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）10BASE2 10BASE5 10BASE-T 100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE-T4 100BASE-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）全双工MAC跟物理层之间至 少有四种信号：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_IIDMACSMAC Length/T DATA/PADFCSLength/Type值含义Length/T 1500Length/T = 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（Context Address Memory）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.0001 1234.ABCD.0002 1234.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.0001 1234.ABCD.0002 1234.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.0001 100 1234.ABCD.0002 200 1234.ABCD.0003 100 1234.ABCD.0004 200.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TAG链路两个交换机间用来传递VLAN通信的 链路称为TRUNK。在TAG链路上传输的帧携带VLAN ID， 用来正确的区分帧所属的VLAN。1234.ABCD.00011234.ABCD.0003TAG链路36VLAN（六）802.1q帧格式在TAG链路上传输这种类型的帧， 对端交换机根据802.1q中的VLAN ID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/VIDNAMEVLUETYPE PRI CFI VID8100 优先级 用于环形结构网络 VLAN ID37VLAN（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TAGED非TAGED能接收包含VLAN ID帧的端口,常用作 交换机间连接不能识别VLAN ID 帧,用来连接终端链路类型类型含义TAGEDACCESS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TAG链路,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PC2 IP 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VLAN间通信必须跨越路由 器。思考： 如果路由器以太端口不是 VLAN知晓的，怎么实现 VLAN之间的通信？TAG链路43VLAN（十三）创建VLAN必须手工创建VLAN，交换机默认所有 端口位于VLAN1 将端口加入VLAN明确将端口加入VLAN，一个端口可以加入多个VLAN，但有一个默认VLAN配置交换机间链路配置链路为TAGED，默认情况下TAGED传输所有的VLAN帧，可以手工改变。VLA