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區域網設計/乙太網上的高階功能

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乙太網上的高階功能

自動協商

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自動協商是一個即插即用功能:當網路卡連線到網路時,它會透過特定的編碼傳送脈衝,以嘗試確定網路特性

  • 模式:半雙工或全雙工(在雙絞線上);
  • 傳輸速度:從最高速度開始,一直到最低速度(在雙絞線和光纖上)。
協商順序
  • 1 Gb/s 全雙工
  • 1 Gb/s 半雙工
  • 100 Mb/s 全雙工
  • 100 Mb/s 半雙工
  • 10 Mb/s 全雙工
  • 10 Mb/s 半雙工

自動協商只有在站點連線到另一個主機或橋接器時才有可能:事實上,集線器以固定速度工作,因此它們無法協商任何內容。如果在過程中另一方沒有響應,則協商站點假定它連線到集線器 → 它會自動將模式設定為半雙工。

如果使用者手動配置自己的網路卡始終以全雙工模式工作,停用自動協商功能,當他連線到橋接器時,後者沒有收到對方的回覆,假定連線到集線器,並設定半雙工模式 → 主機認為可以在通道上同時傳送和接收,而橋接器認為這是共享通道上的衝突 → 橋接器檢測到很多實際上不存在的衝突,並錯誤地丟棄很多幀 → 每個丟棄的幀都由 TCP 錯誤恢復機制恢復,但這非常慢 → 網路訪問速度非常慢。特定橋接器埠上的碰撞計數器值很高是此問題的症狀。

增加最大幀大小

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原始乙太網規範定義

  • 最大幀大小:1518 位元組;
  • 最大有效載荷大小(MTU):1500 位元組。

然而,在某些情況下,使用比普通幀更大的幀是有用的

小型巨型幀

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小型巨型幀是幀的大小超過乙太網原始規範定義的 1518 位元組的最大大小,這是因為插入了新的資料鏈路層報頭,以傳輸有關幀的附加資訊

在小型巨型幀中,最大有效載荷大小(例如 IP 資料包)保持不變 → 路由器在接收小型巨型幀時,在重新生成資料鏈路層時,可以將有效載荷封裝到正常的乙太網幀中 → 連線支援不同最大幀大小的區域網不是問題。

IEEE 802.3as 標準(2006)建議將最大幀大小擴充套件到 2000 位元組,同時保持 MTU 大小不變。

巨型幀

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巨型幀是幀的大小超過乙太網原始規範定義的 1518 位元組的最大大小

  • 迷你巨型幀:MTU 大小等於 2500 位元組的幀;
  • 巨型幀(或 'Giant' 或 'Giant Frames'):MTU 大小高達 9 KB 的幀;

這是因為將更大的有效載荷封裝起來以

  • 傳輸儲存資料:通常,儲存資料的基本單元太大,無法在一個乙太網幀中傳輸
  • 減少報頭開銷,在以下方面
    • 節省位元組:它並不十分顯著,尤其是考慮到當今網路中可用的高頻寬;
    • 處理能力對於 TCP 機制(序列號,計時器等):每個 TCP 資料包都會觸發一個 CPU 中斷。

如果使用巨型幀的區域網連線到未使用巨型幀的區域網,所有巨型幀將在 IP 層被分割,但從效能的角度來看,IP 分割並不方便→巨型幀在特定範圍內的獨立網路中使用。

TCP 解除安裝

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具有 **TCP 解除安裝** 功能的網絡卡可以自動地將多個 TCP 負載動態地壓縮到單個 IP 資料包中,然後再將其傳送到作業系統(序列號和其他引數由網絡卡內部處理)→ 作業系統不需要處理多個小資料包並觸發大量中斷,而是看到一個更大的 IP 資料包,並且可以一次性讓 CPU 處理它→ 這減少了 TCP 機制帶來的開銷。

具有 **乙太網供電** (PoE) 功能的網橋能夠透過乙太網線纜(僅限雙絞線對)為裝置分配電力(最高几十瓦),連線具有中等功率需求的裝置(VoIP 電話、無線接入點、監控攝像頭等),避免了額外的電力線纜。

非 PoE 裝置可以連線到 PoE 插座。

  • 功耗:PoE 網橋消耗的電力要多得多(例如,48 個埠,每個埠 25 W,總共消耗 1.2 kW),並且比傳統網橋更昂貴;
  • 服務連續性:PoE 網橋故障或停電會導致電話停止工作,而電話在緊急情況下是一種重要的服務→ 需要設定不間斷電源 (UPS),但 UPS 不僅要為傳統電話提供電力,還要為整個資料基礎設施提供電力。
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