第4章以太網(wǎng)接入技術(shù)

1、“十二五”規(guī)劃系列課程教材 接入網(wǎng)技術(shù)第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.3VLAN基本知識4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)學(xué)習(xí)提示本章重點、難點沖突域、廣播域的概念VLAN的劃分、類型及屬性以太網(wǎng)端口類型以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)學(xué)習(xí)本章目的和要求了解以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)理解以太網(wǎng)基本原理掌握VLAN的劃分、類型、屬性等基本知識掌握以太接入在典型場景下的組網(wǎng)4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.1.1 以太網(wǎng)發(fā)展歷程4.1.2 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.3VLAN基本知識4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1.1 以太網(wǎng)發(fā)展歷程現(xiàn)有以太

2、網(wǎng)速率最高能達(dá)到多少？探 討第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1.1 以太網(wǎng)發(fā)展歷程1973以太網(wǎng)技術(shù)面世1976CSMA/CD協(xié)議獲得專利1979DIX以太網(wǎng)規(guī)范推出1980IEEE成立802.3工作組198310BASE-5“粗纜”標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，速率10Mbit/s198610BASE-2“細(xì)纜”標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布199010BASE-T“UTP”標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布1995IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，速率100Mbit/s1997全雙工以太網(wǎng)誕生1998IEEE802.z發(fā)布，速率1Gbit/s第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1.1 以太網(wǎng)發(fā)展歷程201140G標(biāo)準(zhǔn)IEEE803.3bg通過；100G背板/t銅纜標(biāo)準(zhǔn)IEEE

3、 802.3bj開始研究2013400G標(biāo)準(zhǔn)工作組成立200210G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ae發(fā)布2004同軸電纜萬兆標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ak發(fā)布2007背板以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ap 發(fā)布2009以太網(wǎng)光纖通道標(biāo)準(zhǔn)FCoE獲批201040/100G 標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ba問世2003以太網(wǎng)網(wǎng)線供電標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3af 誕生2006非屏蔽雙絞線萬兆標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3an通過第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1.2 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)速率：10Mbit/s訪問控制方式：CSMA/CD物理層標(biāo)準(zhǔn)：10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F等標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)物理層標(biāo)

4、準(zhǔn)含義：第一部分的數(shù)字表示傳輸速度，單位是“Mbps”； 第二部分Base表示網(wǎng)絡(luò)采用信號是基帶信號；Broad表示信號是寬帶的； 第三部分是數(shù)字的，表示單段網(wǎng)線長度（基準(zhǔn)單位是100m）第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1.2 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)例如: 100BaseT 表示傳輸速率為100Mbps表示以基帶方式傳輸表示傳輸介質(zhì)為雙絞線第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1.2 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)速率：10Gbit/s標(biāo)準(zhǔn)： IEEE 802.3ae （包括基于光纖的萬兆以太網(wǎng)、基于雙絞線（6類以上）的萬兆以太網(wǎng)、萬兆以太廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）萬兆以太網(wǎng)歸納思考平時設(shè)備上的FE、GE接口什么含義？GigaBit Ethernet：千兆

5、以太網(wǎng)，光口：千兆以太網(wǎng)，光口1000Base-FX，電口，電口1000Base-TXFast Ethernet：百兆以太網(wǎng)，光口：百兆以太網(wǎng)，光口100Base-FX，電口，電口100Base-TX第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.3VLAN基本知識4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)4.2.1 MAC地址4.2.2 CSMA/CD4.2.3 沖突域和廣播域第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.1 MAC地址以太網(wǎng)中的工作站何判斷接收的數(shù)據(jù)是不是發(fā)給自己的呢？探 討第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.1 MAC地址 IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)Ethernet_IILength/Ty

6、pe值含義Length/T 1500Length/T = 1500代表了該幀的類型代表了該幀的長度802.3目的MAC 源MACLength/T數(shù)據(jù)FCS校驗 6字節(jié) 6字節(jié) 2字節(jié)1500字節(jié) 4字節(jié)第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.1 MAC地址000000000001111100111010100110110011001011101000001f. 3a9b. 32e8供應(yīng)商代碼序列號 MAC地址示意圖 單播地址：第一字節(jié)最低位為0。用于網(wǎng)段中兩個特定設(shè)備之間的通信，可以作為以太網(wǎng)幀的源和目的MAC地址； 多播地址：第一字節(jié)最低位為1。用于網(wǎng)段中一個設(shè)備和其他多個設(shè)備通信，只能作為以太網(wǎng)幀的

7、目的MAC； 廣播地址：48位全1，即ffff.ffff.ffff。用于網(wǎng)段中一個設(shè)備和其他所有設(shè)備通信，只能作為以太網(wǎng)幀的目的MAC。第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.2 CSMA/CD總線型以太網(wǎng)中，工作站如何競爭使用共享的物理信道？探 討第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.2 CSMA/CDCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access protocol/Collision Detect，載波監(jiān)聽多路訪問和沖突檢測）啟動發(fā)送偵聽信道總線忙？發(fā)送數(shù)據(jù)有沖突？發(fā)送完成？發(fā)送結(jié)束停發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)干擾信號否是是否是否先聽后說，邊聽邊說，一旦沖突，立即停說，隨機推遲，然后再說。第4章

