以太网技术培训胶片

1网络技术培训之以太网技术讲解技术支持部宽带产品线2001/112主要内容以太网物理层以太网数据链路层以太网交换机VLAN生成树协议二层组播千兆以太网其他各种高级技术本课程主要内容3以太网起源起源起源与Xerox公司的一个实验网，该网络的经验是Xerox,DEC,Intel1980年提出的以太网建议的基础。目标简明和成本低寻址灵活公平高速稳定和低延迟起源和目标4物理层（一）10BASE210BASE510BASE-T100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T4100BASE-T2物理层标准5物理层（二）一.任一时刻只能接收或发送二.采用CSMA/CD访问机制三.物理上有距离限制半双工物理层6物理层（三）一.同一时刻可以发送和接收二.最大吞吐量达到双倍速率三.从根本上消除了半双工的物理距离限制全双工物理层7物理层（四）集线器——I类1.可以连接不同的物理介质2.相当于一条高速总线，使用CSMA/CD方式工作。8物理层（五）集线器——II类与I类不同的是，它只能连接一种类型的物理线路，并针对该线路进行了优化，效率较高。9自动协商（一）目前存在的以太网运行情况有多种组合，如果按照实际情况配置，非常不方便，通过自动协商，可以让局域网设备自动配置运行方式，避免复杂的手工配置。双工方式运行速率全双工半双工10M100M1000M10G10自动协商（二）双绞线物理链路在空闲的时候以周期16ms发送脉冲，如果在这16ms中间插入周期更小1.6ms的脉冲，两端设备也能够辨认。于是，我们可以使用1.6ms的脉冲来携带自动协商信息。自动协商实现基础16ms每个大脉冲插入16小脉冲11自动协商（三）系统加电的时候，检测自动协商标志，如果允许，则从配置寄存器读出支持模式标志，编码后通过空闲脉冲发送出去。发送出去的编码格式称为基页。如果接收到对方的基页，则跟自己发送的基页比较，找出支持能力的交集，选取最优组合运行。编码支持能力双工模式运行速率流量控制…...101001010111000101001101010101…...12自动协商（四）根据通常情况下运行效率最好的原则选择最优组合。在本例中，交换机和PC将以100M全双工模式运行。协商原则运行速率双工模式100M10M全双工半双工运行速率双工模式100M10M全双工半双工13自动协商（五）图中各PC机安装了10/100M自适应网卡，交换机和HUB都支持自动协商，请问：1.PCA和交换机之间工作在什么方式？2.PCB和HUB之间工作在什么方式？3.HUB和交换机之间工作在什么方式？总结与思考14数据链路层（一）数据链路层内部分为LLC和MAC子层：LLC给网络层提供一个统一逻辑视图。MAC针对不同的物理层提供不同的访问方式，但提供给LLC子层一个统一的接口。网络层数据链路层物理层LLC子层MAC子层数据链路层位置和结构15数据链路层（二）LLC层提供三种服务：1.面向连接的可靠数据传输；2.无连接的不可靠数据传输；3.带确认的可靠数据报传输。根据SAP来决定上层的进程。LLC子层MAC子层LLC子层——帧结构和服务DSAPSSAPControl8bit8bit8/16bitDMACSMACLengthLLCDATA/FCSIEEE802.3帧结构16数据链路层（三）LLC层维护一张以DSAP为索引的函数列表，每接收到一个数据包，以DSAP为索引调用相应的函数，该函数把数据包挂到相应接收队列。LLC子层——数据的上层分发…...函数列表OnReceivedData_IP(Length,PDU)OnReceivedData_IPX(Length,PDU)OnReceivedData_NetBEUI(Length,PDU)OnReceivedData_05(Length,PDU)OnReceivedData_06(Length,PDU)……….126SSAPControl17数据链路层（四）针对不同的物理介质提供不同的MAC层面来访问。针对不同的双工模式，Ethernet划分为半双工MAC和全双工MAC。MAC子层——位置LLC子层TokenRingMACEthernetMACFDDIMACHalfDuplexMACFullDuplexMAC18数据链路层（五）半双工MAC跟物理层之间至少有六种信号：接收数据线发送数据线接收数据指示发送数据指示载波侦听冲突发生MAC子层——半双工MAC（CSMA/CD）HalfDuplexMACPhysical_Layer数据线指示信号冲突和检测信号19数据链路层（六）半双工MAC跟物理层之间至少四有种信号：接收数据线发送数据线接收数据指示发送数据指示MAC子层——全双工MACHalfDuplexMACPhysical_Layer数据线指示信号20数据链路层（七）Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type值含义Length/T1500Length/T=1500代表了该帧的类型代表了该帧的长度跟IEEE802.3完全兼容，如果Length/Type1500，则该帧就是802.3帧，否则有类型直接指示上层模块。21数据链路层（八）总结与思考图中路由器跟一台PC通过CAT5线连接，但没法正常通信，在路由器上运行SHOWINT命令，提示物理层活动（UP），但线路协议（LINEPROTOCOL）处于DOWN状态。请问，最可能的原因是什么，应该怎么解决？22以太网交换机（一）……...RXTXRXTX接收缓冲区发送缓冲区高速背板总线物理接口交换机工作过程：1.接收数据并缓冲；2.缓冲发送的数据；3.利用总线完成接口交换。CAUTION：发送缓冲区要比接收缓冲区大。交换机基础结构23以太网交换机（二）纵横式：传统的PBX交换结构宽总线：提高时钟频率和总线宽度，来提高速率无阻塞网络：一些交换网络结构，比如Banyan等，能实现线速转发。