以太網(wǎng)技術(shù)和以太網(wǎng)交換

第六章以太網(wǎng)技術(shù)和以太網(wǎng)交換主要內(nèi)容

介紹橋接和交換技術(shù)、生成樹協(xié)議（STP）6.110Mbit/s和100Mbit/s以太網(wǎng)10Base5100BaseTX10BaseT100BaseFXMediaMaximumSegmentLengthTopologyConnector50-ohmcoax(thick)500metersBus100metersStarStarPoint-to-PointEIA/TIACat3,4,5UTP2pairEIA/TIACat5UTP2pair62.5/125micronmulti-modefiberAUIISO8877(RJ-45)Duplexmedia-interfaceconnector(MIC)STISO8877(RJ-45)400meters100metersIEEE802.3a802.3i802.3u802.3u6.2吉比特和10G比特以太網(wǎng)1000Base-T1000Base-LX1000Base-SX10GBase-S/L/EMediaMaximumWorkLengthIEEEcodingCat5e/6

UTP4pair100meters802.3ab550meters62.5/50/10fiber8B1Q44D-PAM58B/10BNRZ5kmeters62.5/50/10fiber62.5/50/10fiber2-30kmeters802.3z802.3z802.3ae8B/10BNRZ8B/10B64B/66Betc.6.3以太網(wǎng)交換技術(shù)1、交換機(jī)原理 通過端口學(xué)習(xí)MAC地址 建立MAC地址表 將接收的幀經(jīng)過過濾處理后轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)如何學(xué)習(xí)主機(jī)位置開始交換機(jī)的MAC地址表是空的MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交換機(jī)如何學(xué)習(xí)主機(jī)位置工作站A向工作站C發(fā)送數(shù)據(jù)幀交換機(jī)將E0端口和幀的源地址即工作站A的MAC地址寫入表中由于不知道工作站C在何處，所以向其他的端口復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)（又稱泛射）MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBA交換機(jī)如何學(xué)習(xí)主機(jī)位置StationDsendsaframetostationCSwitchcachesstationDMACaddresstoportE3bylearningthesourceAddressofdataframesTheframefromstationDtostationCisfloodedouttoallportsexceptportE3(unknownunicastsareflooded)MACaddresstable0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0:0260.8c01.1111E3:0260.8c01.4444E0E1E2E3DCAB交換機(jī)如何過濾數(shù)據(jù)幀StationAsendsaframetostationCDestinationisknown,frameisnotfloodedE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMACaddresstable廣播和多播幀StationDsendsabroadcastormulticastframeBroadcastandmulticastframesarefloodedtoallportsotherthantheoriginatingport0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0:0260.8c01.1111E2:0260.8c01.2222E1:0260.8c01.3333E3:0260.8c01.4444MACaddresstable6.3以太網(wǎng)交換技術(shù)2、switchingmode

store-and-forward

cut-through

fragment-free6.3以太網(wǎng)交換技術(shù)多個(gè)連接，產(chǎn)生環(huán)路，易發(fā)生廣播風(fēng)暴。解決方案：STP生成樹協(xié)議，避免環(huán)路。3、廣播風(fēng)暴（BroadcastStorms）

以太網(wǎng)幀無休止的循環(huán)復(fù)制，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞、癱瘓。Solution:Spanning-TreeProtocolProvidesaloopfreeredundantnetworktopologyby

placingcertainportsintheblockingstateBlock阻塞x6.4STP生成樹協(xié)議1、STP（SpanningTreeProtocol）由規(guī)范IEEE802.1D規(guī)定，是指通過生成樹的算法，暫時(shí)切斷所有冗余的連接，使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖梢粋€(gè)樹的結(jié)構(gòu)，消除網(wǎng)絡(luò)循環(huán)，即保證從樹的一點(diǎn)到其它任何一點(diǎn)只有一條路徑。STP使用一種稱為網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元BPDU（bridgeprotocoldataunit），它攜帶一些必要的信息在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行多目廣播，通過BPDUs的信息，完成生成樹。

2、BPDU

字節(jié)數(shù)目字段2協(xié)議標(biāo)識(shí)1版本1消息類型1保留8根ID4到根的開銷8網(wǎng)橋ID2端口ID2消息年齡2最大年齡2呼叫時(shí)間2轉(zhuǎn)發(fā)延遲3、生成樹的過程

所有連接的網(wǎng)橋通過多播發(fā)送BPDUs，通告自己的網(wǎng)橋ID，找到具有最低網(wǎng)橋ID網(wǎng)橋，并選舉這個(gè)網(wǎng)橋?yàn)楦W(wǎng)橋（rootbridge），即“樹干”

計(jì)算非根網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的路徑開銷（cost），選擇與根網(wǎng)橋連接的具有最低開銷的端口為根端口（rootport）

