以太網(wǎng) 基礎(chǔ)知識(shí)-華為

1、文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,1,metro產(chǎn)品培訓(xùn)系列,以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,2,了解以太網(wǎng)起源和基本技術(shù) 理解以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層及以太網(wǎng)幀格式 理解以太網(wǎng)交換機(jī)的實(shí)現(xiàn)方法 理解vlan的含義及應(yīng)用 了解生成樹(shù)的實(shí)現(xiàn)方式 了解組播的實(shí)現(xiàn)方式,課程目標(biāo),經(jīng)過(guò)該課程后，學(xué)員應(yīng)該掌握以下內(nèi)容,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,3,以太網(wǎng)起源（原始社會(huì)） hub出現(xiàn)（奴隸社會(huì)） l2出現(xiàn)（封建社會(huì)） vlan出現(xiàn)（資本主義社會(huì)） l3出現(xiàn)（社會(huì)主義社會(huì)） ge/10ge 出現(xiàn)（共產(chǎn)主義社會(huì),以太網(wǎng)社會(huì)發(fā)展簡(jiǎn)史,為什么不把r3（路

2、由器）做為一個(gè)社會(huì)階段呢,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,4,以太網(wǎng)起源 1、以太網(wǎng)起源和目標(biāo) 2、以太網(wǎng)基本技術(shù)csma/cd 3、以太網(wǎng)基本技術(shù)物理介質(zhì)（同軸電纜,原始社會(huì),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,5,一、osi七層模型 編程思想，對(duì)等層通信，各層技術(shù)獨(dú)立，各層設(shè)備獨(dú)立 二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展/廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)協(xié)議 1、 1960s 1970s，大型機(jī)階段-簡(jiǎn)單連接 2、 1970s 1980s，客戶服務(wù)器階段-基于網(wǎng)絡(luò)的連接-lan 3、 1980s 至今，網(wǎng)絡(luò)階段-網(wǎng)絡(luò)互接-wan/man/lan 在第二和第三階段中，必須有一種技術(shù)來(lái)把本地的許多計(jì)算

3、機(jī)連接起來(lái)。這種技術(shù)就是所謂的局域網(wǎng)技術(shù)。 三、以太網(wǎng)的地位 屬于局域網(wǎng)的范疇，定義的是物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,概述,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,6,osi七層模型,提供應(yīng)用程序間通信,處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等,建立、維護(hù)和管理會(huì)話,建立主機(jī)端到端連接,尋址和路由選擇,提供介質(zhì)訪問(wèn)、鏈路管理等,比特流傳輸,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,7,以太網(wǎng)起源： 起源于xerox公司的一個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，該實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的目的是把幾臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)以3m的速率連接起來(lái)。由于該實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的突出表現(xiàn)，dec，intel，xerox三家公司最終在1980年發(fā)布了第一個(gè)以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建議書(shū)。 該建

4、議書(shū)的核心思想是：在一個(gè)10m帶寬的共享物理介質(zhì)上，把最多1024個(gè)計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字設(shè)備進(jìn)行連接，當(dāng)然，這些設(shè)備之間的距離不能太大（最大2.5公里,以太網(wǎng)起源和目標(biāo),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,8,以太網(wǎng)的目標(biāo)： 簡(jiǎn)明和成本低 兼容性：對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的兼容性。 尋址靈活：應(yīng)該有一種機(jī)制來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)、全部計(jì)算機(jī)或一組計(jì)算機(jī)mac地址。 公平高速：各個(gè)終端應(yīng)該公平的享有帶寬csma/cd，高速數(shù)據(jù)鏈路層無(wú)連接，盡力傳送-“besteffort,以太網(wǎng)起源和目標(biāo),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,9,以太網(wǎng)的mac地址,mac地址有48位，但它通常被表示為

5、12位的點(diǎn)分十六進(jìn)制數(shù)。 mac地址舉例：00.e0.fc.39.80.34 mac地址全球唯一，由ieee對(duì)這些地址進(jìn)行管理和分配。每個(gè)地址由兩部分 組成，分別是供應(yīng)商代碼和序列號(hào)。其中前24位二進(jìn)制代表該供應(yīng)商代碼。剩下 的24位由廠商自己分配。 例如華為設(shè)備的mac的前24位就是00.e0.fc 如果48位全是1，則表明該地址是廣播地址。 如果第8位是1，則表示該地址是組播地址,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,10,以太網(wǎng)基本技術(shù)csma/cd,cs：載波偵聽(tīng)。 在發(fā)送數(shù)據(jù)之前進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，以確保線路空閑，減少?zèng)_突的機(jī)會(huì)。 ma：多址訪問(wèn)。 每個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以同時(shí)被多個(gè)

