以太网-基础知识-华为

文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散1--Metro产品培训系列以太网基础知识文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散2◎了解以太网起源和基本技术◎理解以太网数据链路层及以太网帧格式◎理解以太网交换机的实现方法◎理解VLAN的含义及应用◎了解生成树的实现方式◎了解组播的实现方式课程目标经过该课程后，学员应该掌握以下内容：文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散3★以太网起源（原始社会）★HUB出现（奴隶社会）★L2出现（封建社会）★VLAN出现（资本主义社会）★L3出现（社会主义社会）★GE/10GE出现（共产主义社会）以太网社会发展简史为什么不把R3（路由器）做为一个社会阶段呢？文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散4以太网起源1、以太网起源和目标2、以太网基本技术－CSMA/CD3、以太网基本技术－物理介质（同轴电缆）★原始社会文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散5一、OSI七层模型编程思想，对等层通信，各层技术独立，各层设备独立二、计算机网络的发展/广域网和局域网协议1、1960’s–1970’s，大型机阶段-简单连接2、1970’s–1980’s，客户服务器阶段-基于网络的连接-LAN3、1980’s–至今，网络阶段-网络互接-WAN/MAN/LAN在第二和第三阶段中，必须有一种技术来把本地的许多计算机连接起来。这种技术就是所谓的局域网技术。三、以太网的地位属于局域网的范畴，定义的是物理层和数据链路层。概述文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散6OSI七层模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散7以太网起源：起源于Xerox公司的一个实验网，该实验网络的目的是把几台个人计算机以3M的速率连接起来。由于该实验网络的突出表现，DEC，Intel，Xerox三家公司最终在1980年发布了第一个以太网协议标准建议书。该建议书的核心思想是：在一个10M带宽的共享物理介质上，把最多1024个计算机和其他数字设备进行连接，当然，这些设备之间的距离不能太大（最大2.5公里）。以太网起源和目标文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散8以太网的目标：简明和成本低兼容性：对网络层协议的兼容性。寻址灵活：应该有一种机制来确定网络中的一台计算机、全部计算机或一组计算机－MAC地址。公平高速：各个终端应该公平的享有带宽－CSMA/CD，高速－数据链路层－无连接，尽力传送-“best－effort”以太网起源和目标文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散9以太网的MAC地址MAC地址有48位，但它通常被表示为12位的点分十六进制数。MAC地址举例：00.e0.fc.39.80.34MAC地址全球唯一，由IEEE对这些地址进行管理和分配。每个地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24位二进制代表该供应商代码。剩下的24位由厂商自己分配。例如华为设备的MAC的前24位就是00.e0.fc如果48位全是1，则表明该地址是广播地址。如果第8位是1，则表示该地址是组播地址。00000001第8位是1，表示该地址是组播地址1011101110111110101010001011101000111010文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散10以太网基本技术－CSMA/CDCS：载波侦听。在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。MA：多址访问。每个站点发送的数据，可以同时被多个站点接收。CD：冲突检测。边发送边检测，发现冲突就停止发送，然后延迟一个随机时间之后继续发送。冲突的检测：由于两个站点同时发送信号，经过叠加后，会使线路上电压的摆动值超过正常值一倍。据此可判断冲突的产生。文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散11共享介质的灵魂－CSMA/CD（带碰撞检测的载波监听多路访问）原理：1、终端设备不停的检测共享线路的状态，只有在空闲的时候才发送数据，如果线路不空闲则一直等待。2、发送过程中，若其他设备也同时发送数据，则其发送的数据必然产生碰撞，导致线路上的信号不稳定，终端设备检测到这种不稳定之后，马上停止发送自己的数据，然后再发送一连串干扰脉冲，然后等待一段时间之后再进行发送。缺点：带宽窄，冲突检测机制，传输时间必须大于延迟时间导致物理长度限制－51.2us的冲突检测窗口，1位在2500m，加上四个中继器的往返时间。帧长最小字节数64，刚好512位。以太网基本技术－CSMA/CD文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散12最小帧长与最大传输距离最大传输距离：通常由线路质量、信号衰减程度等因素决定。最小帧长（64字节）：由最大传输距离和冲突检测机制共同决定。规定最小帧长是为了避免这种情况发生：某站点已经将一个数据包的最后一个BIT发送完毕，但这个报文的第一个BIT还没有传送到距离很远的一个站点。而站点认为线路空闲而发送数据，导致冲突。以太网通信的原则：同一时刻只能有一台主机在发送，但可以有多台主机同时接收——广播；如果一个以太网报文被完全发送出去则在链路上肯定不会发生冲突，即理论上不再需要发送第二次。文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散13古老的传输介质10Base5：粗同轴电缆（5代表电缆的字段长度是500米）10Base2：细同轴电缆（2代表电缆的字段长度是200米）在上古时代，人们使用一种称为抽头的设备建立与同轴电缆的连接。须用特殊的工具在同轴电缆里挖一个小洞，然后将抽头接入。此项工作存在一定的风险：因为任何疏忽，都有可能使电缆的中心导体与屏蔽层短接，导致这个网络段的崩溃。同轴电缆的致命缺陷是：电缆上的设备是串连的，单点的故障可以导致这个网络的崩溃。文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散14原始社会的主要矛盾原始社会中没有阶级关系，所有的主机都以平等的地位连接到同轴电缆上，但如果以太网中主机数目较多，则存在以下严重问题：♀介质可靠性差♀冲突严重♀广播泛滥♀无任何安全性其中介质可靠性差是原始社会的主要社会矛盾。