1、以太網(wǎng)技術以太網(wǎng)技術我們知道局域網(wǎng)包含以太網(wǎng),令牌環(huán)和令牌總線等等,這些技術當中以太網(wǎng)技術以其簡明高效的特點逐漸占據(jù)了主導地位第第2節(jié)節(jié) 以太網(wǎng)端口技術以太網(wǎng)端口技術第第3節(jié)節(jié) 以太網(wǎng)設備介紹以太網(wǎng)設備介紹1.1 以太網(wǎng)起源及原理簡介以太網(wǎng)起源及原理簡介1.2 以太網(wǎng)發(fā)展及標準協(xié)議以太網(wǎng)發(fā)展及標準協(xié)議以太網(wǎng)的誕生n以太網(wǎng)最初是由Xerox公司開發(fā)的一種基帶局域網(wǎng)技術，使用同軸電纜作為網(wǎng)絡媒體，采用載波多路訪問和沖突檢測（CSMA/CD）機制,數(shù)據(jù)傳輸速率達到10Mbps。 n以太網(wǎng)被設計用來滿足非持續(xù)性網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰鳬EEE 802.3規(guī)范則是基于最初的以太網(wǎng)技術于1980年制定。以太

2、網(wǎng)版本2.0由Digital Equipment Corporation、Intel和Xerox三家公司聯(lián)合開發(fā)，與IEEE 802.3規(guī)范相互兼容。沖突檢測：由于兩個站點同時發(fā)送信號，經(jīng)過疊加后，會使線路上電壓的擺動值超過正常值一倍。據(jù)此可判斷沖突的產(chǎn)生。以太網(wǎng)原理-CSMA/CDnCS：載波偵聽n在發(fā)送數(shù)據(jù)之前進行監(jiān)聽，以確保線路空閑，減少沖突的機會。nMA：多址訪問n每個站點發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以同時被多個站點接收。nCD：沖突檢測n邊發(fā)送邊檢測，發(fā)現(xiàn)沖突就停止發(fā)送，然后延遲一個隨機時間之后繼續(xù)發(fā)送。以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLen

3、gth/Type值值含義含義Length/T 1500Length/T = 1500代表了該幀的類型代表了該幀的類型代表了該幀的長度代表了該幀的長度802.3以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)n以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式（Ethernet-II）n類型值大于等于600H 以太網(wǎng)的MAC地址nMAC地址有4 8位，但它通常被表示為12位的點分十六進制數(shù)。nMAC地址全球唯一，由 IEEE對這些地址進行管理和分配。每個地址由兩部分組成，分別是供應商代碼和序列號。其中前24位二進制代表該供應商代碼。剩下的24位由廠商自己分配。n如果48位全是1，則表明該地址是廣播地址。n如果第8位是1，則表示該地址是組播地址。00e0.fc39.

4、8034最小幀長與最大傳輸距離n最大傳輸距離：通常由線路質(zhì)量、信號衰減程度等因素決定。n最小幀長（64字節(jié)）：由最大傳輸距離和沖突檢測機制共同決定。n規(guī)定最小幀長是為了避免如下情況發(fā)生：即某站點已經(jīng)將一個數(shù)據(jù)包的最后一個BIT發(fā)送完畢，但這個報文的第一個BIT還沒有傳送到距離很遠的一個站點。而站點認為線路空閑而發(fā)送數(shù)據(jù)，導致沖突。1.1 以太網(wǎng)起源及原理簡介以太網(wǎng)起源及原理簡介1.2 以太網(wǎng)發(fā)展及標準協(xié)議以太網(wǎng)發(fā)展及標準協(xié)議萬兆以太網(wǎng)出現(xiàn)70年代80年代90年代以太網(wǎng)產(chǎn)生10M以太網(wǎng)發(fā)展成熟共享式轉(zhuǎn)向LAN交換機100M快速以太網(wǎng)92年96年千兆以太網(wǎng)迅速發(fā)展2002年以太網(wǎng)發(fā)展簡史nIEEE

5、802.3 以太網(wǎng)標準nIEEE802.3u 100BASE-T快速以太網(wǎng)標準nIEEE802.3z/ab 1000Mb/s千兆以太網(wǎng)標準nIEEE802.3ae 10GE以太網(wǎng)標準共享式以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)n在共享式以太網(wǎng)之時，使用一種稱為抽頭的設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小洞，然后將抽頭接入。此項工作存在一定的風險：因為任何疏忽，都有可能使電纜的中心導體與屏蔽層短接，導致這個網(wǎng)絡段的崩潰。同軸電纜的致命缺陷是：電纜上的設備是串連的，單點的故障可以導致這個網(wǎng)絡的崩潰。10Base5：粗同軸電纜（5代表電纜的字段長度是500米）10Base2：細同軸電纜（2代表電纜的字