6、站點(diǎn)接收。 cd：沖突檢測(cè)。 邊發(fā)送邊檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)沖突就停止發(fā)送，然后延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間之后繼續(xù)發(fā)送,沖突的檢測(cè)： 由于兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信號(hào)，經(jīng)過(guò)疊加后，會(huì)使線路上電壓的擺動(dòng)值超過(guò)正常值一倍。據(jù)此可判斷沖突的產(chǎn)生,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,11,共享介質(zhì)的靈魂csma/cd（帶碰撞檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)）原理： 1、終端設(shè)備不停的檢測(cè)共享線路的狀態(tài)，只有在空閑的時(shí)候才發(fā)送數(shù)據(jù)， 如果線路不空閑則一直等待。 2、發(fā)送過(guò)程中，若其他設(shè)備也同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則其發(fā)送 的數(shù)據(jù)必然產(chǎn)生 碰撞，導(dǎo)致線路上的信號(hào)不穩(wěn)定，終端設(shè)備檢測(cè)到這種不穩(wěn)定之后， 馬上停止發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，然后再發(fā)送一連串干

7、擾脈沖，然后等待一段 時(shí)間之后再進(jìn)行發(fā)送。 缺點(diǎn)：帶寬窄，沖突檢測(cè)機(jī)制，傳輸時(shí)間必須大于延遲時(shí)間導(dǎo)致物理長(zhǎng)度 限制51.2us的沖突檢測(cè)窗口，1位在2500m，加上四個(gè)中繼器的往返時(shí)間。 幀長(zhǎng)最小字 節(jié)數(shù)64，剛好512位,以太網(wǎng)基本技術(shù)csma/cd,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,12,最小幀長(zhǎng)與最大傳輸距離,最大傳輸距離：通常由線路質(zhì)量、信號(hào)衰減程度等因素決定。 最小幀長(zhǎng)（64字節(jié)）：由最大傳輸距離和沖突檢測(cè)機(jī)制共同決定。 規(guī)定最小幀長(zhǎng)是為了避免這種情況發(fā)生：某站點(diǎn)已經(jīng)將一個(gè)數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)bit發(fā)送完畢，但這個(gè)報(bào)文的第一個(gè)bit還沒(méi)有傳送到距離很遠(yuǎn)的一個(gè)站點(diǎn)。而站點(diǎn)認(rèn)為

8、線路空閑而發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致沖突,以太網(wǎng)通信的原則： 同一時(shí)刻只能有一臺(tái)主機(jī)在發(fā)送，但可以有多臺(tái)主機(jī) 同時(shí)接收廣播；如果一個(gè)以太網(wǎng)報(bào)文被完全發(fā)送出去 則在鏈路上肯定不會(huì)發(fā)生沖突，即理論上不再需要發(fā)送第 二次,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,13,古老的傳輸介質(zhì),10base5：粗同軸電纜（5代表電纜的字段長(zhǎng)度是500米） 10base2：細(xì)同軸電纜（2代表電纜的字段長(zhǎng)度是200米,在上古時(shí)代，人們使用一種稱為抽頭的設(shè)備建立與同軸電纜的連接。須用特殊的工具在同軸電纜里挖一個(gè)小洞，然后將抽頭接入。此項(xiàng)工作存在一定的風(fēng)險(xiǎn)：因?yàn)槿魏问韬觯加锌赡苁闺娎|的中心導(dǎo)體與屏蔽層短接，導(dǎo)致這個(gè)網(wǎng)絡(luò)段

9、的崩潰。同軸電纜的致命缺陷是：電纜上的設(shè)備是串連的，單點(diǎn)的故障可以導(dǎo)致這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,14,原始社會(huì)的主要矛盾,原始社會(huì)中沒(méi)有階級(jí)關(guān)系，所有的主機(jī)都以平等的地位連接到 同軸電纜上，但如果以太網(wǎng)中主機(jī)數(shù)目較多，則存在以下嚴(yán)重 問(wèn)題： 介質(zhì)可靠性差 沖突嚴(yán)重 廣播泛濫 無(wú)任何安全性,其中介質(zhì)可靠性差是原始社會(huì)的主要社會(huì)矛盾,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,15,hub的出現(xiàn) 1、以太網(wǎng)基本技術(shù)物理介質(zhì)（雙絞線） 2、以太網(wǎng)基本技術(shù)全雙工 3、hub的工作原理 4、以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商,奴隸社會(huì),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不

