1、 / www .raisecom. comRCPE-以太網(wǎng)基礎(chǔ)和交換機原理 /公司簡介 公司成立于1999年6月，專注于光纖寬帶接入領(lǐng)域，致力于光纖技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)及寬帶接入技術(shù)的融合。 公司目標：成為國內(nèi)乃至世界的接入專家，滿足用戶的所有接入需求，讓我們的用戶贏得用戶、贏得市場。 主要用戶： 公司理念：創(chuàng)新、務(wù)實、共同發(fā)展。 產(chǎn)品線逐漸從光接入產(chǎn)品向全業(yè)務(wù)接入產(chǎn)品發(fā)展，并成功的完成了從電信級設(shè)備提供商到電信級方案提供商的轉(zhuǎn)型。 綜合接入、全面網(wǎng)管是我們公司一貫的方針或方向。 /發(fā)展里程碑319992000200120022003200420052006200720081999.6 瑞斯康達成

2、立公司由產(chǎn)品服務(wù)向方案服務(wù)、運營支撐服務(wù)延伸開始產(chǎn)品線融合，形成三個平臺：多業(yè)務(wù)接入平臺、寬帶接入平臺、綜合網(wǎng)管平臺正式提出在接入層成為全球第一的產(chǎn)品、方案及服務(wù)提供商的中遠期目標MSAP綜合業(yè)務(wù)接入平臺在全國各大運營商市場獲得規(guī)模應(yīng)用RC系列光纖收發(fā)器全年銷售額突破一個億在德隆事件中堅定方向，上下一心，成功突破困境，實現(xiàn)年銷售額4億元2002.1 第一臺RC系列PDH設(shè)備下線2000.1 第一臺RC系列光纖收發(fā)器下線提出“Everthing over Ethernet、Ethernet over Everthing”理念，同年產(chǎn)品進入國際市場 /膠片更新記錄版本日期操作類型修訂者操作記錄V1

3、.02011-08-25C彭黎第一次創(chuàng)建V2.02012-05-11M、D鄭秀茹調(diào)整以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識部分調(diào)整交換機工作原理部分，將三層交換放在第三套膠片VLAN知識中（C 創(chuàng)建， A 增加， M 修改， D 刪除） /速率計算以太網(wǎng)基礎(chǔ)和交換機原理幀結(jié)構(gòu)自協(xié)商/自適應(yīng)流控、交換模式以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識交換機工作原理交換式以太-二層交換機傳統(tǒng)以太網(wǎng)-HUB以太網(wǎng)歷史課程結(jié)構(gòu)地址學習轉(zhuǎn)發(fā)過濾 /目錄u以太網(wǎng)歷史u以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識u交換機工作原理 /培訓目標培訓目標通過本章的學習，學員應(yīng)掌握以下幾點：了解以太網(wǎng)的發(fā)展歷程了解以太網(wǎng)所涉及的相關(guān)標準 /以太網(wǎng)發(fā)展歷史-以太網(wǎng)誕生 1972年，Robert Met

4、calfe加入Xerox公司，創(chuàng)建了Ethernet 。 1977年， Robert和他的合作者獲得了“具有沖突檢測的多點數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)”的專利，標志著以太網(wǎng)的誕生。 Ethernet原型：速率2.94Mbps，物理介質(zhì)為粗同軸電纜，物理拓撲為總線型結(jié)構(gòu)。 /以太網(wǎng)發(fā)展歷史-標準以太網(wǎng) 1982年，DIX發(fā)布以太網(wǎng)第二個版本，Ethernet II。 1983年，IEEE802.3工作組發(fā)布了第一個關(guān)于以太網(wǎng)的IEEE標準。 1990年，IEEE802.3i標準發(fā)布，公布了10Base-T技術(shù)。 標準以太網(wǎng)：速率10Mbps，共享介質(zhì)使用同軸電纜、雙絞線、光纖，從總線型結(jié)構(gòu)過渡到星型結(jié)構(gòu)化布線。