6、段長度是200米）其中介質(zhì)可靠性差是共享式以太網(wǎng)的主要問題。共享式以太網(wǎng)的缺點n在共享式以太網(wǎng)中，所有的主機都以平等的地位連接到同軸電纜上，但如果以太網(wǎng)中主機數(shù)目較多，則存在以下嚴重問題：n介質(zhì)可靠性差n沖突嚴重n廣播泛濫n無任何安全性標準以太網(wǎng)n標準以太網(wǎng)（10Mbit/s）的網(wǎng)絡定位模型分類網(wǎng)絡定位接入層最終用戶和接入層交換機之間的連接匯聚層通常不使用核心層通常不使用IEEE802.3 線纜名稱電纜最大區(qū)間長度10BASE-5粗同軸電纜500m10BASE-2細同軸電纜200m10BASE-T雙絞線100m10BASE-F光纖2000m快速（100M）以太網(wǎng)n數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps的

7、快速以太網(wǎng)是一種高速局域網(wǎng)技術，能夠為桌面用戶以及服務器或者服務器集群等提供更高的網(wǎng)絡帶寬。 nIEEE為快速以太網(wǎng)制訂的標準為IEEE802.3u快速以太網(wǎng)n快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）的網(wǎng)絡定位模型分類網(wǎng)絡定位接入層為高性能的PC機和工作站提供100Mbit/s的接入?yún)R聚層提供接入層和匯聚層的連接，提供匯聚層到核心層的連接，提供高速服務器的連接核心層提供交換設備間的連接快速以太網(wǎng)傳輸距離技術標準線纜類型傳輸距離100BaseTXEIA/TIA 5類（UTP）非屏蔽雙絞線2對100m100BaseT4EIA/TIA 3、4、5類（UTP）非屏蔽雙絞線4對100m100BaseFX多模光纖

8、（MMF）線纜550m-2km單模光纖（SMF）線纜2km-15km千兆以太網(wǎng)n千兆以太網(wǎng)是對IEEE802.3以太網(wǎng)標準的擴展，在基于以太網(wǎng)協(xié)議的基礎之上，將快速以太網(wǎng)的傳輸速率100Mbps提高了10倍，達到了1Gbps。 n標準為IEEE802.3z（光纖與銅纜）和IEEE802.3ab（雙絞線）千兆以太網(wǎng)n千兆（1000Mbit/s）以太網(wǎng)網(wǎng)絡定位模型分類網(wǎng)絡定位接入層一般不使用匯聚層提供接入層和匯聚層設備間的高速連接核心層提供匯聚層和高速服務器的高速連接，提供核心設備間的高速互聯(lián)千兆以太網(wǎng)傳輸距離技術標準線纜類型傳輸距離1000BaseT銅質(zhì)EIA/TIA5類（UTP）非屏蔽雙絞線4

9、對100m1000BaseCX銅質(zhì)屏蔽雙絞線25m1000BaseSX多模光纖，50/62.5um光纖，使用波長為850nm的激光550m/275m1000BaseLX單模光纖，9um光纖，使用波長為1300nm的激光2km-15kmIEEE802.3z的線纜標準n1000BaseLX是一種使用長波激光作信號源的網(wǎng)絡介質(zhì)技術，在收發(fā)器上配置波長為1270-1355nm（一般為1300nm）的激光，既可以驅(qū)動多模光纖，也可以驅(qū)動單模光纖。n1000BaseSX是一種使用短波激光作為信號源的網(wǎng)絡介質(zhì)技術，收發(fā)器上所配置的波長為770-860nm（一般為800nm）的激光傳輸器不支持單模光纖，只能驅(qū)

10、動多模光纖。 n1000BaseCX使用的一種特殊規(guī)格的高質(zhì)量平衡雙絞線對的屏蔽銅纜，最長有效距離為25米，使用9芯D型連接器連接電纜。IEEE802.3ab的線纜標準n1000BaseT是一種使用5類UTP作為網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的千兆以太網(wǎng)技術，最長有效距離與100BASETX一樣可以達到100米。用戶可以采用這種技術在原有的快速以太網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)從100Mbps到1000Mbps的平滑升級。萬兆以太網(wǎng)n已經(jīng)開始部署，預計未來將有大規(guī)模的應用n標準為IEEE802.3aen只有全雙工模式n創(chuàng)造了一些新的概念，例如光物理媒體相關子層(PDM)第第1節(jié)節(jié) 以太網(wǎng)技術發(fā)展史以太網(wǎng)技術發(fā)展史第第3節(jié)節(jié) 以太

