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第一部分 以太网简介2

第1章 以太网发展史2

1.1 以太网的历史2

1.1.1 Aloha网络3

1.1.2 以太网的发明3

1.2 再造以太网4

1.2.1 双绞线介质以太网5

1.2.2 100Mbit/s的以太网5

1.2.3 1000 Mbit/s的以太网6

1.2.4 10 Gbit/s、40 Gbit/s和100 Gbit/s的以太网6

1.2.5 以太网新特性6

1.3 以太网交换机7

1.4 以太网的未来7

第2章 IEEE以太网标准8

2.1 以太网标准的进化史8

2.2 以太网介质标准10

2.2.1 IEEE补充标准10

2.2.2 草案标准11

2.2.3 DIX标准和IEEE标准的区别11

2.3 IEEE标准组织11

2.3.1 OSI 7层结构12

2.3.2 OSI模型中的IEEE子层13

2.4 合规级别14

2.5 IEEE介质系统标识符15

2.5.1 10 Mbit/s介质系统15

2.5.2 100 Mbit/s介质系统16

2.5.3 1000 Mbit/s介质系统17

2.5.4 10 Gbit/s介质系统18

2.5.5 40 Gbit/s介质系统18

2.5.6 100 Gbit/s介质系统18

第3章 以太网系统19

3.1 以太网的四个基本元素19

3.1.1 以太网帧20

3.1.2 介质访问控制协议21

3.1.3 硬件23

3.2 网络协议和以太网25

3.2.1 尽力传递25

3.2.2 网络协议设计26

3.2.3 协议封装27

3.2.4 IP协议和以太网地址27

3.3 展望29

第4章 以太网帧和全双工模式30

4.1 以太网帧31

4.1.1 帧头32

4.1.2 目的地址32

4.1.3 源地址33

4.1.4 Q标签34

4.1.5 信封前缀和后缀34

4.1.6 类型／长度域35

4.1.7 数据域36

4.1.8 FCS域36

4.1.9 结束帧检测36

4.2 全双工介质访问控制37

4.2.1 全双工操作37

4.2.2 全双工操作效用38

4.2.3 配置全双工操作38

4.2.4 全双工介质支持39

4.2.5 全双工介质段长度39

4.3 以太网流控制40

4.4 高层协议和以太网帧42

4.4.1 多路复用数据帧42

4.4.2 IEEE逻辑链路控制42

4.4.3 LLC子网络访问协议43

第5章 自动协商45

5.1 自动协商协议的发展45

5.2 自动协商的基本概念46

5.3 自动协商信号48

5.4 自动协商操作51

5.4.1 并行探测53

5.4.2 并行探测操作53

5.4.3 并行探测和双工不匹配54

5.4.4 自动协商完成时间54

5.5 自动协商和布线问题55

5.5.1 限制3类电缆上的以太网速度56

5.5.2 电缆问题和千兆以太网自动协商56

5.5.3 交叉电缆和自动协商56

5.6 1000BASE-X自动协商57

5.7 自动协商命令58

5.8 自动协商调试58

5.8.1 一般调试信息59

5.8.2 调试工具和命令59

5.9 制定链路配置策略61

5.9.1 企业网络的链路配置策略61

5.9.2 手动配置带来的问题62

第6章 以太网供电63

6.1 以太网供电标准63

6.1.1 PoE标准目标64

6.1.2 以太网电源支持的设备64

6.1.3 PoE带来的益处64

6.2 PoE设备角色65

6.3 PoE类型参数66

6.4 PoE操作67

6.4.1 电力检测67

6.4 2 电力归类67

6.4.3 链路电力保持69

6.4.4 电源错误监控69

6.5 PoE和电缆对69

6.6 PoE电力管理72

6.6.1 PoE电力需求73

6.6.2 PoE端口管理73

6.6.3 PoE监测和电力监管73

6.7 供应商扩展标准74

6.7.1 思科的UPoE74

6.7.2 美高森美的EEPoE74

6.7.3 HDBaseT供电（POH）75

第二部分 以太网介质系统78

第7章 以太网介质信号和节能以太网78

7.1 介质独立接口79

7.2 以太网PHY组件80

7.3 以太网信号编码81

7.3.1 基带信号问题81

7.3.2 基带漂移和信号编码82

7.3.3 先进信号技术82

7.4 以太网接口82

7.5 节能以太网83

7.5.1 IEEE EEE标准84

7.5.2 EEE操作85

7.5.3 EEE操作对延迟的影响87

7.5.4 EEE节能87

第8章 10 Mbit/s以太网89

8.1 10BASE-T介质系统89

8.1.1 10BASE-T以太网接口90

8.1.2 信号极性和极性倒置90

8.1.3 10BASE-T信号编码90

8.1.4 10BASE-T介质组件91

8.1.5 将基站接入10BASE-T以太网92

8.1.6 10BASE-T链路完整性测试93

8.1.7 10BASE-T配置向导93

8.2 光纤介质系统（10BASE-F）94

8.2.1 新旧光纤链路段94

8.2.2 10BASE-FL信号组件95

8.2.3 10BASE-FL以太网接口95

8.2.4 10BASE-FL信号编码95

8.2.5 10BASE-FL介质组件95

8.3 10BASE-FL光纤特性95

8.3.1 备选10BASE-FL光纤电缆96