10、得擴(kuò)散,16,物理介質(zhì)從同軸電纜到雙絞線,80年代末期，非屏蔽雙絞線（utp）出現(xiàn)，并迅速得到廣泛的應(yīng)用。utp的巨大優(yōu)勢(shì)在于： 價(jià)格低廉，只有同軸電纜的幾分之一 制作簡(jiǎn)單，成功率高 收發(fā)使用不同的線纜，為實(shí)現(xiàn)全雙工奠定了物質(zhì)基礎(chǔ) 邏輯拓?fù)湟琅f是總線的，但物理拓?fù)渥優(yōu)樾切?，使單段線纜的故障不會(huì)影響到這個(gè)網(wǎng)絡(luò),10base-t:采用電話雙絞線的ieee 802.3 10mb/s物理層規(guī)格,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,17,全雙工以太網(wǎng)： 1990年，基于雙絞線介質(zhì)的10bast-t以太網(wǎng)，這是以太網(wǎng)歷史上一次最重要的革命。 提高靈活性和降低了成本，而且引入全雙工模式。 全雙工

11、的出現(xiàn)，加大了帶寬利用率，使走出了csma/cd的模式,以太網(wǎng)基本技術(shù)全雙工以太網(wǎng),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,18,hub工作模型,hub設(shè)備工作模型,僅僅是物理上的連接設(shè)備,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,19,hub工作原理,hub設(shè)備工作原理,所有的hub都是半雙工的,hub僅僅改變了以太網(wǎng)的物理拓?fù)?文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,20,hub基本特點(diǎn)和面臨的問(wèn)題,hub的特點(diǎn)： 1、在物理上是星形結(jié)構(gòu)的，邏輯上為總線結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)卡采用csma/cd技術(shù)對(duì)其總線進(jìn)行訪問(wèn)，擴(kuò)展共享介質(zhì)局域網(wǎng)。 2、 hub根據(jù)提供的接口不同，可以分為i

12、類和ii類。傳統(tǒng)hub僅支持半雙工，根據(jù)型號(hào)不同，速率有10m/100m。目前使用最多的是10m半雙工的。 面臨的問(wèn)題： 沖突域：在網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)分組傳播，產(chǎn)生沖突的區(qū)域。 hub擴(kuò)展了沖突域的范圍，但是不能對(duì)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行過(guò)濾，如果網(wǎng)絡(luò)過(guò)大，影響了網(wǎng)絡(luò)性能，必須對(duì)沖突域進(jìn)行分段,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,21,hub的沖突域,hub對(duì)所連接的lan只做信號(hào)的中繼，所有的物理設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)沖突域,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,22,以太網(wǎng)的接口速率有10m和100m（后繼出現(xiàn)1000m、10g），端口模式有半雙工（后繼出現(xiàn)全雙工），如果對(duì)每個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備進(jìn)

13、行配置，則必然是一項(xiàng)很繁重的工作，而且不容易維護(hù) ，怎么辦,以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,23,使用1ms的脈沖來(lái)攜帶自動(dòng)協(xié)商信息,16ms,每個(gè)大脈沖插入16小脈沖,以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商,自協(xié)商的基礎(chǔ)：一種底層的以太網(wǎng)機(jī)制,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,24,系統(tǒng)建立鏈路連接時(shí)候，首先檢 測(cè)自動(dòng)協(xié)商標(biāo)志，如果允許，則從 配置寄存器讀出支持模式標(biāo)志，編 碼后通過(guò)空閑脈沖發(fā)送出去。發(fā)送 出去的編碼格式稱為基頁(yè)。 如果接收到對(duì)方的基頁(yè)，則跟自己發(fā)送的基頁(yè)比較，找出支持能力 的交集，選取最優(yōu)組合運(yùn)行,101001010111000101001

14、101010101,以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商,編碼支持能力,為什么對(duì)接時(shí)一端自協(xié)商，一端固定模式會(huì)有問(wèn)題,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,25,hub （奴隸社會(huì)）的主要矛盾,從奴隸社會(huì)開(kāi)始，以太網(wǎng)中第一次出現(xiàn)了階級(jí)的概念：統(tǒng)治階級(jí)和被統(tǒng)治 階級(jí)。被統(tǒng)治階級(jí)通常是生產(chǎn)者（主機(jī)），網(wǎng)絡(luò)中的流量只要由生產(chǎn)者產(chǎn) 生。統(tǒng)治階級(jí)通常指網(wǎng)絡(luò)中的連接和交換設(shè)備（hub），雖然他們不從事 生產(chǎn)勞動(dòng)，但卻對(duì)勞動(dòng)果實(shí)有分配權(quán)。 奴隸社會(huì)存在如下社會(huì)矛盾： 沖突嚴(yán)重 廣播泛濫 無(wú)任何安全性,其中沖突嚴(yán)重是奴隸社會(huì)的主要社會(huì)矛盾，當(dāng)時(shí)的社會(huì)生產(chǎn)力非常低下,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,2

