前言　　xv
第一部分　以太网简介
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
1.2.2　100 Mbit/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UPoE　　74
6.7.2　美高森美的EEPoE　　74
6.7.3　HDBaseT供电（POH）　　75
第二部分　以太网介质系统
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1000BASE-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PHY　　138
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
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
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RAM　　231
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
18.5.5　802.1Q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NetFlow　　255
19.6.3　以太网供电　　256
第五部分　性能和故障排查
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
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