01以太网设备硬件入门

以太网硬件入门技术培训中心2009-09修订记录2修订日期修订版本修订描述作者2009-05-29V1.0初稿完成；公开级文档徐立欢2009-09-04V1.1添加备注徐立欢学习目标理解以太网传输介质及接口类型理解以太网相关硬件术语掌握以太网硬件排错方法课程内容第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查4以太网传输介质有线传输介质双绞线光纤同轴电缆（较少使用）无线传输介质空气5双绞线概念概念双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，在局域网中常用双绞线4对双绞线组成的。6双绞线分类非屏蔽双绞线绝缘套管中无屏蔽层价格低廉，用途广泛屏蔽双绞线绝缘套管中外层由铝铂包裹，以减小辐射价格相对较高，高要求场合应用7双绞线标准CAT-1/2/3/41/2/3/4类双绞线，目前已淘汰CAT-55类双绞线，可用于100M以太网传输CAT-5e/6超5类/6类双绞线，可用于1,000M以太网传输CAT-6A超6类双绞线，可用于10,000M以太网传输CAT-77类双绞线，可用于更高标准（大于等于10,000M）以太网传输必须为屏蔽线8双绞线接口类型与线序标准接口类型RJ-45水晶头线序标准568B•橙白--1，橙--2，绿白--3，蓝--4，蓝白--5，绿--6，棕白--7，棕—8568A•绿白--1，绿--2，橙白--3，蓝--4，蓝白--5，橙--6，棕白--7，棕--89直通双绞线与交叉双绞线直通双绞线（正线）双绞线两端都采用同一线序标准（568A或568B）制作通常用于异构设备互连•PC连接交换机•PC连接路由器•交换机连接路由器交叉双绞线（反线）双绞线一端采用568A线序标准，另一端采用568B线序标准通常用于同构设备互连•PC连接PC•交换机连接交换机•路由器连接路由器翻转双绞线双绞线一端采用任意线序，另一端线序完全相反用于网络设备console管理（不能用于数据传输）10AutoMDI/MDIX概述双绞线线序自适应自动检测连接到自己接口上的双绞线类型（直通线或交叉线），并自动进行调节免去同构设备必须使用交叉线，异构设备必须使用直通线的烦恼功能支持情况锐捷所有交换机锐捷绝大部分路由器(RSR20-14的F0/2接口不支持)11直通双绞线与交叉双绞线图例图例10/100M网络使用1、3、2、6传输数据1000M网络使用全部8根线缆传输数据1281水晶头铜片面向自己且向上双绞线制作实验实验物品双绞线2根RJ-45水晶头6个压线钳1把双绞线测试仪1个制作步骤制作直通双绞线1根制作交叉双绞线1根使用测试仪测试双绞线的联通性13光纤概述光纤概述一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递光缆概述光缆一般由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成14光纤分类单模光纤当光纤的几何尺寸可以于光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，一般为5~10um，光纤只允许一种模式在其中传播，单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量、长距离的光纤通信多模光纤多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为50um、62.5um；光信号是以多个模式方式进行传播的；多模光纤仅用于较小容量、短距离的光纤传输通信15光纤跳线带有连接器与保护层的光纤一般被称为光纤跳线光纤跳线颜色分类黄色：单模光纤橙色：多模光纤光纤跳线连接器分类SC-FCLC-STLC-LC……16光纤接口类型SCLCSTFCMT-RJ（淘汰）17光电转换器概述将光纤介质转换成铜线接入将铜线转换成光纤介质接入俗称：光猫、光电收发器18光纤终端盒概述光纤与光纤的熔接、光纤与尾纤的熔接以及光连接器的交接光纤及其元件提供机械保护和环境保护提供光缆终端的安放和余端光纤存储的空间19光纤连接互连示意图设备一侧接口类型多为SC或LC终端盒一侧多为ST或FC2016芯多模光缆接口类型SC或LC接口类型多为ST或FC500米光纤终端盒光纤跳线双绞线课程内容第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查21常见以太网设备接口-固化接口/扩展插槽固化接口10/100M自适应电口10/100/1000M自适应电口扩展插槽10/100M自适应电口10/100/1000M自适应电口100M光纤接口1000M光纤接口堆叠接口2210/100M10/100/1000M扩展插槽扩展模块常见以太网设备接口-GBICGBIC接口（GigaBitrateInterfaceConverter）传输标准：1,000M连接GBIC模块（逐渐被淘汰）常用GBIC模块23GBIC接口模块型号介质类型传输距离接口类型GBIC-GT双绞线100MRJ-45GBIC-SX多模光纤550MSCGBIC-LX多模光纤550MSC单模光纤10KMSC注：1.上表中GBIC-GT不支持自适应2.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。常见以太网设备接口-SFPSFP接口（SmallFormfactorPluggable）传输标准：1,000M连接Mini-GBIC模块常用Mini-GBIC模块24SFP接口模块型号介质类型传输距离接口类型Mini-GBIC-GT双绞线100MRJ-45Mini-GBIC-SX多模光纤550MLCMini-GBIC-LX多模光纤550MLC单模光纤10KMLCMini-GBIC-ZX-50单模光纤50KMLCMini-GBIC-ZX-80单模光纤80KMLC注：1.上表中Mini-GIBC-GT不支持自适应2.