8.3.2 光纤连接器96

8.3.3 连接10BASE-FL以太网段97

8.3.4 10BASE-FL链路完整性测试97

8.3.5 10BASE-FL配置向导98

第9章 100 Mbit/s以太网99

9.1 100BASE-X介质系统99

9.2 快速以太网双绞线介质系统（100BASE-TX）100

9.2.1 100BASE-TX信号组件100

9.2.2 100BASE-TX以太网接口100

9.2.3 100BASE-TX信号编码101

9.2.4 100BASE-TX介质组件103

9.2.5 100BASE-TX链路完整性测试104

9.2.6 100BASE-TX配置向导104

9.3 快速以太网光纤介质系统（100BASE-FX）104

9.3.1 100BASE-FX信号组件105

9.3.2 100BASE-FX信号编码105

9.3.3 100BASE-FX介质组件105

9.4 100BASE-FX光纤特性107

9.4.1 备选100BASE-FX光纤电缆107

9.4.2 100BASE-FX链路完整性测试107

9.4.3 100BASE-FX配置向导107

9.4.4 更长的光纤段108

第10章 千兆以太网109

10.1 千兆以太网双绞线介质系统（1000BASE-T）109

10.1.1 1000BASE-T信号组件109

10.1.2 1000BASE-T信号编码110

10.1.3 1000BASE-T介质组件112

10.1.4 1000BASE-T链路完整性测试113

10.1.5 1000BASE-T配置向导113

10.2 千兆以太网光纤介质系统（1000BASE-X）114

10.2.1 1000BASE-X信号组件114

10.2.2 1000BASE-X链路完整性测试114

10.2.3 1000BASE-X信号编码114

10.2.4 100BASE-X介质组件115

10.3 1000BASE-X光纤规格117

10.3.1 1000BASE-SX损耗预算117

10.3.2 1000BASE-LX损耗预算118

10.3.3 1000BASE-LX/LH长距离损耗预算119

10.4 1000BASE-SX和1000B ASE-LX配置向导119

10.5 差分延迟120

第11章 10千兆以太网122

11.1 10千兆标准架构122

11.2 10千兆以太网双绞线介质系统（10GBASE-T）124

11.2.1 10GBASE-T信号组件124

11.2.2 10GBASE-T信号编码125

11.2.3 10GBASE-T介质组件127

11.2.4 10GBASE-T链路完整性测试129

11.2.5 10GBASE-T配置向导129

11.2.6 10GBASE-T短距离模式129

11.2.7 10GBASE-T信号延迟130

11.3 10千兆以太网短铜电缆介质系统（10GBASE-CX4）130

11.4 10千兆以太网短铜直连电缆介质系统（10GSFP＋Cu）131

11.4.1 10GSFP＋Cu信号组件132

11.4.2 10GSFP＋Cu信号编码133

11.4.3 10GSFP＋Cu链路完整性测试133

11.4.4 10GSFP＋Cu配置向导133

11.5 10千兆以太网光纤介质系统134

11.6 10 Gbit/s光纤介质规范137

11.7 10千兆广域网PHY138

第12章 40千兆以太网139

12.1 40 Gbit/s以太网架构140

12.2 40千兆以太网双绞线介质系统（40GBASE-T）143

12.3 40千兆以太网短铜电缆介质系统（40GBASE-CR4）144

12.3.1 40GBASE-CR4信号组件145

12.3.2 40GBASE-CR4信号编码146

12.4 QSFP＋连接器和多个10 Gbit/s接口147

12.5 40千兆以太网光纤介质系统148

12.5.1 40 Gbit/s光纤介质规范150

12.5.2 40GBASE-LR4光波长152

12.5.3 40千兆扩展域153

第13章 100千兆以太网154

13.1 100 Gbit/s以太网架构154

13.2 100千兆以太网双绞线介质系统157

13.3 100千兆以太网短铜电缆介质系统（100GBASE-CR10）158

13.4 100千兆以太网光纤介质系统160

13.4.1 用于100千兆以太网的思科CPAK模块162

13.4.2 100千兆光纤介质规范162

第14章 400千兆以太网166

14.1 400 Gbit/s以太网研究团队166

14.2 400 Gbit/s操作提案167

第三部分 搭建一个以太网系统170

第15章 结构化布线170

15.1 结构化布线系统171

15.2 ANSI/TIA/EIA布线标准171

15.2.1 专有布线系统问题的解决172

15.2.2 ISO与TIA标准172

15.2.3 ANSI/TIA结构化布线规范的文档内容173

15.2.4 结构化布线标准的组成元素173

15.2.5 星状拓扑结构174

15.3 双绞线分类176

15.3.1 最小布线配置推荐177

15.3.2 以太网及分类系统177

15.4 水平布线178

15.4.1 水平向通道以及基础链路178

15.4.2 布线及组件规范180

15.4.3 5类及5e类电缆测试及调整180

15.5 电缆管理180

15.5.1 识别电缆和组件181

