同一个域/分段中维持广播及共享的目标。网桥中包括一份涵盖所有分段和转发帧的表格，以确保分段内及其周围的通信行为正常进行。

交换机：交换机，与网桥相同，也属于第二层设备，且是一种多端口设备。交换机所支持的功能类似于网桥，但它比网桥更具有的优势是，它可以临时将任意两个端口连接在一起。交换机包括一个交换矩阵，通过它可以迅速连接端口或解除端口连接。与集线器不同，交换机只转发从一个端口到其它连接目标节点且不包含广播的端口的帧。

以太网协议：IEEE 8023标准中提供了以太帧结构。当前以太网支持光纤和双绞线媒体支持下的四种传输速率：

10 Mbps – 10Base-T Ether（8023）

100 Mbps – Fast Ether（8023u）

1000 Mbps – Gigabit Ether（8023z)）

10 Gigabit Ether – IEEE 8023ae

以太网简史：

1972年，罗伯特•梅特卡夫(Robert Metcalfe)和施乐公司帕洛阿尔托研究中心(Xerox PARC)的同事们研制出了世界上第一套实验型的以太网系统，用来实现Xerox Alto（一种具有图形用户界面的个人工作站）之间的互连，这种实验型的以太网用于Alto工作站、服务器以及激光打印机之间的互连，其数据传输率达到了294Mbps。

梅特卡夫发明的这套实验型的网络当时被称为Alto Aloha网。1973年，梅特卡夫将其命名为以太网，并指出这一系统除了支持Alto工作站外，还可以支持任何类型的计算机，而且整个网络结构已经超越了Aloha系统。他选择“以太”（ether）这一名词作为描述这一网络的特征：物理介质（比如电缆）将比特流传输到各个站点，就像古老的“以太理论”（luminiferous ether）所阐述的那样，古代的“以太理论”认为“以太”通过电磁波充满了整个空间。就这样，以太网诞生了。

最初的以太网事一种实验型的同轴电缆网，冲突检测采用CSMA/CD 。该网络的成功，引起了大家的关注。1980年，三家公司（数字设备公司、Intel公司、施乐公司）联合研发了10M以太网10规范。最初的IEEE8023即基于该规范，并且与该规范非常相似。8023工作组于1983年通过了草案，并于1985年出版了官方标准ANSI/IEEE Std 8023-1985。从此以后，随着技术的发展，该标准进行了大量的补充与更新，以支持更多的传输介质和更高的传输速率等。

1979年，梅特卡夫成立了3Com公司，并生产出第一个可用的网络设备：以太网卡（NIC）， 它是允许从主机到IBM终端和PC机等不同设备相互之间实现无缝通信的第一款产品，使企业能够以无缝方式共享和打印文件，从而增强工作效率，提高企业范围的通信能力。

以太网和IEEE8023：

以太网是Xerox公司发明的基带LAN标准。它采用带冲突检测的载波监听多路访问协议（CSMA／CD），速率为10Mbps，传输介质为同轴电缆。以太网是在20世纪70年代为解决网络中零散的和偶然的堵塞而开发的，而IEEE802．3标准是在最初的以太网技术基础上于1980年开发成功的。现在，以太网一词泛指所有采用CSMA／CD协议的局域网。以太网2．0版由数字设备公司、Intel公司和Xerox公司联合开发，它与IEEE802．3兼容。

以太网和IEEE802．3通常由接口卡（网卡）或主电路板上的电路实现。以太网电缆协议规定用收发器将电缆连到网络物理设备上。收发器执行物理层的大部分功能，其中包括冲突检测及收发器电缆将收发器连接到工作站上。

IEEE802．3提供了多种电缆规范，10Base5就是其中的一种，它与以太网最为接近。在这一规范中，连接电缆称作连接单元接口（AUI），网络连接设备称为介质访问单元（MAU）而不再是收发器。

1．以太网和IEEE802．3的工作原理

在基于广播的以太网中，所有的工作站都可以收到发送到网上的信息帧。每个工作站都要确认该信息帧是不是发送给自己的，一旦确认是发给自己的，就将它发送到高一层的协议层。

在采用CSMA／CD传输介质访问的以太网中，任何一个CSMA／CDLAN工作站在任何一时刻都可以访问网络。发送数据前，工作站要侦听网络是否堵塞，只有检测到网络空闲时，工作站才能发送数据。

在基于竞争的以太网中，只要网络空闲，任一工作站均可发送数据。当两个工作站发现网络空闲而同时发出数据时，就发生冲突。这时，两个传送 *** 作都遭到破坏，工作站必须在一定时间后重发，何时重发由延时算法决定。

2．以太网和IEEE802．3服务的差别

尽管以太网与IEEE802．3标准有很多相似之处，但也存在一定的差别。以太网提供的服务对应于OSI参考模型的第一层和第二层，而IEEE802．3提供的服务对应于OSI参考模型的第一层和第二层的信道访问部分（即第二层的一部分）。IEEE802．3没有定义逻辑链路控制协议，但定义了几个不同物理层，而以太网只定义了一个。