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。3.短距离使用长距模块时需加光衰常见以太网设备接口-XENPAKXENPAK接口传输标准：10,000M连接XENPAK模块（逐渐被淘汰）常用XENPAK模块25XENPAK接口模块型号介质类型传输距离接口类型10GBASE-SR多模光纤300MSC10GBASE-LR多模光纤300MSC单模光纤10KMSC10GBASE-ER单模光纤40KMSC注：1.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。2.短距离使用长距模块时需加光衰常见以太网设备接口-XFPXFP接口传输标准：10,000M连接XFP模块常用XFP模块26模块型号介质类型传输距离接口类型10GBASE-SR-XFP多模光纤300MLC10GBASE-LR-XFP多模光纤300MLC单模光纤10KMLC10GBASE-ER-XFP单模光纤40KMLCXFP接口注：1.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。2.短距离使用长距模块时需加光衰课程内容第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查27以太网设备接口复用概述接口复用是指在同一台设备中，某些不同类型的接口同一时刻只能使用其中的一个提升设备接口的灵活性，降低用户成本通过配置命令决定使用哪种接口怎样判别接口复用不同接口但编号一致28复用接口模块化硬件设计概述模块化设计能提升设备的灵活性与扩展性模块化设计能方便的实现硬件冗余与更换简单模块化中低端设备，采用固化端口+扩展插槽方式设计盒式设备全模块化高端设备，引擎（控制中心）、线卡（端口接入）、电源、风扇全模块化箱式设备29网络设备硬件设计标准标准标准尺寸的网络设备应满足•宽为19英寸，约48.26cm•高为1U的倍数，1U约4.445cm•深未做规定规范网络设备的尺寸，是为了设备保持适当的尺寸以便放机柜上图例3019英寸19英寸1U2UPoE概述PowerOverEthernet，利用以太网双绞线传输数据信号的同时，还能为设备提供直流供电的技术相关概念PSE•供电端设备•PoE适配器、PoE交换机•一般通过双绞线4、5、7、8供电PD•受电端设备•AP、IP电话、网络摄像头•一般通过双绞线4、5、7、8受电31PoE（续）供电方式“中间跨接法”(Mid-Span),使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电,相应的EndpointPSE支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。“末端跨接法”(End-Span),是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。供电过程检测：PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af标准的受电端设备。PD端设备分类：当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。开始供电：在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源。供电：为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过15.4W的功率消耗。断电：若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。32交换容量交换容量网络设备接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量网络设备设计时决定的参数一般用于衡量盒式交换机或箱式交换机整机转发能力交换容量的衡量标准盒式交换容量大于等于“端口速率*端口数量*2”时，可实现全双工无阻塞转发数据箱式交换机整机交换容量等于“线卡交换容量*线卡数量”33背板带宽背板带宽线卡插槽和背板之间的接口带宽背板设计时决定的参数一般用于衡量箱式交换机的背板背板的衡量标准背板带宽大于等于“线卡交换容量*线卡数量*2”时，可实现全双工无阻塞转发数据34面向十万兆平台的交换机由来S8610计算例背板：3.2T（设计时决定）线卡数量：8每线卡最大交换容量=3.2T/8/2=0.2T100G接口要求的交换容量=0.1T*2=0.2T每线卡至少可以保证1个100G接口的全双工无阻塞转发35以太网包转发速率计算概念以太网接口每秒转发报文的个数，又叫端口吞吐量单位：pps（packetpersecond）端口线速度在物理介质上的最大速度传输，由传输标准所决定，例如1000M以太网帧开销帧间隙：96/8=12字节同步信号：64/8=8字节36帧间隙同步信号DMACSMACTYPE/LENCRCDATA帧间隙同步信号DMACSMACTYPE/LENCRCDATA96比特64比特6字节6字节46—1500字节2字节4字节以太网802.3的帧结构以太网包转发速率计算（续）包转发速率计算公式最大包转发速率=端口线速度/8/（最小帧长+开销）,例：1000M端口的最大包转发速率=1000/8/(64+20)≈1.488Mpps包转发速率随着帧长度的增加而降低网络设备开启一定功能后可能会导致包转发速率下降线速转发条件实际包转发速率=所有接口分别乘以接口的最大包转发速率的总和包转发速率计算例：S2628G的线速包转发速率=24*0.1488+4*1.488≈9.6Mpps，S2628G的实际包转发速率=9.6Mpps，所以S2628G可以线速转发数据RSR10-02的线速包转发速率=2*0.1488≈0.298Mpps=298Kpps，RSR10-02的实际包转发速率=260Kpps，所以RSR10-02接近线速转发能力37课程内容第一章以太