15.5.2 1级标号方案181

15.5.3 记录布线系统182

15.6 搭建电缆系统183

第16章 双绞线电缆与连接器185

16.1 水平电缆段组件185

16.2 双绞线电缆186

16.2.1 双绞线的信号串扰187

16.2.2 双绞线的组建188

16.2.3 双绞线安装实践190

16.3 8针（RJ45类型）连接器190

16.4 四对双绞线电缆布线机制191

16.4.1 正极线和负极线191

16.4.2 色标191

16.4.3 接线顺序192

16.5 模块化跳接线板194

16.6 工作区电源插座195

16.7 双绞线跳接电缆195

16.7.1 双绞线跳接电缆质量195

16.7.2 电话级跳接电缆196

16.7.3 双绞线以太网和电话信号196

16.8 设备电缆196

16.8.1 50针连接器和25对电缆197

16.8.2 25对电缆口琴形连接器197

16.9 制作双绞线跳接电缆197

16.10 以太网信号分频201

16.10.1 10BASE-T和100BASE-T交叉电缆202

16.10.2 四对交叉电缆203

16.10.3 自动协商机制和MDIX故障204

16.10.4 识别交叉电缆204

第17章 光纤电缆和连接器205

17.1 光纤电缆205

17.1.1 光纤芯直径206

17.1.2 光纤模式206

17.1.3 光纤带宽207

17.1.4 光纤损耗预算208

17.2 光纤连接器209

17.2.1 ST连接器210

17.2.2 SC连接器210

17.2.3 LC连接器211

17.2.4 MPO 连接器211

17.3 搭建光纤电缆212

17.4 光纤系统中的信号分频213

第四部分 以太网交换机和网络设计218

第18章 以太网交换机218

18.1 交换机的基本功能219

18.1.1 网桥和交换机219

18.1.2 什么是交换机219

18.2 以太网交换机的操作220

18.2.1 地址学习221

18.2.2 流量过滤222

18.2.3 帧洪泛223

18.2.4 广播和多播通信223

18.3 交换机组合224

18.3.1 转发循环224

18.3.2 生成树协议226

18.4 交换机性能问题230

18.4.1 数据包转发性能231

18.4.2 交换机端口内存231

18.4.3 交换机CPU和RAM231

18.4.4 交换机规范231

18.5 交换机的基本特性234

18.5.1 交换机的管理234

18.5.2 数据包镜像端口234

18.5.3 交换机流量过滤器235

18.5.4 虚拟局域网236

18.5.5 802.1 Q标准的多生成树协议237

18.5.6 服务质量（QoS）238

第19章 利用以太网交换机进行网络设计239

19.1 网络设计中使用交换机的优点239

19.1.1 网络性能的提高239

19.1.2 交换机层次和上行速率240

19.1.3 上行速率和交通拥堵241

19.1.4 多台对话242

19.2 交换机流量瓶颈243

19.3 交换机的网络永续性246

19.4 路由器248

19.4.1 路由器的运行和使用248

19.4.2 路由器或桥接器249

19.5 具有特殊功能的交换机250

19.5.1 多层交换机250

19.5.2 接入交换机250

19.5.3 堆栈交换机251

19.5.4 工业以太网交换机251

19.5.5 无线交换机252

19.5.6 互联网服务供应商交换机252

19.5.7 城域以太网252

19.5.8 数据中心交换机253

19.6 高级交换机的特性255

19.6.1 流量检测255

19.6.2 sFlow和NetFlow255

19.6.3 以太网供电256

第五部分 性能和故障排查258

第20章 以太网性能258

20.1 以太网信道的性能258

20.1.1 半双工以太网信道的性能259

20.1.2 关于半双工以太网性能的长期谬见259

20.1.3 半双工以太网信道性能的模拟261

20.2 测量以太网性能263

20.2.1 监测时标264

20.2.2 数据吞吐量与带宽266

20.3 最优性能的网络设计268

20.3.1 交换机和网络带宽268

20.3.2 网络带宽的增长268

20.3.3 应用需求的变化269

20.3.4 未来的设计趋势269

第21章 网络故障诊断与维修270

21.1 可靠的网络设计270

21.2 网络文档272

21.2.1 设备手册272

21.2.2 系统监控与基线273

21.3 问题解决模型273

21.4 问题检测274

21.5 问题分离276

21.5.1 决定网络路径276

21.5.2 复制症状276

21.5.3 二分搜索分离法277

21.6 双绞线系统问题解决277

21.6.1 双绞线问题解决用到的工具277

21.6.2 常见的双绞线问题278

21.7 光纤系统的问题解决280

21.7.1 解决光纤系统问题的工具281

21.7.2 常见的光纤问题281

21.8 解决数据连接的问题282

21.8.1 收集数据链路信息282

21.8.2 用探针收集信息282

21.9 网络层的问题解决283

第六部分 附录286

附录A 资源286

附录B 基于CSMA/CD的半双工工作方式295

附录C 外部收发器312

术语表328

作者简介339

封面介绍339