8、以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.3 沖突域和廣播域 沖突域和廣播域的概念沖突域：通常我們把和一個工作站有可能產(chǎn)生沖突的所有工作站被看作是同一個物理網(wǎng)段，物理網(wǎng)段還有一個別稱，叫做沖突域廣播域：能接收到同一個廣播幀并產(chǎn)生響應(yīng)的通信范圍叫做廣播域。廣播域是一個邏輯網(wǎng)段。廣播域是一個邏輯上的計算機組，該組內(nèi)的所有計算機都會收到同樣的廣播信息。廣播域也就是主機間可以直接通信的范圍！第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.3 沖突域和廣播域 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對沖突域、廣播域的劃分中繼器：通過中繼器雖然可以延長信號傳輸?shù)木嚯x、實現(xiàn)兩個網(wǎng)段的互連。但并沒有增加網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬圖4-3 中繼器原理網(wǎng)段1網(wǎng)段2沖突域廣播域中繼器主機X主機Y

9、主機Z主機A主機B主機C單播數(shù)據(jù)包以太網(wǎng)以太網(wǎng)網(wǎng)段1和網(wǎng)段2經(jīng)過中繼器連接構(gòu)成了一個單一的沖突域和廣播域第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.3 沖突域和廣播域 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對沖突域、廣播域的劃分集線器（HUB）實際上相當(dāng)于多端口的中繼器。集線器同樣可以延長網(wǎng)絡(luò)的通信距離，或連接物理結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)絡(luò)，但主要還是作為一個主機站點的匯聚點，將連接在集線器上各個接口上的主機聯(lián)系起來使之可以互相通信。主機 A主機 B主機 C集線器單播數(shù)據(jù)包沖突域廣播域圖4-4集線器原理集線器和其所有接口所接的主機構(gòu)成了一個沖突域和一個廣播域第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.3 沖突域和廣播域 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對沖突域、廣播域的劃分交換機（Sw

10、itch）也被稱為交換式集線器。它的出現(xiàn)是為了解決連接在集線器上的所有主機共享可用帶寬的缺陷。交換機沒有過濾廣播通信的功能，如果收到一個廣播數(shù)據(jù)包，它會向其所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此廣播。主機A主機B主機C主機D沖突域廣播域單播數(shù)據(jù)包單播數(shù)據(jù)包主機X主機Y主機Z交換機交換機上的每個接口都是自己的一個沖突域，交換機和其所有接口所連接的主機共同構(gòu)成一個廣播域第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.2.3 沖突域和廣播域路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，可以識別網(wǎng)絡(luò)層的地址-IP地址，有能力過濾第3層的廣播消息。實際上，除非做特殊配置，否則路由器從不轉(zhuǎn)發(fā)廣播類型的數(shù)據(jù)包。因此，路由器的每個端口所連接的網(wǎng)絡(luò)都獨自構(gòu)成一個廣播域第4章 以太網(wǎng)

11、接入技術(shù)思考一個HUB的所有端口屬于同一個廣播域么，屬于同一個沖突域么？交換機呢？第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)4.3VLAN基本知識4.3.1 VLAN的概念4.3.2 VLAN的劃分4.3.3 以太網(wǎng)端口類型第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.3.1 VLAN的概念廣播風(fēng)暴在什么地方引起？VLAN為何能避免廣播風(fēng)暴？探 討第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.3.1 VLAN的概念交換機1234主機 A主機 B主機 C主機 D廣播幀圖4-7 未劃分VLAN交換機上廣播消息的傳播廣播域一般交換機不能過濾局域網(wǎng)廣播報文，因此在大型交換局域網(wǎng)環(huán)境中，有可能

12、造成廣播消息擁塞，即廣播風(fēng)暴。這會給網(wǎng)絡(luò)帶寬帶來極大浪費第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.3.1 VLAN的概念圖4-8交換機上劃分VLAN主機 A主機 C主機 D廣播幀主機 BVLAN 1 VLAN 2 廣播域廣播域1234交換機、為了防止廣播風(fēng)暴，可以把一個大的局域網(wǎng)劃分成若干個小的廣播域，從而有效抑制廣播風(fēng)暴，在不增加設(shè)備的前提下，可以采用支持VLAN的LAN交換機VLAN即虛擬局域網(wǎng)，是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)備邏輯的而不是物理的劃分成一個個網(wǎng)段的技術(shù)。VLAN所連接的設(shè)備可以來自不同網(wǎng)段，卻可以直接通信劃分VLAN的作用是？隔離廣播域！第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)寬帶小區(qū)要求每個用戶都能與外界通信，但