线速转发条件：背板总线速率=端口速率*端口数交换机背板总线结构......Banyan24以太网交换机（三）交换机维持一个CAM（ContextAddressMemory）数据结构，这个数据结构来决定交换机的转发过程。在学习过程中，每接收到一个MAC帧，则剥取源MAC建立CAM项，然后向所有端口转发该帧。交换机工作过程——学习MAC出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0005..{1}{2}{3}..25以太网交换机（四）交换机接收到数据帧后，根据目的地址查询CAM，找到出口后，把数据包从该出口集合发送出去。在单播的情况下，出口列表集合只有一个元素，但在多播情况下，出口列表集合就可能不只一个元素。CAUTION：多播情况下，CAM表项的建立不是通过学习得到的，而是通过IGMP窥探，CGMP等协议获得的。交换机工作过程——转发1234.ABCD.00011234.ADCB.0005MAC出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0005..{1}{2}{3}..26以太网交换机（五）交换机把接收到的整个数据包缓存，检查数据包长度，进行CRC校验，然后查询CAM表进行转发。提高了可靠性，可以让错误数据包提前过滤掉，但速度上有折扣。交换方式——存储转发27以太网交换机（六）交换机接收数据包的时候，只要接收完头部信息，马上查询CAM表，根据结果立即进行转发。大大提高了转发速率，但有可能转发一些错误数据包。交换方式——直通方式（CutThrough）...28以太网交换机（七）交换机接收完数据包的前64字节（一个最端帧长度），然后根据头信息查表转发。结合了直通方式和存储转发方式的优点。交换方式——碎片隔离(Frag-Free)...6429以太网交换机（八）有些情况下需要比交换机支持的最大端口速率还大的高速链路，这个时候就可以把多条相同性质的链路逻辑聚合成一条高速链路。聚合条件：1.各分离的链路速率相同；2.各分离的链路必须是全双工链路；3.各分离的链路两端参数一致，比如流量控制；4.各分离的链路速率不能小于100M。主干链路解决方案——链路聚合30以太网交换机（九）图中三个低端交换机连接了上百终端，这些终端来访问跟核心交换机A连接的服务器，而核心交换机A和B仅仅提供100M口。请问：1.该如何解决两个核心交换机之间的瓶颈？2.如果客户跟服务器之间的数据传输需要保持顺序，您的解决方案能满足要求吗？总结与思考…...…...…...31VLAN（一）VLAN基本概念划分VLAN的目的：1.抑制广播2.安全性考虑3.管理方便VLAN划分方式：1.基于端口2.基于MAC地址3.基于第三层协议4.基于组播组5.基于IP地址影射6.基于策略32VLAN（二）划分方式——基于端口可以通过配置的形式明确指定端口所属的VLAN。特点：1.配置简单2.含义明确3.与实际联系紧密4.应用广泛33VLAN（三）划分方式——基于MAC地址通过MAC地址指定端口的VLAN，需要TFTP服务器和TFTP客户端的支持。特点：1.安全性高2.配置比较烦琐1234.ABCD.00011001234.ABCD.00022001234.ABCD.00031001234.ABCD.0004200..TFTP1234.ABCD.00011234.ABCD.000334VLAN（四）跨越交换机的VLAN实际应用中，VLAN往往跨越多个交换机。这时候，需要交换机的某些端口有特殊的能力。请思考：跨越交换机的VLAN如何正确的通信？1234.ABCD.00011234.ABCD.000335VLAN（五）交换机间链路——TRUNK两个交换机间用来传递VLAN通信的链路称为TRUNK。在TRUNK上传输的帧携带VLANID，用来正确的区分帧所属的VLAN。1234.ABCD.00011234.ABCD.0003TRUNK36VLAN（六）802.1q帧格式在TRUNK上传输这种类型的帧，对端交换机根据802.1q中的VLANID来区分正确的VLAN,然后向该VLAN包含的端口转发.D_AddrS_Addr802.1qL/TDATATYPEPRI/CFI/VIDNAMEVLUETYPEPRICFIVID8100优先级用于环形结构网络VLANID37VLAN（七）交换机端口类型和交换机间链路类型端口类型类型含义VLAN知晓非VLAN知晓能接收包含VLANID帧的端口,常用作交换机间连接不能识别VLANID帧,用来连接终端链路类型类型含义TRUNKACCESS混合交换机间链路,传输的帧携带VLAN信息,如果在该链路上接收到不包含VLAN信息的帧,则按照配置动作.不能识别包含VLANID的帧,连接终端.既能识别标记帧,有能接收非标记帧,有一个默认VLAN用于接收到的非标记帧.38VLAN（八）简单例子VLAN10VLAN20在这个网络结构中,哪些链路是TRUNK,哪些链路是ACCESS?哪些端口必须是VLAN知晓的,哪些端口不必是VLAN知晓的?假设PC1发送了一个广播包,哪些PC能接收到?39VLAN（九）VLAN聚合——基本概念可以把多个VLAN聚合成一个Super_VLAN，这样广播抑制在Sub_VLAN里面，而在网络层则只有Super_VLAN一个视图。好处：节省网络层地址。40VLAN（十）VLAN聚合——通信过程1.PC1有一个数据包向PC2发送，则先用ARP解析PC2IP地址；2.交换机LSW3运行ARP代理，把ARP请求转发到另外一个Sub_VLAN中；3.PC2回应ARP响应，ARP代理转发给PC1；4.建立网络层连接，通信开始。41VLAN（十一）VLAN聚合——限制如果位于一个Super_VLAN内的计算机运行基于广播或组播的高层应用，则这些应用被限制在Sub_VLAN中。CAUTION：使用VLAN聚合的时候，应仔细分析高层应用，在没有基于组播或广播的应用时，VLAN聚合才可以使用。42VLAN（十二）VLAN间路由V