11、網(wǎng)設備介紹以太網(wǎng)設備介紹2.1 自協(xié)商技術自協(xié)商技術2.2 自適應技術自適應技術2.3 流量控制流量控制自協(xié)商解決兼容問題自協(xié)商基本頁信息自協(xié)商信號n整個報文按16ms間隔重復，直到自協(xié)商完成與沒有自協(xié)商機制的設備連接n不使用自協(xié)商機制會出現(xiàn)以下情況：n無法實現(xiàn)端口的自動雙速配置功能(如10Mbit/s和100Mbit/s)n無法確定雙工工作模式n無法確定是否需要流量控制功能自協(xié)商優(yōu)先級優(yōu)先級順序工作方式A100BASE-TX全雙工B100BASE-T4C100BASE-TXD10BASE-T全雙工E10BASE-T光纖上的自協(xié)商n對光纖以太網(wǎng)而言，得出的結(jié)論是：n鏈路兩端的工作模式必須使用手

12、工配置（速度、雙工模式、流控等），如果光纖兩端的配置不同，是不能正確通信的。n千兆以太網(wǎng)的自協(xié)商機制已經(jīng)實現(xiàn)。2.1 自協(xié)商技術自協(xié)商技術2.2 自適應技術自適應技術2.3 流量控制流量控制智能MDI/MDIXn不需要知道電纜另一端為MDI還是MDIX設備n兩種電纜（普通、交叉）都可連接交換機、集線器或NIC設備n消除由于電纜配錯引起的連接錯誤n簡化10/100M網(wǎng)絡安裝維護，降低開銷Receive PairTransmit PairTransmit PairReceive PairTransmit PairReceive PairTransmit PairReceive Pair交叉網(wǎng)線交叉

13、網(wǎng)線直連網(wǎng)線直連網(wǎng)線2.1 自協(xié)商技術自協(xié)商技術2.2 自適應技術自適應技術2.3 流量控制流量控制流量控制n當通過交換機一個端口的流量過大，超過了它的處理能力時，就會發(fā)生端口阻塞。流量控制的作用是防止在出現(xiàn)阻塞的情況下丟幀。n在 半 雙 工 方 式 下 ， 流 量 控 制 是 通 過 反 壓（backpressure）技術實現(xiàn)的，模擬產(chǎn)生碰撞，使得信息源降低發(fā)送速度。n在全雙工方式下流量控制一般遵循IEEE 802.3x標準。全雙工流量控制nIEEE802.3x標準定義了一種新方法，在全雙工環(huán)境中去實現(xiàn)流量控制。交換機產(chǎn)生一個PAUSE幀，PAUSE幀使用一個保留的組播地址：01-80-C2

14、-00-00-01，將它發(fā)送給正在發(fā)送的站，發(fā)送站接收到該幀后，就會暫停或停止發(fā)送。nPAUSE幀利用了一個保留的組播地址，它不會被網(wǎng)橋和交換機所轉(zhuǎn)發(fā)，這樣，PAUSE幀不會產(chǎn)生附加信息量。全雙工流量控制nPAUSE功能的應用場合：n一對終端 （簡單的兩點網(wǎng)絡）n一個交換機和一個終端n交換機和交換機之間的鏈路nPAUSE功能不解決下列問題：n穩(wěn)定狀態(tài)的網(wǎng)絡擁塞n端到端流量控制n比簡單的“停啟”更復雜的機制第第1節(jié)節(jié) 以太網(wǎng)技術發(fā)展史以太網(wǎng)技術發(fā)展史第第2節(jié)節(jié)以太網(wǎng)端口技術以太網(wǎng)端口技術3.2 二層交換機的工作原理二層交換機的工作原理3.3 VLAN與三層交換機與三層交換機傳統(tǒng)以太網(wǎng)連接設備HU