15、6,如圖：各pc機(jī)安裝了10/100m自適應(yīng)網(wǎng)卡，交換機(jī)支持10/100m自動(dòng)協(xié)商，hub為10m，請(qǐng)問(wèn)： 1、pc-a和交換機(jī)之間工作在什么方式？ 2、pc-b和hub之間工作在什么方式？ 3、hub和交換機(jī)之間工作在什么方式,pc-c,pc-b,總結(jié)與思考,hub,lan switch,pc-a,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,27,l2的出現(xiàn) 1、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層功能結(jié)構(gòu) 2、mac子層和全、半雙工實(shí)現(xiàn) 3、以太網(wǎng)基本幀結(jié)構(gòu) 4、l2的基本工作原理 5、stp（生成樹(shù)）的基本思想,封建社會(huì),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,28,以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層概述,提供應(yīng)

16、用程序間通信,處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等,建立、維護(hù)和管理會(huì)話,建立主機(jī)端到端連接,尋址和路由選擇,提供介質(zhì)訪問(wèn)、鏈路管理等,比特流傳輸,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,29,數(shù)據(jù)鏈路層概述,ieee802.2/3，對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層的定義，分為llc（邏輯鏈路控制）子層和mac（介質(zhì)訪問(wèn)控制）子層。對(duì)于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)鏈路層僅指mac子層。 廣義上，mac子層協(xié)議根據(jù)對(duì)介質(zhì)訪問(wèn)方式的不同，可以分為確定性的（輪流）和非確定性的（先到先服務(wù)fcfs）。確定性mac協(xié)議有令牌環(huán)（token ring）和光纖分布數(shù)據(jù)接口（fddi）兩種；非確定性mac協(xié)議，主要是以太網(wǎng)的csma/cd協(xié)議,

17、文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,30,針對(duì)不同的物理介質(zhì)提供不同的mac層面來(lái)訪問(wèn)。 針對(duì)不同的雙工模式，ethernet劃分為半雙工mac和全雙工mac,以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層功能結(jié)構(gòu),和osi標(biāo)準(zhǔn)的層與層的獨(dú)立關(guān)系不同，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層息 息相關(guān)，隨著以太網(wǎng)物理層從共享介質(zhì)到全雙工的發(fā)展，mac子層也 從半雙工模式發(fā)展到全雙工模式,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,31,mac層的功能： 1、物理層的訪問(wèn)，和物理層配合實(shí)現(xiàn)。 2、鏈路級(jí)的站點(diǎn)標(biāo)識(shí)：在數(shù)據(jù)鏈路層識(shí)別網(wǎng)絡(luò)上的各個(gè)站點(diǎn)。也就是說(shuō)，在該層次保留了一個(gè)站點(diǎn)地址（就是所謂的mac地址），來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的唯

18、一一個(gè)站點(diǎn)； 3、鏈路級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸：從上層（網(wǎng)絡(luò)層/llc子層）接收數(shù)據(jù)，附加上mac地址和控制信息后，形成mac幀，把數(shù)據(jù)發(fā)送到物理鏈路上；在這個(gè)過(guò)程中攙雜了fcs校驗(yàn)等功能,數(shù)據(jù)鏈路層mac子層/主要功能,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,32,半雙工mac跟物理層之間至少有六種信號(hào)： 接收數(shù)據(jù)線 發(fā)送數(shù)據(jù)線 接收數(shù)據(jù)指示 發(fā)送數(shù)據(jù)指示 載波偵聽(tīng) 沖突發(fā)生檢測(cè),halfduplexmac,physical_layer,數(shù)據(jù)線,指示信號(hào),沖突和檢測(cè)信號(hào),數(shù)據(jù)鏈路層mac子層/半雙工mac,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,33,全雙工mac跟物理層之間至少有四種信

19、號(hào)： 接收數(shù)據(jù)線 發(fā)送數(shù)據(jù)線 接收數(shù)據(jù)指示 發(fā)送數(shù)據(jù)指示,fullduplexmac,physical_layer,數(shù)據(jù)線,指示信號(hào),數(shù)據(jù)鏈路層mac子層/全雙工mac,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,34,mac地址是一個(gè)（）比特的數(shù)字。 1、物理mac地址：這種類型的mac地址唯一的標(biāo)識(shí)了以太網(wǎng)上的一個(gè)終端（比如網(wǎng)卡等），實(shí)際上這樣的地址是固化在硬件rom里面的； 2、廣播mac地址是（） 3、組播mac地址（），這是一個(gè)（）邏輯or物理的mac地址。 例如：00-10-a4-ab-21-ca是（）類型的mac地址？ 10-80-00-3d-44-3a是（）類型的mac地址

