交换与路由技术(移动代维培训)

交换和路由技术第一章以太网的发展简史第二章以太网基础第三章以太网相关基本配置第四章二层交换的基本原理第五章VLAN(802.1Q)第六章三层交换的基本原理目录3以太网的起源早期的以太网标准是采用同轴线作为传输介质。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。4共享式以太网网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质，即共享介质。同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵循CSMA/CD规则来保证网络的正常通讯。发送监听监听监听5交换式以太网扩展了网络带宽。分割了网络冲突域，使得网络冲突被限制在最小的范围内。交换机作为更加智能的交换设备，能够提供更多用户所要求的功能：优先级、虚拟网、远程检测……交换矩阵发送发送接收接收6以太网技术的发展IEEE802.3以太网标准IEEE802.3u100BASE-T快速以太网标准IEEE802.3z/ab1000Mb/s千兆以太网标准IEEE802.3ae10GE以太网标准70年代80年代90年代以太网产生10M以太网发展成熟共享式转向LAN交换机100M快速以太网92年96年千兆以太网迅速发展万兆以太网出现2002年7以太网技术的进一步发展以太网速度的迅速提高从10Mbps向100Mbps、1000Mbps过渡，并进一步向10000Mbps过渡。VLAN技术使得以太网的应用日趋灵活。优先级，组播，三层交换，P-VLAN，S-VLAN...传输技术的迅猛发展使得以太网技术从局域网走向广域网。EthernetOverSDH，QinQ...第一章以太网的发展简史第二章以太网基础第三章以太网相关基本配置第四章二层交换的基本原理第五章VLAN(802.1Q)第六章三层交换的基本原理目录9第二章以太网基础第一节以太网的帧类型第二节以太网工作原理第三节以太网端口技术10以太网的地址MediaAccessControl，网络设备根据目的MAC来判断是否处理接收到以太网帧MAC地址是48bit二进制的地址，前24位为供应商代码，后24为序列号单播地址：第一字节最低位为0，如00-e0-fc-00-00-06多播地址：第一字节最低位为1，如01-e0-fc-00-00-06广播地址：48位全1ff-ff-ff-ff-ff-ff11第二章以太网基础第一节以太网的帧类型第二节以太网工作原理第三节以太网端口技术12以太网工作原理-CSMA/CDCSMA/CD：载波侦听与冲突检测-CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetectionCS:载波侦听发送之前的侦听，确保线路空闲，减少冲突机会MA:多址访问每个站点发送的数据，可以被多个站点接收CD:冲突检测：边发送边检测，发现冲突后进行回退回退：检测到冲突后的处理：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13以太网工作原理-冲突域物理网段（冲突域）：连接在同一传输介质上所有工作站/服务器的集合。位于同一冲突域的工作站/服务器不能同时发送数据。应用层表示层会话层传输层网络层链路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物理层14以太网工作原理-冲突域HUB集线器(HUB)是工作在物理层的设备，连接到集线器上的所有设备位于同一冲突域，同一时刻只可以有一台设备在发送数据。全网设备共享带宽。15最大传输距离和最小帧长最大传输距离：通常由线路质量、信号衰减程度度等因素决定。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：a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b站点。而b站点认为线路空闲而发送数据，导致冲突。更为严重的是a站点无法知道报文发送失败。如果一个数据帧发送完毕还没有检测到冲突，则认为数据帧被正确发送和接收了。16共享式以太网的弱点全网带宽共享用户数上升时全网性能急剧下降用户数网络性能17全双工以太网数据通过两种独立的路径传输和接收。只存在两个节点，可以在同一时间对信息进行双向传输，而不会发生冲突。TXTXRXRX18全双工以太网实现全双工的物质保证：支持全双工的网卡芯片＋收发线路完全分离物理介质＋点到点的连接（hub都是半双工的）。全双工对以太网技术的影响最大吞吐量达到双倍速率；从根本上解决了以太网的冲突问题，以太网从此告别CSMA/CD。支持全双工的设备：HUB除外的目前几乎所有的支持以太网的设备。19第二章以太网基础第一节以太网的帧类型第二节以太网工作原理第三节以太网端口技术20标准以太网接口传输距离技术标准线缆类型10Base510Base2AUI(DB15)接口电缆BNC接口同轴电缆传输距离500m180m100m10BaseTEIA/TIA3、5类（UTP）非屏蔽双绞线2对21标准以太网接口标准以太网（10Mbit/s）的网络定位模型分类网络定位接入层汇聚层最终用户和接入层交换机之间的连接核心层通常不使用通常不使用22快速以太网接口技术标准线缆类型100BaseTX100BaseT4EIA/TIA5类（UTP）非屏蔽双绞线2对100BaseFXEIA/TIA3、4、5类（UTP）非屏蔽双绞线4对多模光纤（MMF）线缆传输距离100m100m550m-2km2km-15km单模光纤（SMF）线缆23快速以太网接口快速以太网（100Mbit/s）的网络定位模型分类网络定位接入层汇聚层为高性能的PC机和工作站提供100Mbit/s的接入核心层提供接入层和汇聚层的连接，提供汇聚层到核心层的连接，提供高速服务器的连接提供交换设备间的连接24千兆以太网接口技术标准