15、BnHub的工作模式注意：HUB僅僅是物理上的連接設備。應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層鏈路層鏈路層物理層物理層物理層物理層物理層物理層HUB應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層鏈路層鏈路層物理層物理層所有的HUB都是半雙工的nHub的工作原理12345INOUTOUTOUTOUT由HUB組建以太網(wǎng)的實質(zhì)n實際上網(wǎng)絡中由HUB組建以太網(wǎng)實質(zhì)是一種共享式以太網(wǎng)，存在共享式以太網(wǎng)的所有缺陷： 沖突嚴重； 廣播泛濫；無任何安全性。3.1 Hub的工作原理的工作原理3.3 VLAN與三層交換機與三層交換機二層工作模式n網(wǎng)橋/二層以太網(wǎng)交換機的工作模式

16、應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層鏈路層鏈路層物理層物理層物理層物理層物理層物理層二層交換機應用層應用層表示層表示層會話層會話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層鏈路層鏈路層物理層物理層鏈路層鏈路層鏈路層鏈路層基于源地址學習n多播情況下，CAM表項的建立不是通過學習得到的，而是通過IGMP窺探，CGMP等協(xié)議獲得的。MAC地址地址所在端口所在端口MAC A1MAC B1MAC C2MAC D2分段1分段2ABCPORT1PORT2D 交換機典型應用交換機基于目的地址轉(zhuǎn)發(fā)MACD MACA.端口1MACDMACA.端口2MAC地址地址所在端口所在端口MACA1MACB1MACC2

17、MACD2二層交換機原理n接收網(wǎng)段上的所有數(shù)據(jù)幀；n利用接收數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址來建立MAC地址表（源地址自學習），使用地址老化機制進行地址表維護；n在MAC地址表中查找數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址，如果找到就將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送到相應的端口（不包括源端口）；如果找不到，就向所有的端口發(fā)送（不包括源端口）；n向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)廣播幀和多播幀（不包括源端口）。三種交換模式n Cut-Through：n交換機接收到目的地址即開始轉(zhuǎn)發(fā)過程n延遲小n交換機不檢測錯誤nStore-and-Forward：n交換機將全部內(nèi)容接收才開始轉(zhuǎn)發(fā)過程n延遲大n交換機檢測錯誤，不會有錯包 nFrag-free：n交換機接收完數(shù)

18、據(jù)包的前64字節(jié)（一個最短幀長度），然后根據(jù)頭信息查表轉(zhuǎn)發(fā)。n結(jié)合了直通方式和存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式的優(yōu)點。L2交換機的缺點nL2帶來了以太網(wǎng)技術的重大飛躍，徹底解決了困擾以太網(wǎng)的沖突問題，極大的改進了以太網(wǎng)的性能。并且以太網(wǎng)的安全性也有所提高。但以太網(wǎng)存在如下缺點：n廣播泛濫n安全性仍舊無法得到有效的保證n其中廣播泛濫嚴重是L2以太網(wǎng)的主要缺點3.1 Hub的工作原理的工作原理3.2 二層交換機的工作原理二層交換機的工作原理VLAN的起源基于端口分組n解決廣播泛濫問題的主導思想：將沒有互訪需求的主機隔離開交換機工程部市場部銷售部10.110.10.010.110.20.010.110.30.01298

19、5VLAN技術的優(yōu)點和缺點nVLAN技術成功的解決了廣播問題，并且使以太網(wǎng)的安全性有了進一步的提高，此時的以太網(wǎng)技術趨于完美。n但VLAN技術也有缺點：使用VLAN來劃分網(wǎng)絡后，網(wǎng)絡的效率提高不少，可是本來不需要相互訪問的兩個部門，現(xiàn)在又要少量的訪問需求，該怎么辦到呢？解決辦法（一）n使用路由器連接不同的VLAN前提：VLAN和IP子網(wǎng)間是一對一的關系缺點：每個VLAN需要占用一個路由器的接口；不同VLAN中的主機需配置不同的缺省網(wǎng)關工程部VLAN市場部VLAN銷售部VLAN10.110.10.010.110.20.010.110.30.0交換機解決辦法（二）-單臂路由n使用支持VLAN屬性的路由器連接不同的VLAN前提：VLAN和IP子網(wǎng)間是一對一的關系工程部VLAN市場部VLAN銷售部VLAN10.110.10.010.110.20.010.110.30.0交換機（L2+路由器）模式的缺陷n需要多個設備，組網(wǎng)復雜；nVLAN間通信通過路由器完成；n路由器價格昂貴，速率較低。工程部VLAN市場部VLAN銷售部VLAN10.110.10.010.110.20.010.110.30.0交換機解決辦法（三）n將路由器和交換機合成一個設備三層交換機前提：VLAN和IP子網(wǎng)間是一對一的關系SWITCH工程