選擇其他網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋具有最低路徑開銷的端口為指定端口（designatedport），該網(wǎng)橋?yàn)橹付ňW(wǎng)橋（designatedbridge），其他與根網(wǎng)橋相連的端口為非指定端口（Nondesignatedport）

設(shè)置根端口、指定端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)（forwarding)，非指定端口阻塞(blocking)。4、端口狀態(tài)阻塞（blocking）偵聽（listening）學(xué)習(xí)（learning）轉(zhuǎn)發(fā)（forwarding）禁用（deny）阻塞和轉(zhuǎn)發(fā)阻塞（blocking）的端口并沒有被禁止（deny），只是不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，但能接收STP呼入的幀，一旦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化，比如轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的端口或線路失效，阻塞的端口很快轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)發(fā)（forwarding）狀態(tài)，使網(wǎng)絡(luò)連通，繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，這也是冗余備份（redundancy）的基本原理，我們也稱熱備份。阻塞的端口經(jīng)過偵聽、學(xué)習(xí)兩個(gè)狀態(tài)后，變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)從斷開到重新連通，這段時(shí)間稱為網(wǎng)絡(luò)的收斂（convergence），顯然這個(gè)收斂時(shí)間越小越好。SwitchYDefaultpriority32768MAC0c0022222222SwitchXDefaultpriority32768MAC0c0011111111生成樹協(xié)議端口狀態(tài)RootbridgexPort0Port1Port0Port1100baseT10baseT

Designatedport(F)Rootport(F)Nondesignatedport(B)Designatedport(F)SwitchYMAC0c0022222222Defaultpriority32768SwitchXMAC0c0011111111Defaultpriority32768Port0Port1Port0Port1SwitchZMac0c0011110000Defaultpriority32768Port0Canyoufigureout

:Whatistherootbridge?Whatarethedesignated,nondesignated,androotports?Whicharetheforwardingandblockingports?

100baseT100baseTSpanning-Tree:SwitchYMAC0c0022222222Defaultpriority32768SwitchXMAC0c0011111111Defaultpriority32768Port0Port1Port0Port1SwitchZMac0c0011110000Defaultpriority32768Port0Canyoufigureout:Whatistherootbridge?Whatarethedesignated,nondesignated,androotparts?Whicharetheforwardingandblockingports?

100baseT100baseTSpanning-Tree:Designatedport(F)Rootport(F)Nondesignatedport(BLK)Designatedport(F)Rootport(F)6.5局域網(wǎng)的擴(kuò)展技術(shù)LAN的節(jié)點(diǎn)數(shù)目過多會(huì)引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞。例如：塞車1、VLAN技術(shù)Segmentation

網(wǎng)段劃分Flexibility

擴(kuò)展性Security 安全性3rdfloor2ndfloor1stfloorSALESHRENGAVLAN=Abroadcastdomain=Logicalnetwork(subnet)VLAN虛擬局域網(wǎng)技術(shù)SwitchAGreenVLANBlackVLANRedVLANSwitchBGreenVLANBlackVLANRedVLAN

Trunk每個(gè)邏輯VLAN像一個(gè)獨(dú)立的物理橋各VLAN可以橫跨多個(gè)交換機(jī)Trunks管道為多個(gè)VLAN運(yùn)載交通信息

FastEthernet2、Trunk管道協(xié)議使用協(xié)議：IEEE802.1QISL(Cisco專用）配置：干線連接的兩端。VLANTagstrippedbyforwardingportVLANTagaddedbyincomingportTrunk3、VLAN間通信使用三層設(shè)備。如，多層交換機(jī)、路由器。6.6用PowerPoint繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D介紹校園網(wǎng)C3550-12G中心管理機(jī)房(圖書館)CERNETInternet市內(nèi)?？偛繄D示說明1000M100M撥號(hào)訪問綜合樓1綜合教學(xué)大樓2學(xué)生宿舍個(gè)樓（1-7宿舍）大連理工大學(xué)城市學(xué)院校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器文件服務(wù)器認(rèn)證網(wǎng)管100M1000M10/100M多媒體教室IP/TV100M1000MInternet遠(yuǎn)程教育IP/TV教學(xué)監(jiān)督IP/TVVOD服務(wù)器WEB/Mail服務(wù)器100M100MWLAN無線用戶無線局域網(wǎng)交換機(jī)C3550-12TCERNETInternet市內(nèi)?？偛?000MADSL綜合教學(xué)樓1綜合教學(xué)大樓2學(xué)生宿舍個(gè)樓（2-7宿舍）大連理工大學(xué)城市學(xué)院校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器文件服務(wù)器認(rèn)證網(wǎng)管100/1000M1000M10/100M1000MInternetVOD服務(wù)器WEB/