5、 /名稱名稱電纜電纜最大區(qū)間長度最大區(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以太網(wǎng)發(fā)展歷史-標準以太網(wǎng) /以太網(wǎng)發(fā)展歷史-快速以太網(wǎng) 1993年，成立快速以太網(wǎng)聯(lián)盟FEA。 1995年，通過IEEE802.3u規(guī)范。快速以太網(wǎng)時代來臨。 快速以太網(wǎng)，速率100Mbps，共享介質(zhì)使用UTP和光纖，可工作在全雙工模式。 /技術(shù)標準技術(shù)標準線纜類型線纜類型傳輸距離傳輸距離100BaseTXEIA/TIA5類（UTP）非屏蔽雙絞線2對100m100BaseT4EIA/TIA3、4、5類（UTP）非屏蔽雙絞線

6、4對100m100BaseFX多模光纖（MMF）線纜550m-2km單模光纖（SMF）線纜2km-15km以太網(wǎng)發(fā)展歷史-快速以太網(wǎng) /以太網(wǎng)發(fā)展歷史-千兆以太網(wǎng) 1995年，IEEE802.3標準委員會組建“高速研究組”，研究1000Mbps速率的以太網(wǎng)。 1998年，IEEE 發(fā)布802.3z（光纖和銅纜）1000Mbps以太網(wǎng)標準。 1999年，IEEE發(fā)布了802.3ab（雙絞線）1000Mbps以太網(wǎng)標準。 /以太網(wǎng)發(fā)展歷史-千兆以太網(wǎng)技術(shù)標準技術(shù)標準線纜類型線纜類型傳輸距離傳輸距離1000BaseT銅質(zhì)EIA/TIA5類（UTP）非屏蔽雙絞線4對100m1000BaseCX銅質(zhì)屏蔽

7、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1310nm的激光 /以太網(wǎng)發(fā)展歷史-萬兆以太網(wǎng) 2002年，10GE以太網(wǎng)標準802.3ae（光纖）正式發(fā)布。 IEEE802.3ak（銅纜）標準和IEEE802.3an（雙絞線）標準相繼發(fā)布。 10GE以太網(wǎng)只支持全雙工，可應(yīng)用于廣域網(wǎng)物理層技術(shù)SONET/SDH。 / 了解以太網(wǎng)發(fā)展的幾個階段本章小結(jié) /目錄u以太網(wǎng)歷史u以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識u交換機工作原理 /培訓目標通過本章的學習，學員應(yīng)掌握以下幾點：掌握以太網(wǎng)的幀格式掌握速率的計

8、算方法理解以太網(wǎng)的相關(guān)技術(shù) /CSMA/CD 傳統(tǒng)以太網(wǎng)是一種共享介質(zhì)的局域網(wǎng)技術(shù)，基于傳統(tǒng)以太網(wǎng)是一種共享介質(zhì)的局域網(wǎng)技術(shù)，基于CSMA/CD。 CS：載波監(jiān)聽 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。 MA：多址訪問 每個站點發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以同時被多個站點接收。 CD：沖突檢測 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。 /MAC地址-回顧 MAC地址：48bit 按應(yīng)用可分為： 單播地址 ：標識唯一的設(shè)備，0000-3FFE-0022 組播地址 ：標識同屬一組的多個設(shè)備，0100-5E00-0001 廣播地址 ：標識同一網(wǎng)段中的所有設(shè)備，F(xiàn)FFF

9、-FFFF-FFFF以太網(wǎng)幀格式DA(6)SA(6)Type(2)PayLoad(46-1500)FCS(4) /以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)Ethernet II 封裝Preamble(7)SFD(1)DA(6)SA(6)Type(2)PayLoad(46-1500)FCS(4)Preamble(7)SFD(1)DA (6)SA (6)Type (2)PayLoad (46-1500)FCS (4)前導碼，通知接收方有數(shù)據(jù)幀到來目的節(jié)點的MAC地址源節(jié)點的MAC地址協(xié)議類型上層協(xié)議有效載荷校驗和Type：0 x0800-IP0 x0806-ARP /以太網(wǎng)速率計算 b/s-物理介質(zhì)每秒可以傳送多少bit的數(shù)