文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散15HUB的出现1、以太网基本技术－物理介质（双绞线）2、以太网基本技术－全双工3、HUB的工作原理4、以太网基本技术－自协商★奴隶社会文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散16物理介质－从同轴电缆到双绞线80年代末期，非屏蔽双绞线（UTP）出现，并迅速得到广泛的应用。UTP的巨大优势在于：价格低廉，只有同轴电缆的几分之一制作简单，成功率高收发使用不同的线缆，为实现全双工奠定了物质基础逻辑拓扑依旧是总线的，但物理拓扑变为星形，使单段线缆的故障不会影响到这个网络。10BASE-T:采用电话双绞线的IEEE802.310Mb/s物理层规格文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散17全双工以太网：1990年，基于双绞线介质的10BAST-T以太网，这是以太网历史上一次最重要的革命。提高灵活性和降低了成本，而且引入全双工模式。全双工的出现，加大了带宽利用率，使走出了CSMA/CD的模式。以太网基本技术－全双工以太网文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散18HUB工作模型HUB设备工作模型：仅仅是物理上的连接设备应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层物理层物理层HUB文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散19HUB工作原理HUB设备工作原理：12345INOUTOUTOUTOUT所有的HUB都是半双工的HUB仅仅改变了以太网的物理拓扑文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散20HUB基本特点和面临的问题HUB的特点：1、在物理上是星形结构的，逻辑上为总线结构，各网卡采用CSMA/CD技术对其总线进行访问，扩展共享介质局域网。2、HUB根据提供的接口不同，可以分为I类和II类。传统HUB仅支持半双工，根据型号不同，速率有10M/100M。目前使用最多的是10M半双工的。面临的问题：冲突域：在网络中，数据分组传播，产生冲突的区域。HUB扩展了冲突域的范围，但是不能对业务流量进行过滤，如果网络过大，影响了网络性能，必须对冲突域进行分段。文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散21HUB的冲突域HUB对所连接的LAN只做信号的中继，所有的物理设备构成了一个冲突域文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散22以太网的接口速率有10M和100M（后继出现1000M、10G），端口模式有半双工（后继出现全双工），如果对每个接入网络的设备进行配置，则必然是一项很繁重的工作，而且不容易维护，怎么办？以太网基本技术－自协商文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散23使用1ms的脉冲来携带自动协商信息。16ms每个大脉冲插入16小脉冲以太网基本技术－自协商……自协商的基础：一种底层的以太网机制。文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散24系统建立链路连接时候，首先检测自动协商标志，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。101001010111000101001101010101…...双工模式运行速率流量控制…...以太网基本技术－自协商编码支持能力：为什么对接时一端自协商，一端固定模式会有问题？文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散25HUB（奴隶社会）的主要矛盾从奴隶社会开始，以太网中第一次出现了阶级的概念：统治阶级和被统治阶级。被统治阶级通常是生产者（主机），网络中的流量只要由生产者产生。统治阶级通常指网络中的连接和交换设备（HUB），虽然他们不从事生产劳动，但却对劳动果实有分配权。奴隶社会存在如下社会矛盾：♀冲突严重♀广播泛滥♀无任何安全性其中冲突严重是奴隶社会的主要社会矛盾，当时的社会生产力非常低下。文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散26如图：各PC机安装了10/100M自适应网卡，交换机支持10/100M自动协商，HUB为10M，请问：1、PC-A和交换机之间工作在什么方式？2、PC-B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HUBLANSwitch文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散27L2的出现1、以太网数据链路层功能结构2、MAC子层和全、半双工实现3、以太网基本帧结构4、L2的基本工作原理5、STP（生成树）的基本思想★封建社会文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散28以太网数据链路层－概述应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567提供应用程序间通信处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散29网络层数据链路层物理层LLC子层MAC子层数据链路层－概述IEEE802.2/3，对数据链路层的定义，分为LLC（逻辑链路控制）子层和MAC（介质访问控制）子层。对于以太网标准，数据链路层仅指MAC子层。广义上，MAC子层协议根据对介质访问方式的不同，可以分为确定性的（轮流）和非确定性的（先到先服务FCFS）。确定性MAC协议有令牌环（TokenRing）和光纤分布数据接口（FDDI）两种；非确定性MAC协议，主要是以太网的CSMA/CD协议。文档密级：内部公开华为文档，未经许可不得扩散30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。以太网数据链路层－功能结构EthernetMACHalfDuplexMACFullDuplexMAC和OSI标准的层与层的独立关系不同，以太网数据链路层和物理层息息相关，随着以太网