20、,數(shù)據(jù)鏈路層mac子層/mac地址,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,35,幾種主要的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,36,數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu),關(guān)于length/type，對(duì)于ethernet_ii，它的值通常為0 x0800（表示后面數(shù)據(jù)為ip）。目前我們大部分計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡只支持這種幀結(jié)構(gòu),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,37,ethernet_ii幀結(jié)構(gòu),pre: 先導(dǎo)字節(jié), 7個(gè)10101010 sfd: 幀開(kāi)始標(biāo)志, 10101011,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,38,ethernet_ii幀結(jié)構(gòu),文檔密

21、級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,39,1、以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的查看： 答：通過(guò)sniffer軟件，可以查看數(shù)據(jù)幀格式，比較全面的了解各層數(shù)據(jù)的關(guān)系，非常有利于理解目前的幀結(jié)構(gòu)。 2、以太網(wǎng)和ieee802.3區(qū)別： 答：802.3在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上形成。 以太網(wǎng)，物理層，以太網(wǎng)只定義10m-50歐同軸電纜，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的全部?jī)?nèi)容。 802.3，物理層，定義多種媒質(zhì)，速率110m，包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的mac子層，而llc子層在802 .2里面定義。 另，二者數(shù)據(jù)幀格式不同，什么地方不同,總結(jié)與思考,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,40,hub帶來(lái)沖突域的不斷擴(kuò)大

22、，超過(guò)200臺(tái)嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)性能，必須采用其他設(shè)備對(duì)沖突域進(jìn)行分段，對(duì)其流量進(jìn)行過(guò)濾。 歷史上出現(xiàn)過(guò)，網(wǎng)橋通過(guò)mac地址進(jìn)行流量過(guò)濾，另也可以連接兩個(gè)異構(gòu)網(wǎng)，比如以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)橋在這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中完成地址翻譯，通信中繼等功能。 隨后出現(xiàn)了交換機(jī)，相當(dāng)于多端口的的網(wǎng)橋。目前，隨著以太網(wǎng)的發(fā)展，以太網(wǎng)交換機(jī)大行其道,以太網(wǎng)交換機(jī)概述,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,41,hub和以太網(wǎng)交換機(jī)的區(qū)別： 1、hub工作在物理層，以太網(wǎng)交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。 2、hub半雙工/所有端口的廣播，效率低。以太網(wǎng)交換機(jī)全雙工/通過(guò)mac地址的學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)，限制了沖突域，卻擴(kuò)大了廣播域。 交換

23、機(jī)讓用戶通過(guò)虛擬線路并行通信并是網(wǎng)絡(luò)段處于無(wú)沖突的環(huán)境,以太網(wǎng)交換機(jī)基礎(chǔ)知識(shí),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,42,以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程,交換機(jī)內(nèi)部維護(hù)的cam表（contentaddressable memorg,1、基于源端口的學(xué)習(xí),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,43,交換機(jī)學(xué)習(xí)/轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的基本規(guī)則： 1、交換機(jī)查cam表，如果查找到結(jié)果，根據(jù)查找結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（不包括源端口）； 2、如果交換機(jī)在cam表中查找不到結(jié)果，則根據(jù)配置進(jìn)行處理，通常情況下是向所有的端口（不包括源端口）發(fā)送該數(shù)據(jù)幀，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，學(xué)習(xí)到一條cam表項(xiàng)。 3、向所有端口（不包

24、括源端口）轉(zhuǎn)發(fā)多播幀和組播幀。 4、交換機(jī)一般不對(duì)幀格式進(jìn)行修改。 交換機(jī)的基于源端口的學(xué)習(xí)： 開(kāi)始的時(shí)候，交換機(jī)的cam表是空的，當(dāng)交換機(jī)接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)幀的時(shí)候，查找cam表失敗，于是向所有端口（不包括源端口）轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，交換機(jī)把接收到的數(shù)據(jù)幀的源mac地址和接收端口進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成一項(xiàng)記錄，填寫(xiě)到cam表中，這個(gè)過(guò)程就是學(xué)習(xí)的過(guò)程,以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,44,交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)目的 地址查詢cam，找到出口后，把 數(shù)據(jù)包從該出口集合發(fā)送出去,以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程,2、基于宿端口的轉(zhuǎn)發(fā),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔

