01--以太網(wǎng)-基礎(chǔ)知識(shí)

1、文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散1 以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散2經(jīng)過(guò)該課程后，學(xué)員應(yīng)該掌握以下內(nèi)容：文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散3 以太網(wǎng)起源（原始社會(huì)）以太網(wǎng)起源（原始社會(huì)） HUBHUB出現(xiàn)（奴隸社會(huì)）出現(xiàn)（奴隸社會(huì)） L2L2出現(xiàn)（封建社會(huì)）出現(xiàn)（封建社會(huì)） VLANVLAN出現(xiàn)（資本主義社會(huì)）出現(xiàn)（資本主義社會(huì)） L3L3出現(xiàn)（社會(huì)主義社會(huì)）出現(xiàn)（社會(huì)主義社會(huì)） GE/10GE GE/10GE 出現(xiàn)（共產(chǎn)主義社會(huì)）出現(xiàn)（共產(chǎn)主義社會(huì)） 以太網(wǎng)社會(huì)發(fā)展簡(jiǎn)史以太網(wǎng)社會(huì)發(fā)展簡(jiǎn)史思考：為什么不把R3（路由器）做為一個(gè)社會(huì)

2、階段呢？文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散4 原始社會(huì)原始社會(huì)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散5以太網(wǎng)起源：以太網(wǎng)起源： 起源于Xerox公司的一個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，該實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的目的是把幾臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)以3M的速率連接起來(lái)。由于該實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的突出表現(xiàn)，DEC，Intel，Xerox三家公司最終在1980年發(fā)布了第一個(gè)以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建議書。 該建議書的核心思想是：在一個(gè)10M帶寬的共享物理介質(zhì)上，把最多1024個(gè)計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字設(shè)備進(jìn)行連接，當(dāng)然，這些設(shè)備之間的距離不能太大（最大2.5公里）。 以太網(wǎng)起源和目標(biāo)以太網(wǎng)起源和目標(biāo)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散6以太網(wǎng)的目標(biāo)：以

3、太網(wǎng)的目標(biāo)：簡(jiǎn)明和成本低兼容性：對(duì)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的兼容性。尋址靈活：應(yīng)該有一種機(jī)制來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)、全部計(jì)算機(jī)或一組計(jì)算機(jī)MAC地址。公平高速：各個(gè)終端應(yīng)該公平的享有帶寬CSMA/CD，高速數(shù)據(jù)鏈路層無(wú)連接，盡力傳送-“besteffort” 以太網(wǎng)起源和目標(biāo)以太網(wǎng)起源和目標(biāo)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散7以太網(wǎng)基本技術(shù)以太網(wǎng)基本技術(shù)CSMA/CDCS：載波偵聽。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前進(jìn)行監(jiān)聽，以確保線路空閑，減少?zèng)_突的機(jī)會(huì)。MA：多址訪問(wèn)。每個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以同時(shí)被多個(gè)站點(diǎn)接收。CD：沖突檢測(cè)。邊發(fā)送邊檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)沖突就停止發(fā)送，然后延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間之后繼續(xù)發(fā)送。沖突的檢測(cè)： 由

4、于兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信號(hào)，經(jīng)過(guò)疊加后，會(huì)使線路上電壓的擺動(dòng)值超過(guò)正常值一倍。據(jù)此可判斷沖突的產(chǎn)生。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散8共享介質(zhì)的靈魂共享介質(zhì)的靈魂CSMA/CD（帶碰撞檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)）原理：原理：1、終端設(shè)備不停的檢測(cè)共享線路的狀態(tài)，只有在空閑的時(shí)候才發(fā)送數(shù)據(jù)， 如果線路不空閑則一直等待。2、發(fā)送過(guò)程中，若其他設(shè)備也同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則其發(fā)送 的數(shù)據(jù)必然產(chǎn)生 碰撞，導(dǎo)致線路上的信號(hào)不穩(wěn)定，終端設(shè)備檢測(cè)到這種不穩(wěn)定之后， 馬上停止發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，然后再發(fā)送一連串干擾脈沖，然后等待一段 時(shí)間之后再進(jìn)行發(fā)送。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：帶寬窄，沖突檢測(cè)機(jī)制，傳輸時(shí)間必須大于延遲時(shí)間導(dǎo)致物