线缆类型1000BaseT1000BaseCX铜质EIA/TIA5类（UTP）非屏蔽双绞线4对1000BaseSX铜质屏蔽双绞线多模光纤，50/62.5um光纤，使用波长为850nm的激光传输距离100m25m550m/275m2km-15km单模光纤，9um光纤，使用波长为1310nm的激光1000BaseLX25千兆以太网接口千兆（1000Mbit/s）以太网网络定位模型分类网络定位接入层汇聚层一般不使用核心层提供接入层和汇聚层设备间的高速连接提供汇聚层和高速服务器的高速连接，提供核心设备间的高速互联26万兆以太网传输距离技术标准线缆类型10GBaseCX410GBase-S4对铜轴电缆10GBase-L单模光纤，50/62.5um光纤，使用波长为1310nm的激光传输距离15m300m10km40km单模光纤，9um光纤，使用波长为1550nm的激光10GBase-E多模光纤，50/62.5um光纤，使用波长为850nm的激光27万兆以太网接口万兆（10000Mbit/s）以太网网络定位模型分类网络定位接入层汇聚层不使用核心层提供核心层和汇聚层设备间的高速连接提供核心设备间的高速互联28以太网接口自协商10Mb/s半双工10Mb/s全双工10Mb/s自协商100Mb/s自协商100Mb/s全双工端口1自动协商端口2自动协商端口3自动协商端口4自动协商端口5自动协商29自协商基本页信息000010123456789101112131415MessageTypeEthernet=00001Reserved10BASE-T半双工10BASE-T全双工100BASE-TX半双工100BASE-TX全双工100BASE-T4流控支持远程故障指示确认下一页指示30自协商信号整个报文按16ms间隔重复，直到自协商完成。约2ms约100ns约62.5μs时钟数据位0时钟数据位1数据位13时钟数据位14时钟……数据位1531与没有自协商机制的设备连接不使用自协商机制会出现以下情况：无法实现端口的10/100M速率自适应无法确定双工工作模式无法确定是否需要流量控制功能如果协商不成功，协议规定端口将为10M半双工。32自协商优先级优先级顺序工作方式ABCDE100BASE-TX100BASE-TX全双工100BASE-T410BASE-T全双工10BASE-T33光纤上的自协商对光纤以太网而言，得出的结论是：缺省情况下，百兆、千兆和万兆以太网光端口均工作在全双工模式下，不需用户对其进行配置。百兆、千兆和万兆以太网光端口的速率不需用户进行设置。34智能MDI/MDIX不需要知道电缆另一端为MDI还是MDIX设备两种电缆（普通、交叉）都可连接交换机、集线器或NIC设备消除由于电缆配错引起的连接错误简化10/100M网络安装维护，降低开销ReceivePairTransmitPairTransmitPairReceivePairTransmitPairReceivePair交叉网线直连网线ReceivePairTransmitPair35流量控制当通过交换机一个端口的流量过大，超过了它的处理能力时，就会发生端口阻塞。流量控制的作用是防止在出现阻塞的情况下丢帧。在半双工方式下，流量控制是通过背压式流控（backpressure）技术实现的，模拟产生碰撞，使得信息源降低发送速度。在全双工方式下流量控制一般遵循IEEE802.3x标准。36半双工流量控制backpressure假装有冲突了，这样你就不会发个不停了！37全双工流量控制IEEE802.3x标准定义了一种新方法，在全双工环境中去实现流量控制。交换机产生一个PAUSE帧，PAUSE帧使用一个保留的组播地址：01-80-C2-00-00-01，将它发送给正在发送的站，发送站接收到该帧后，就会暂停或停止发送。PAUSE帧利用了一个保留的组播地址，它不会被网桥和交换机所转发，这样，PAUSE帧不会产生附加信息量。38端口汇聚定义端口汇聚（LinkAggregation），也称为端口捆绑、端口聚集或链路聚集。为交换机提供了端口捆绑的技术，允许两个交换机之间通过两个或多个端口并行连接同时传输数据以提供更高的带宽。端口汇聚是目前许多交换机支持的一个基本特性。39端口汇聚模型聚合链路（AggregatedLinks)Port1Port2Port3Portn帧分发器发送队列发送部分Higher-layerProtocolsPort1Port2Port3Portn帧接收器接受队列接受部分Higher-layerProtocols端口发送队列端口接收队列…………SystemASystemB40端口汇聚应用2*100Mb/s2*1000Mb/s100Mb/s100Mb/s100Mb/s100Mb/s10Mb/s10Mb/s10Mb/s10Mb/s1000Mb/sServerBServerCServerAServerD2*1000Mb/s2*100Mb/s2*100Mb/s4*100Mb/s41小结本章介绍了以太网的工作原理及各种相关技术。学习完本章，要求掌握：以太网的工作原理。以太网的各种帧格式。各种以太网接口标准。速率自协商，全/半双工，MDI/MDIX，流控，端口聚合。42第一章以太网的发展简史第二章以太网基础第三章以太网相关基本配置第四章二层交换的基本原理第五章VLAN(802.1Q)第六章三层交换的基本原理目录43配置端口工作速率以华为某交换机为例，以太网交换机具有24个10/100Base-T端口，端口的默认工作速率为10/100M自协商。端口速率的配置（端口视图下）speed{10|100|auto}恢复端口速率缺省值（端口视图下）undospeed44配置端口双工工作状态duplex{half|full|Auto}（半双工/全双工/速率自动协商）undoduplex缺省值：Auto45配置端口流控及MDI/MDIX配置端口流控：flow-control开启端口流控undoflow-control关闭端口流控系统缺省值为Disable配置端口M