25、，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,45,以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程/老化時(shí)間,交換機(jī)還為每個(gè)cam表項(xiàng)提供了一個(gè)定時(shí)器，該定時(shí)器從一個(gè)初始值開(kāi)始遞減，每當(dāng)使用了一次該表項(xiàng)（接收到了一個(gè)數(shù)據(jù)幀，查找cam表后用該項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)），定時(shí)器被重新設(shè)置。如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用該cam表的轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，則定時(shí)器遞減到零，于是該cam表項(xiàng)被刪除。此定時(shí)器的時(shí)間就是老化時(shí)間，通常缺省為5分鐘。 我司設(shè)備的cam表容量：ss42/61et1v28k,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,46,工作過(guò)程： 交換機(jī)把接收到的整個(gè)數(shù)據(jù)幀緩存，檢查數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，進(jìn)行crc校驗(yàn)然后查詢cam，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 特點(diǎn)： 提高了可靠性，可以讓數(shù)據(jù)包提前濾掉，

26、但速度上有折扣。 我司metro設(shè)備就是采用這種方式,以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式,1、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,47,工作過(guò)程： 交換機(jī)接收數(shù)據(jù)幀的時(shí)候，只要接收完幀頭信息，發(fā)上查詢cam表，根據(jù)結(jié)果直接轉(zhuǎn)發(fā)。 特點(diǎn)： 大大 提高了轉(zhuǎn)發(fā)速度，但可能轉(zhuǎn)發(fā)一些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包,以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式,2、直通方式,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,48,工作過(guò)程： 交換機(jī)接收完數(shù)據(jù)幀的前64個(gè)字節(jié)（一個(gè)最短幀的長(zhǎng)度），然后根據(jù)頭信息，查cam表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 特點(diǎn)： 濾掉了一些碎片，結(jié)合了前兩種的優(yōu)點(diǎn),以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式,3、碎片隔離,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未

27、經(jīng)許可不得擴(kuò)散,49,二層交換機(jī)硬件結(jié)構(gòu),l2的轉(zhuǎn)發(fā)完全由硬件通過(guò)asic實(shí)現(xiàn)，以低廉的價(jià)格 實(shí)現(xiàn)了線速的轉(zhuǎn)發(fā) 還有強(qiáng)大的背板總線做支撐,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,50,全雙工就是解放生產(chǎn)力,實(shí)現(xiàn)全雙工的物質(zhì)保證： 支持全雙工的網(wǎng)卡芯片收發(fā)線路完全分離物理介質(zhì)點(diǎn)到點(diǎn)的連接（hub都是半雙工的）。 全雙工對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)的影響 最大吞吐量達(dá)到雙倍速率； 從根本上解決了以太網(wǎng)的沖突問(wèn)題，以太網(wǎng)從此告別csma/cd。 支持全雙工的設(shè)備 最近10年制造的網(wǎng)卡、l2、路由器，hub除外,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,51,l2的沖突域,l2對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)幀根據(jù)ma

28、c地址進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)，沖突域被限制到了一個(gè)端口上。但是無(wú)法限制廣播域的大小,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,52,路徑回環(huán)的產(chǎn)生,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,53,生成樹(shù)協(xié)議(stp)解決環(huán)路問(wèn)題,生成樹(shù)協(xié)議（spanning tree protocol）：通過(guò)阻斷冗余鏈路來(lái)消除橋接網(wǎng)絡(luò)中可能存在的路徑回環(huán)，并在當(dāng)前活動(dòng)路徑發(fā)生故障時(shí)激活冗余備份鏈路恢復(fù)網(wǎng)絡(luò),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,54,封建社會(huì)（l2）的主要矛盾,在封建社會(huì)中，全雙工和l2帶來(lái)了以太網(wǎng)社會(huì)生產(chǎn)力的兩次重大飛躍，徹底解決了困擾以太網(wǎng)的沖突問(wèn)題，極大的促進(jìn)了社會(huì)進(jìn)步。并且

