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HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.以太网技术原理ISSUE1.0HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage1以太网是当今应用最广泛的局域网技术HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage2学习指南理解以太网技术原理,可以遵循两个逻辑:以太网设备的发展和链路物理介质速率提升HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage3参考资料IEEE802.3IEEE802.3uIEEE802.3zIEEE802.3abIEEE802.3aeHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage4学习完此课程,您将会:了解以太网相关标准掌握以太网技术原理和发展过程HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage5第1章以太网相关标准第2章以太网技术原理HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage6以太网的诞生以太网最初是由Xerox公司开发的一种基带局域网技术,使用同轴电缆作为网络媒体,采用载波多路访问和碰撞检测(CSMA/CD)机制,数据传输速率达到10Mbps。以太网被设计用来满足非持续性网络数据传输的需要,而IEEE802.3规范则是基于最初的以太网技术于1980年制定。以太网版本2.0由DigitalEquipmentCorporation、Intel和Xerox三家公司联合开发,与IEEE802.3规范相互兼容.HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage7以太网与IEEE802.3(一)HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage8以太网与IEEE802.3(二)HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage9IEEE802.3线缆Name电缆最大区间长度10BASE-5粗同轴电缆500m10BASE-2细同轴电缆200m10BASE-T双绞线100m10BASE-F光纤2000mHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage10IEEE802.3连接方式10Base510Base210BaseT收发器夹子收发器电缆芯连接器双绞线集线器HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage11快速(100M)以太网数据传输速率为100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术,能够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。IEEE为快速以太网制订的标准为IEEE802.3uHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage12IEEE802.3u的线缆HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage13IEEE802.3u的线缆长度名称线缆最大段长优点100Base-T4双绞线100m使用3类线100Base-Tx双绞线100m100Mbps全双工100Base-Fx光纤2000m100Mbps全双工HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage14千兆以太网千兆以太网是对IEEE802.3以太网标准的扩展,在基于以太网协议的基础之上,将快速以太网的传输速率100Mbps提高了10倍,达到了1Gbps。标准为IEEE802.3z(光纤与铜缆)和IEEE802.3ab(双绞线)HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage15IEEE802.3z的线缆标准1000BaseLX是一种使用长波激光作信号源的网络介质技术,在收发器上配置波长为1270-1355nm(一般为1300nm)的激光传1270-1355nm(一般为1300nm)的激光传输器,既可以驱动多模光纤,也可以驱动单模光纤。1000BaseSX是一种使用短波激光作为信号源的网络介质技术,收发器上所配置的波长为770-860nm(一般为800nm)的激光传输器不支持单模光纤,只能驱动多模光纤。1000BaseT使用的一种特殊规格的高质量平衡双绞线对的屏蔽铜缆,最长有效距离为25米,使用9芯D型连接器连接电缆。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage16IEEE802.3ab的线缆标准1000BaseT是一种使用5类UTP作为网络传输介质的千兆以太网技术,最长有效距离与100BASETX一样可以达到100米。用户可以采用这种技术在原有的快速以太网系统中实现从100Mbps到1000Mbps的平滑升级。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage17万兆以太网已经开始部署,预计未来将有大规模的应用标准为IEEE802.3ae网络线缆只可以使用光纤只有全双工模式创造了一些新的概念,例如光物理媒体相关子层(PDM)HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage18第1章以太网相关标准第2章以太网技术原理HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage19第2章以太网技术原理第1节以太网技术基本概念第2节HUB和L2交换机的出现第3节VLAN和L3交换机的出现第4节GE/10GE以太网出现HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage20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。以太网原理---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。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage21你知道为什么IP地址不像MAC地址一样做成固定的?以太网的MAC地址00e0.fc39.80341.MAC地址有48位,但它通常被表示为12位的点分十六进制数。2.MAC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。3.如果48位全是1,则表明该地址是广播地址。4.如果第8位是1,则表示该地址是组播地址。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage22Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type值含义Length/T1500Length/T=1500代表了该帧的类型代表了该帧的长度802.3以太网帧结构HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage23第2章以太网技术原理第1节以太网技术基本概念第2节HUB和L2交换机的出现第3节VLAN和L3交换机的出现第4节GE/10GE以太网出现HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage24HUB设备工作模型: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注意:HUB仅仅是物理上的连接设备。传统以太网连接设备HUBHUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage25HUB设备工作原理:12345INOUTOUTOUTOUTHUB仅仅改变了以太网的物理拓扑所有的HUB都是半双工的HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage26HUBLANLANLANLANLANHUB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。冲突域HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage27由HUB组建以太网,依然是一种共享式以太网。由HUB组建以太网的实质实际上网络中由HUB组建以太网,仍然存在以下缺陷:冲突严重;广播泛滥;无任何安全性。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage28(BRIDGE/以太网交换机/L2)设备工作模型:L2工作模型应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层会话层传输层网络层链路层物理层物理层物理层二层交换机链路层链路层表示层应用层HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage29分段1分段2ABCPORT1PORT2D交换机典型应用交换机MAC地址所在端口MACA1MACB1MACC2MACD2基于源地址学习注意: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。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage30MAC地址所在端口MACA1MACB1MACC2MACD2MACDMACA......端口1MACDMACA......端口2基于目的地址转发HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage31上述原则中存在三处严重的错误,你知道是什么吗?二层交换机原理接收网段上的所有数据帧;利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表(源地址自学习),使用地址老化机制进行地址表维护;在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址,如果找到就将该数据帧发送到相应的端口,如果找不到,就向所有的端口发送(除接收帧的端口);向所有端口转发广播帧和多播帧。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage32正确答案1.接收网段上的所有数据帧;2.利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表(源地址自学习),使用地址老化机制进行地址表维护;3.在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址,如果找到就将该数据帧发送到相应的端口(不包括源端口);如果找不到,就向所有的端口发送(不包括源端口);4.向所有端口转发广播帧和多播帧(不包括源端口)。你知道为什么有这样的限制吗?HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage33正确答案从这个端口接收的报文,肯定被这个端口所在的网段已知,所以没有必要从这个端口再发送一遍。不仅仅是没有必要的问题,而是一定不能再发送,因为这样一个报文会在网段中出现两次。造成严重错误HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.HUAWEIConfidentialPage34三种交换模式Cut-Through:交换机接收到目的地址即开始转发过程延迟小交换机不检测错误Store-and-Forward:存储转发交换机将全部内容接收才开始转发过程延迟大交换机检测错误,不会有错包Frag-free:交换机接收完数据包的前64字节(一个最短帧长度),然后根据头信息查表转
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