13、用戶之間不能互通，防止其中一用戶出現(xiàn)問題（如中毒等）其他用戶也一起受影響。因此要為每個用戶分配一個VLAN ,隔離廣播風(fēng)暴如何劃分VLAN呢？第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.3.2 VLAN的劃分 根據(jù)端口劃分VLAN很多VLAN設(shè)備商都利用交換機端口來劃分VLAN成員，根據(jù)交換機端口劃分的VLAN也稱為靜態(tài)VLAN.配置過程簡單明了，但是不允許多個VLAN共享一個物理網(wǎng)段或交換機端口第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.3.2 VLAN的劃分 根據(jù)MAC地址劃分VLAN這種方式最大的優(yōu)點是當(dāng)用戶物理位置移動時，如從一個交換機更換到另一個交換機，VLAN不需要重新配置缺點是用戶數(shù)較多時，初始化配置太累！第4章

14、以太網(wǎng)接入技術(shù)4.3.2 VLAN的劃分 根據(jù)子網(wǎng)劃分VLAN根據(jù)每個主機的網(wǎng)絡(luò)層地址（IP地址）劃分，缺點是效率較低，檢查網(wǎng)絡(luò)層地址非常費時。第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.3.2 VLAN的劃分 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議劃分VLAN 基于組合策略劃分VLAN第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.3.3 以太網(wǎng)端口類型（1）Acess端口收到一個報文，判斷是否有VLAN信息：如果沒有則打上端口的缺省VLAN（Native VLAN）標(biāo)簽，并進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)，如果有則直接丟棄。Acess端口發(fā)報文時將報文的VLAN信息剝離，直接發(fā)送出去。（2）Trunk端口：收到一個報文，判斷是否有VLAN信息，如果有，則判斷VLAN與該端口

15、的缺省VLAN是否，一致則準(zhǔn)入，不一致則丟棄；如果有沒有，則報文被打上缺省VLAN標(biāo)簽進(jìn)入端口。Trunk口發(fā)送報文時，Tag報文如與缺省VLAN一致，則丟棄VLAN標(biāo)簽發(fā)出；若不一致，則直接發(fā)出。（3）Hybrid端口收到一個報文，判斷是否有VLAN信息：如果有，則判斷該Hybrid端口是否允許該VLAN的數(shù)據(jù)進(jìn)入：如果可以則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄(此時端口上的untag配置是不用考慮的，untag配置只對發(fā)送報文時起作用)；如果沒有則打上端口的Native VLAN，并進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)。Hybrid端口發(fā)報文，首先判斷該VLAN在本端口的屬性，如果是untag則剝離VLAN信息再發(fā)送，如果是tag則直

16、接發(fā)送。第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.3VLAN基本知識4.4.1小區(qū)用戶組網(wǎng)4.4.2 中小企業(yè)/大企業(yè)分支機構(gòu)用戶組網(wǎng)4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.4.1小區(qū)用戶組網(wǎng)組網(wǎng)需求寬帶小區(qū)的組網(wǎng)，要求可認(rèn)證、可計費、可授權(quán)，同時可以進(jìn)行集中管理，達(dá)到電信級的可運營、可管理的要求。 組網(wǎng)說明在寬帶小區(qū)以太網(wǎng)接入中，小區(qū)樓道內(nèi)放置二層以太網(wǎng)交換機，下行直接接入用戶。向上可以通過GE、FE以太網(wǎng)口連接到小區(qū)中心交換機，小區(qū)中心交換機通過一個三層交換機將用戶流量匯聚后，接入到城域網(wǎng)。樓內(nèi)交換機和小區(qū)中心交換器統(tǒng)稱為接入層交換機，與實現(xiàn)認(rèn)證、授

17、權(quán)、計費的服務(wù)器群相連的三層交換為匯聚層交換機。第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)4.4.2 中小企業(yè)/大企業(yè)分支機構(gòu)用戶組網(wǎng)需求企業(yè)內(nèi)部的組網(wǎng)，沒有認(rèn)證、計費、授權(quán)等需求，重點是保證內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全、各個部門限制相互訪問。 組網(wǎng)說明在中小企業(yè)或大企業(yè)的分支機構(gòu)中，二層以太網(wǎng)交換機作為二層匯聚交換機，可以直接接用戶，上行連接到二/三層以太網(wǎng)交換機，可以通過路由器連接到總部或其它分支機構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。在組網(wǎng)中將每個部門劃分在一個VLAN中；為了便于網(wǎng)管，需要配置網(wǎng)管協(xié)議；為了防止交換機被非法訪問，交換機上需要配置對訪問方式的ACL控制。 在二層交換機上作如下配置：管理VLAN配置、網(wǎng)管路由配置、網(wǎng)管配置、各種訪問方式的ACL控制配置；Hybrid端口配置。第4章 以太網(wǎng)接入技術(shù)小結(jié)1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，以太網(wǎng)通常采用總線型或星型結(jié)構(gòu)。不論哪一種拓?fù)洌蕴W(wǎng)在物理上都是通過MAC地址來判斷數(shù)據(jù)包的發(fā)送工作站和目的工作站。2. 通常我們把和一個工作站有可能產(chǎn)生沖突的所有工作站叫做一個沖突域；能接收到同一個廣播幀并產(chǎn)生響應(yīng)的通信范圍叫做廣播域。3. VLAN即虛擬局域網(wǎng)，是一種將網(wǎng)絡(luò)中的