29、以太網(wǎng)的安全性也有所提高。但封建社會(huì)仍舊存在如下社會(huì)矛盾： 廣播泛濫 安全性仍舊無(wú)法得到有效的保證,其中廣播泛濫嚴(yán)重是封建社會(huì)的主要社會(huì)矛盾,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,55,1、交換機(jī)為什么建立這種學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制？ 答：因?yàn)閿?shù)據(jù)幀宿端口的不確定性。通過(guò)學(xué)習(xí)，確定宿端口，然后轉(zhuǎn)發(fā)。如果不學(xué)習(xí)和hub相同了。 假如宿端口確定，不需要學(xué)習(xí)。例如我司et1v1就不用學(xué)習(xí)，et1v2就必須學(xué)習(xí)。 2、ping命令，在各網(wǎng)絡(luò)層面上是如何動(dòng)作的？ 答：首先查詢自己的arp表，是否有對(duì)應(yīng)ip的mac，沒(méi)有發(fā)arp廣播，三層上，和自己一個(gè)網(wǎng)段，ip包的目的地址為ping的目的地址，否則為

30、網(wǎng)關(guān)地址。二層上，以太網(wǎng)幀則是向所有端口廣播。arp reply后，在發(fā)icmp請(qǐng)求，然后收到reply，表示通,總結(jié)與思考,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,56,vlan的出現(xiàn) 1、vlan的基本概念和劃分 2、802.1q幀格式 3、跨越交換機(jī)的vlan 4、vlan之間的通信 5、以太網(wǎng)的qos 6、igmp組播,資本主義社會(huì),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,57,vlan的起源基于端口分組,解決廣播泛濫問(wèn)題的主導(dǎo)思想：將沒(méi)有互訪需求的主機(jī)隔離開(kāi),實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但只能適用于一臺(tái)交換機(jī),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,58,vlan基礎(chǔ)知識(shí),1、

31、為什么會(huì)出現(xiàn)vlan （虛擬局域網(wǎng)） ？ 以太網(wǎng)交換機(jī)的端口，默認(rèn)情況下，連接到這些端口的計(jì)算機(jī)能夠無(wú)阻隔的進(jìn)行二層通信。 但人們希望某些端口上的計(jì)算機(jī)不能被其他端口上的計(jì)算機(jī)訪問(wèn)：可以把交換機(jī)上任意數(shù)目的端口進(jìn)行組合，這些組合的端口成為一個(gè)封閉的系統(tǒng)，只有連接到該封閉系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可以二層通信。 同時(shí)可以抑制廣播。 2、vlan如何實(shí)現(xiàn)？ 通過(guò)在以太網(wǎng)幀里面加入四個(gè)字節(jié)，引入vlanid實(shí)現(xiàn),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,59,在tag鏈路上傳輸這種類型的幀， 對(duì)端交換機(jī)根據(jù)802.1q中的vlan id來(lái)區(qū)分正確的vlan，然后向該 vlan包含的端口轉(zhuǎn)發(fā)。 目前，計(jì)算機(jī)基

32、本不支持此幀格式,d-addr,s-addr,802.1q,l/t,data,type,pri/cfi/vid,name,vlue,type pri cfi vid,8100 優(yōu)先級(jí) 用于環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) vlan id,vlan802.1q幀格式,4個(gè)字節(jié),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,60,劃分vlan的目的： 抑制廣播 安全性考慮 管理方便,vlan基礎(chǔ)知識(shí),文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,61,可以通過(guò)配置的形式，明確指定端口所屬的vlan。 特點(diǎn)： 配置簡(jiǎn)單、 含義明確 與實(shí)際聯(lián)系緊密、 應(yīng)用廣泛 目前我們用的多是這種方式,vlan的劃分方式,a、劃分方

33、式基于端口,vlan=2,vlan=3,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,62,通過(guò)mac地址指定端口的vlan，和cam配合可實(shí)現(xiàn)vlan端口的轉(zhuǎn)換。 特點(diǎn)： 安全性高 配置比較煩瑣,vlan的劃分方式,b、劃分方式基于mac地址,pc-a-1.4.a.1,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,63,根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議類型(如果支持多協(xié)議)劃分的，雖然這種劃分方法可能是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址，比如ip地址，但它不是路由，不要與網(wǎng)絡(luò)層的路由混淆。它雖然查看每個(gè)數(shù)據(jù)包的ip地址，但不處理。 這種方法不需要附加的幀標(biāo)簽來(lái)識(shí)別vlan，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量，但是效率低，

34、使用較少,vlan的劃分方式,c、劃分方式基于三層協(xié)議,d、基于ip組播的vlan劃分方式 e、基于混合策略的vlan劃分方式,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,64,交換機(jī)對(duì)vlan的處理流程： 1、接收過(guò)程：該過(guò)程負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包可以是帶標(biāo)簽頭的，也可以不帶標(biāo)簽頭，如果不帶，交換機(jī)會(huì)知道根據(jù)該端口所屬的vlan添加上相應(yīng)的標(biāo)簽頭。 2、查找/路由過(guò)程：該過(guò)程根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的mac地址、vlan 標(biāo)識(shí)以及數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)的信息決定把數(shù)據(jù)包發(fā)送到哪個(gè)端口。 3、發(fā)送過(guò)程：將數(shù)據(jù)包發(fā)送到以太網(wǎng)段上，如果該網(wǎng)段的主機(jī)不能識(shí)別802.1q標(biāo)簽頭，那么就將該標(biāo)簽頭去掉，如果是與其他交換