5、理長(zhǎng)度限制51.2us的沖突檢測(cè)窗口，1位在2500m，加上四個(gè)中繼器的往返時(shí)間。幀長(zhǎng)最小字 節(jié)數(shù)64，剛好512位。以太網(wǎng)基本技術(shù)以太網(wǎng)基本技術(shù)CSMA/CD文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散9最小幀長(zhǎng)與最大傳輸距離最大傳輸距離：通常由線路質(zhì)量、信號(hào)衰減程度等因素決定。最小幀長(zhǎng)（64字節(jié)）：由最大傳輸距離和沖突檢測(cè)機(jī)制共同決定。規(guī)定最小幀長(zhǎng)是為了避免這種情況發(fā)生：某站點(diǎn)已經(jīng)將一個(gè)數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)BIT發(fā)送完畢，但這個(gè)報(bào)文的第一個(gè)BIT還沒有傳送到距離很遠(yuǎn)的一個(gè)站點(diǎn)。而站點(diǎn)認(rèn)為線路空閑而發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致沖突。以太網(wǎng)通信的原則： 同一時(shí)刻只能有一臺(tái)主機(jī)在發(fā)送，但可以有多臺(tái)主機(jī)同時(shí)接收廣播

6、；如果一個(gè)以太網(wǎng)報(bào)文被完全發(fā)送出去則在鏈路上肯定不會(huì)發(fā)生沖突，即理論上不再需要發(fā)送第二次。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散10古老的傳輸介質(zhì)10Base5：粗同軸電纜（5代表電纜的字段長(zhǎng)度是500米）10Base2：細(xì)同軸電纜（2代表電纜的字段長(zhǎng)度是200米）在上古時(shí)代，人們使用一種稱為抽頭的設(shè)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(gè)小洞，然后將抽頭接入。此項(xiàng)工作存在一定的風(fēng)險(xiǎn)：因?yàn)槿魏问韬?，都有可能使電纜的中心導(dǎo)體與屏蔽層短接，導(dǎo)致這個(gè)網(wǎng)絡(luò)段的崩潰。同軸電纜的致命缺陷是：電纜上的設(shè)備是串連的，單點(diǎn)的故障可以導(dǎo)致這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不

7、得擴(kuò)散11原始社會(huì)的主要矛盾原始社會(huì)中沒有階級(jí)關(guān)系，所有的主機(jī)都以平等的地位連接到原始社會(huì)中沒有階級(jí)關(guān)系，所有的主機(jī)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(jī)數(shù)目較多，則存在以下嚴(yán)重同軸電纜上，但如果以太網(wǎng)中主機(jī)數(shù)目較多，則存在以下嚴(yán)重問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 介質(zhì)可靠性差介質(zhì)可靠性差 沖突嚴(yán)重沖突嚴(yán)重 廣播泛濫廣播泛濫 無(wú)任何安全性無(wú)任何安全性其中介質(zhì)可靠性差是原始社會(huì)的主要社會(huì)矛盾。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散12 奴隸社會(huì)奴隸社會(huì)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散13物理介質(zhì)從同軸電纜到雙絞線80年代末期，非屏蔽雙絞線（UTP）出現(xiàn)，并迅速得到廣泛的應(yīng)用。UTP的巨

8、大優(yōu)勢(shì)在于：l價(jià)格低廉，只有同軸電纜的幾分之一l制作簡(jiǎn)單，成功率高l收發(fā)使用不同的線纜，為實(shí)現(xiàn)全雙工奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)l邏輯拓?fù)湟琅f是總線的，但物理拓?fù)渥優(yōu)樾切?，使單段線纜的故障不會(huì)影響到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)。10BASE-T:采用電話雙絞線的IEEE 802.3 10Mb/s物理層規(guī)格文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散14全雙工以太網(wǎng)：全雙工以太網(wǎng)： 1990年，基于雙絞線介質(zhì)的10BAST-T以太網(wǎng)，這是以太網(wǎng)歷史上一次最重要的革命。 提高靈活性和降低了成本，而且引入全雙工模式。 全雙工的出現(xiàn)，加大了帶寬利用率，使走出了CSMA/CD的模式。以太網(wǎng)基本技術(shù)全雙工以太網(wǎng)以太網(wǎng)基本技術(shù)全雙工以太網(wǎng)文

9、檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散15HUB工作模型HUB設(shè)備工作模型：僅僅是物理上的連接設(shè)備應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層物理層物理層H U B文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散16HUB工作原理HUB設(shè)備工作原理：12345I NO U TO U TO U TO U T所有的HUB都是半雙工的HUB僅僅改變了以太網(wǎng)的物理拓?fù)湮臋n密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散17HUBHUB基本特點(diǎn)和面臨的問(wèn)題基本特點(diǎn)和面臨的問(wèn)題 HUB HUB的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：1、在物理上是星形結(jié)構(gòu)的，邏輯上為總線結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)卡采用CSMA/C