IEEE802．3的每个物理层协议都可以从三方面说明其特征，这三方面分别是LAN的速度、信号传输方式和物理介质类型。

不再是使用CSMA/CD（因为这个时候发送方和接收方不需要竞争信道）
前提条件：
发送和接收信道必须使用分离的网络介质；任两个节点间需配备专门的链路；网卡和网络交换机必须支持全双工方式
主要应用场合：
交换机到交换机的连接，它们之间通常有较远的距离；交换机到服务器的连接，以提高通往服务器链路的带宽；长距离节点间的连接

概念：速率达到或超过100Mb/s的以太网
在双绞线上传送100Mb/s基带信号的星型拓扑以太网，仍使用IEEE8023的CSMA/CD协议。100BASE-T以太网又称为快速以太网

快速以太网特点：
• MAC帧格式仍然是8023标准规定的（在相同的带宽以及相同的物理媒介的前提下，编码方案的不同可以改变数据传输速率）。
• 保持最短帧长不变，但讲一个网段的最大电缆长度减小到100m（总线型拓扑结构粗缆时最大电缆长度为500m，细缆时为185m，在传统以太网星型拓扑结构时主机或者网卡连接点跟集线器的端口之间的连接距离为100m）。
• 帧间时间间隔从原来的96微秒改为现在的096微秒。
• 三种物理层类型为100BASE-TX，100BASE-FX，100BASE-T4

100BASET和10BASET比较

曼彻斯特编码效率为1/2（传输一个01数据位，位中间要经过两次跳变），因此10BASE-T：20MHz x 1 x 1/2=10 （1代表1对发送线对）

100BASE-TX不用曼彻斯特编码的原因：
如果采用曼彻斯特编码的话意味着信号频率为200MH。200MHz对于五类双绞线在一百多米这个距离以内很难提供这么大的网络带宽。4B/5B编码方案不会出现连续的0或者1，会出现跳变，也就是不会出现直流分流
4B/5B编码：指的是4字节/5字节的局部光纤，即用5位数字表示4位数字，编码效率为
4/5=80%
因此125MHz x 1 x 80%=100

☆光信号传播的衰减比电信号传输衰减要小很多

8B/6T编码：
把4个数据位映射到3个信号状态（每一个是3进制的）。4个数据位的0,1状态组合有16种（2的4次方，几进制底数就为几，有几位幂就为几），3进制的3个状态组合为27种（3的3次方）
任何的一个4位的2进制的都会映射到唯一的3进制的3个信号状态里。截取同时时间的3个电平状态，单根线上的电压没有意义，必须要三根组合才能表示数据位
因此25MHz x 3 x 8/6 = 100

1,4是单独的信道，但是2和3是共享的信道，也就是在左→右发送数据的时候，因为2和3被占用，因此此时不能从右→左发送数据，所以不能实现全双工

支持全双工和半双工两种方式，使用8023协议规定的帧格式，在半双工方式下使用CSMA/CD协议，与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容（以太网的自适应技术）
物理层类型
• 1000BASE-X 基于光纤通道的物理层
1000BASE-SX SX表示短波长
1000BASE-LX LX表示长波长
1000BASE-CX CX表示铜线
• 1000BASE-T 使用4对5类线UTP（4对线都用）

之前说过，最短帧长度为64字节，在10M以太网中，可以保证传输时间为512微秒，但是到千兆以太网的时候，因为速率为10M以太网的100倍，因此一个帧的传输时间仅为512微秒的100分之一，这里的时间是端对端的广播延迟时间，如果时间大大缩短，那么传输距离也会大大缩短，如果不做特殊处理，那么千兆网的最远两个节点的距离仅为20m，不足以达到组网的距离。如果想让千兆以太网也能够达到网络的组网的跨距，有如下方法：

载波扩展
根本目的在于扩展网络的物理覆盖范围，由物理层控制，而帧填充是由链路层控制
共享式千兆时间槽增加到512B，10M和100M以太网都是64B。最小帧长度保持在64B
发送的数据帧超过512B，则无需载波扩展，若处于64B -- 512B之间，需要载波拓展

这种载波扩展如果发的帧很短，就需要增加很多字节的载波拓展，也就是信道上传输的无用的信息会增多，大大浪费了信道的资源，为了解决这个问题出现了以下方法：

帧突发
在一个突发期内有多个待发送的短帧，没有必要每个短帧都进行载波拓展
在发送数据帧的同时启动突发计时器
选择发送另一数据帧条件：存在待发送数据帧；突发定时器尚未失效
突发前的第一个数据帧需要载波扩展（如果第一个数据帧超过512字节那么不需要载波扩展），突发期间的第一个数据帧以后的短数据帧不需要，这些短帧搭便车，一次发送多个短帧，就不需要每个帧都进行载波拓展了
所有的发送数据帧长度之和不得超过1500字节

• 与10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同
• 不使用铜线而只使用光纤
• 只工作在全双工方式下
• 物理层类型
局域网物理层：10000Gb/s
可选广域网物理层：OC - 192/STM - 64（同步传输模块）
使10吉比特以太网的帧能够插入到OC - 192/STM - 64帧的有效载荷中，数据率为
995328Gb/s

以太网可以直接接入到远程的光网络通信接口上去，因此以太网的使用范围就更广泛了。以前的以太网只跟局域网内部链接，如果与外面的广域网连接的话需要通过路由器的专用接口（SDH接口，SONET接口，ATM接口等），现在以太网交换机不通过路由器也可以接到广域网上

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