10、據(jù)。 (如10Mb/s) PPS-物理介質(zhì)每秒傳送的實際數(shù)據(jù)幀的數(shù)目。(如100Mpps）以太網(wǎng)速率和以太網(wǎng)速率和PPS如何進行換算？如何進行換算？假設(shè)數(shù)據(jù)幀的長度為K bytes，端口速率為R，PPS為N，則： N=R/(K*8+8*8+96）數(shù)據(jù)幀長度，包括CRC前導碼 幀間隙N=100 000 000/(64*8+8*8+96）=148810 pps100Mb/s是多少PPS？（以太網(wǎng)的最小幀長64byte） /自協(xié)商 端口自動協(xié)商：端口根據(jù)另一端設(shè)備的連接速度和雙工模式，自動把自身的速度調(diào)節(jié)到最高的公共水平，即線路兩端能具有的最快速度和雙工模式。 自協(xié)商的內(nèi)容主要包括速率、雙工模式、流

11、控等。對于兩端處于自協(xié)商工作方式的設(shè)備，最終協(xié)商的結(jié)果是采用二者技術(shù)能力域中優(yōu)先級低的網(wǎng)口提供的工作方式工作。協(xié)商級別一般為100Mfull，100Mhalf，10Mfull，10Mhalf。 A（auto），B（auto），A、B的工作模式是？A（auto），B（100M,HALF），A、B的工作模式是？A（auto），B（100M,FULL），A、B的工作模式是？A（auto），B（10M,FULL），A、B的工作模式是？A（auto,100M,FULL），B（100M,HALF），A、B的工作模式是？ /端口MDI/MDIX自適應(yīng) 不需要知道線纜另一端為MDI還是MDIX設(shè)備，兩種線纜都

12、能使用。 消除了由于線纜配錯引起的連接錯誤。 /流控 流控：當接收者沒有能力處理接收到的報文時，為防止丟包，接收者需要通知報文的發(fā)送者在一段時間內(nèi)停止發(fā)送報文。 對于半雙工和全雙工模式，流控通過不同的方式來實現(xiàn)。 半雙工：背壓、載波偵聽擴展機制 全雙工：IEEE802.3x標準（以太網(wǎng)流控標準） /半雙工流控半雙工流控：兩種方式實現(xiàn)流量控制。 利用Backpressure 背壓方式 利用載波偵聽擴展機制 /全雙工流控 全雙工流控：IEEE802.3x中定義，數(shù)據(jù)接收方向數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送Pause幀，以通知數(shù)據(jù)發(fā)送方停止發(fā)送數(shù)據(jù)。Pause幀中指定要求發(fā)送方暫停發(fā)送流量的時間。接收方也可發(fā)送等待時

13、間為0的Pause幀通知發(fā)送方開始發(fā)送數(shù)據(jù)。DASATypeCodeParametersReserved組播MAC：0180-C200-0001發(fā)送Pause的節(jié)點MAC0 x8808要求發(fā)送方停止的時間，單位是當前傳送512bit的時間0 x0001保留，為 /交換三種模式 Store-and-Forward：存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式 交換機接收檢測到全部數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)發(fā)過程 數(shù)據(jù)傳輸延遲大 保證數(shù)據(jù)幀無差錯傳輸 不同速率端口之間轉(zhuǎn)發(fā) Cut-Through：直通交換模式 交換機接收檢測到目的MAC開始轉(zhuǎn)發(fā)過程 數(shù)據(jù)傳輸?shù)脱舆t 無法對數(shù)據(jù)幀進行校驗和糾錯 Fragment-free：碎片隔離方式 交換機接收