35、機(jī)互連的端口，一般不去掉,交換機(jī)對(duì)vlan的處理,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,65,實(shí)際應(yīng)用中，vlan往往跨越多個(gè) 交換機(jī)。這時(shí)候，需要交換機(jī)的某 些端口有特殊的能力,vlan跨越交換機(jī)的vlan,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,66,兩個(gè)交換機(jī)間用來(lái)傳遞vlan通信的 鏈路稱為trunk。 在tag鏈路上傳輸?shù)膸瑪y帶vlan id， 用來(lái)正確的區(qū)分幀所屬的vlan,trunk鏈路,vlan跨越交換機(jī)的vlan,trunk鏈路,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,67,端口類型,類型含義,trunk untagged,能接收包含vlan id幀

36、的端口,常用作 交換機(jī)間連接 不能識(shí)別vlan id 幀,用來(lái)連接終端 既能識(shí)別標(biāo)記幀,又能 接收非標(biāo)記幀,有一個(gè) 默認(rèn)vlan用于接收到 的非標(biāo)記幀,鏈路類型,類型含義,tag access,交換機(jī)間鏈路,傳輸 的幀攜帶vlan信息 ,如果在該鏈路上接收 到不包含vlan信息 的幀,則按照配置動(dòng)作. 不能識(shí)別包含vlanid 的幀,連接終端,交換機(jī)端口類型和交換機(jī)間鏈路類型,tagged（hybrid,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,68,三個(gè)id,vid: 以太網(wǎng)幀中所攜帶的表示該幀所屬的vlan的id（就是改變以太網(wǎng)世界的那12個(gè)bit）。 pvid： l2上的所有端口（

37、包括tagged和untagged），必須指明屬于哪個(gè)vlan，缺省都屬于vlan1。 trunk allow vlan id： 在trunk端口上，必須標(biāo)識(shí)出允許那些vlan通過(guò)。（即等效于vlan過(guò)濾表中定義的vlan,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,69,802.1q的轉(zhuǎn)發(fā)原則,當(dāng)untagged端口收到幀時(shí)： 交換機(jī)將認(rèn)為該幀不包含tag，因此將會(huì)把它定義為屬于接收端口的缺省vlan（對(duì)帶tag的處理方法各種交換機(jī)不盡相同），并在本vlan內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。 當(dāng)tagged 端口收到幀時(shí)： 若收到的幀沒(méi)有tag，則利用接收端口的缺省vlan來(lái)確定該幀所屬vlan，并在本vlan內(nèi)

38、轉(zhuǎn)發(fā)； 如果該幀已包含tag，則該幀所屬于的vlan由tag中指明的vid所確定，如果該vid屬于本端口允許的vlan，則在本vlan內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄。 當(dāng)untagged 端口發(fā)送幀時(shí)： 交換機(jī)同樣認(rèn)為端口所連接的設(shè)備不能識(shí)別tag，因此發(fā)送出去的幀也將不包含802.1q tag header 當(dāng)tagged端口發(fā)送幀時(shí)： 如果端口的pvid與被發(fā)送幀中的vid不相一致時(shí)，發(fā)送而且不改變幀中的vid，否則，去掉vid后發(fā)送,注意：et1的處理是有不同之處的,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,70,資本主義社會(huì)（vlan）的問(wèn)題,在資本主義社會(huì)中，vlan技術(shù)成功的解決了廣播問(wèn)題，并且使以太網(wǎng)的安全性有了進(jìn)一步的提高，此時(shí)的以太網(wǎng)技術(shù)趨于完美，社會(huì)生產(chǎn)力極大提高，社會(huì)物質(zhì)生產(chǎn)空前繁榮。 但資本主義社會(huì)仍然存在如下問(wèn)題： 使用vlan來(lái)劃分網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)的效率提高不少，但是無(wú)產(chǎn)階級(jí)為了自己的權(quán)益，需要將自己的需求反饋到資產(chǎn)階級(jí)處，可是本來(lái)不需要相互訪問(wèn)的兩個(gè)階級(jí)，現(xiàn)在又要少量的訪問(wèn)需求，該怎么辦到呢,文檔密級(jí)：內(nèi)部公開(kāi),華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散,