14、檢測到不是沖突碎片開始轉(zhuǎn)發(fā)過程 延遲介于直通轉(zhuǎn)發(fā)和存儲轉(zhuǎn)發(fā)之間 過濾沖突碎片 / 以太網(wǎng)的基本原理本章小結(jié) 以太網(wǎng)的幾種幀格式 以太網(wǎng)的速率計算方法 以太網(wǎng)的自協(xié)商、自適應(yīng)、流控機制、交換模式 /目錄u以太網(wǎng)歷史u以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識u交換機工作原理 /培訓目標通過本章的學習，學員應(yīng)掌握以下幾點：了解共享式以太網(wǎng)掌握二層交換的工作原理掌握MAC地址表的特點 /共享式以太網(wǎng)互聯(lián)一層HUB 傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用CSMA/CD機制，使用共享總線型的連接方式。所有互連設(shè)備位于一個沖突域中，在網(wǎng)絡(luò)流量增大到一定程度時，會導致沖突不斷，吞吐量受到嚴重影響。 /交換式以太網(wǎng)互聯(lián)二層交換機 交換式以太網(wǎng)使用星型連接方式，

15、通過二層交換機進行互連。 通過MAC地址進行數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)。 內(nèi)部使用ASIC硬件芯片實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)。 各端口屬于不同的沖突域。沖突域1沖突域2沖突域3二層交換機 /交換機的工作原理交換機有著透明橋相同的特點Station AStation B1/11/2Segment ASegment B /交換機的三個功能 地址學習 轉(zhuǎn)發(fā) 過濾 /地址學習 最開始的地址表是空的MAC 地址表00d0.d001.111100d0.d001.222200d0.d001.333300d0.d001.4444E0E1E2E3ABCD /MAC 地址表00d0.d001.222200d0.d001.333300d0.d0

16、01.4444E0: 00d0.d001.1111E0E1E2E3DCBA地址學習基于源MAC地址學習 Station A 發(fā)送一個幀（frame） 給 Station C 交換機從端口 E0 學習到 station A 的 MAC 地址 將該幀做 “洪泛（flooding）” 轉(zhuǎn)發(fā)。 /MAC 地址表00d0.d001.111100d0.d001.222200d0.d001.333300d0.d001.4444E0: 00d0.d001.1111E3: 00d0.d001.4444E0E1E2E3DCAB地址學習-基于源MAC地址學習 Station D 發(fā)送一個幀（frame） 給 Sta

17、tion C 交換機從端口 E3 學習到 station D 的 MAC 地址 將該幀做 “洪泛（flooding）” 轉(zhuǎn)發(fā)。 /轉(zhuǎn)發(fā)-基于目的MAC地址轉(zhuǎn)發(fā) Station A 發(fā)送一個幀（frame）給 station C 目標地址已經(jīng)知道, 不再 “洪泛” 發(fā)送，直接從 E2 端口發(fā)送出去。E0: 00d0.d001.1111E2: 00d0.d001.2222E1: 00d0.d001.3333E3: 00d0.d001.444400d0.d001.111100d0.d001.222200d0.d001.333300d0.d001.4444E0E1E2E3XXDCABMAC 地址表 /

18、00d0.d001.111100d0. d001.222200d0.d001.333300d0.d001.4444E0E1E2E3DCABE0: 00d0.d001.1111E2: 00d0.d001.2222E1: 00d0.d001.3333E3: 00d0.d001.4444MAC address table轉(zhuǎn)發(fā)-目的MAC查詢不到時 Station D 發(fā)送一個幀（frame）給 station E 由于StationE的MAC地址交換機不知道，則交換機進行 “洪泛”，轉(zhuǎn)發(fā)給其他所有端口（不包括進來的那個端口)。 /00d0.d001.111100d0. d001.222200d0.d001.333300d0.d001.4444E0E1E2E3DCABE0: 00d0.d001.1111E2: 00d0.d001.2222E1: 00d0.d001.3333E3: 00d0.d001.4444MAC address table轉(zhuǎn)發(fā)-廣播和多播幀 Station D 發(fā)送一個廣播或多播幀 （frame）