10、D技術(shù)對(duì)其總線進(jìn)行訪問(wèn)，擴(kuò)展共享介質(zhì)局域網(wǎng)。2、 HUB根據(jù)提供的接口不同，可以分為I類和II類。傳統(tǒng)HUB僅支持半雙工，根據(jù)型號(hào)不同，速率有10M/100M。目前使用最多的是10M半雙工的。面臨的問(wèn)題：面臨的問(wèn)題：沖突域：在網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)分組傳播，產(chǎn)生沖突的區(qū)域。HUB擴(kuò)展了沖突域的范圍，但是不能對(duì)業(yè)務(wù)流量進(jìn)行過(guò)濾，如果網(wǎng)絡(luò)過(guò)大，影響了網(wǎng)絡(luò)性能，必須對(duì)沖突域進(jìn)行分段。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散18HUB的沖突域HUB對(duì)所連接的LAN只做信號(hào)的中繼，所有的物理設(shè)備構(gòu)成了一個(gè)沖突域文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散19 以太網(wǎng)的接口速率有10M和100M（后繼出現(xiàn)100

11、0M、10G），端口模式有半雙工（后繼出現(xiàn)全雙工），如果對(duì)每個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備進(jìn)行配置，則必然是一項(xiàng)很繁重的工作，而且不容易維護(hù) ，怎么辦？以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散20使用1ms的脈沖來(lái)攜帶自動(dòng)協(xié)商信息。16ms每個(gè)大脈沖插入每個(gè)大脈沖插入16小脈沖小脈沖以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商自協(xié)商的基礎(chǔ)：自協(xié)商的基礎(chǔ)：一種底層的以太網(wǎng)機(jī)制。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散21 系統(tǒng)建立鏈路連接時(shí)候，首先檢測(cè)自動(dòng)協(xié)商標(biāo)志，如果允許，則從配置寄存器讀出支持模式標(biāo)志，編碼后通過(guò)空閑脈沖發(fā)送出去。發(fā)送出去的編碼格式稱為基頁(yè)。 如

12、果接收到對(duì)方的基頁(yè)，則跟自己發(fā)送的基頁(yè)比較，找出支持能力的交集，選取最優(yōu)組合最優(yōu)組合運(yùn)行。101001010111000101001101010101.雙工模式運(yùn)行速率流量控制.以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商以太網(wǎng)基本技術(shù)自協(xié)商編碼支持能力：編碼支持能力：思考：為什么對(duì)接時(shí)一端自協(xié)商，一端固定模式會(huì)有問(wèn)題？文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散22HUB （奴隸社會(huì)）的主要矛盾從奴隸社會(huì)開始，以太網(wǎng)中第一次出現(xiàn)了階級(jí)的概念：統(tǒng)治階級(jí)和被統(tǒng)治階級(jí)。被統(tǒng)治階級(jí)通常是生產(chǎn)者（主機(jī)），網(wǎng)絡(luò)中的流量只要由生產(chǎn)者產(chǎn)生。統(tǒng)治階級(jí)通常指網(wǎng)絡(luò)中的連接和交換設(shè)備（HUB），雖然他們不從事生產(chǎn)勞動(dòng)，但卻對(duì)勞動(dòng)果實(shí)有分配

13、權(quán)。 奴隸社會(huì)存在如下社會(huì)矛盾： 沖突嚴(yán)重 廣播泛濫 無(wú)任何安全性其中沖突嚴(yán)重是奴隸社會(huì)的主要社會(huì)矛盾，當(dāng)時(shí)的社會(huì)生產(chǎn)力非常低下。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散23如圖：各PC機(jī)安裝了10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡，交換機(jī)支持10/100M自動(dòng)協(xié)商，HUB為10M，請(qǐng)問(wèn)：1、PC-A和交換機(jī)之間工作在什么方式？2、PC-B和HUB之間工作在什么方式？3、HUB和交換機(jī)之間工作在什么方式？總結(jié)與思考總結(jié)與思考HUBLAN Switch文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散24 封建社會(huì)封建社會(huì)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散25以太網(wǎng)的以太網(wǎng)的MAC地址地址MAC地址有

14、48位，但它通常被表示為12位的點(diǎn)分十六進(jìn)制數(shù)。MAC地址舉例：00.e0.fc.39.80.34 MAC地址全球唯一，由IEEE對(duì)這些地址進(jìn)行管理和分配。每個(gè)地址由兩部分組成，分別是供應(yīng)商代碼和序列號(hào)。其中前24位二進(jìn)制代表該供應(yīng)商代碼。剩下的24位由廠商自己分配。例如華為設(shè)備的MAC的前24位就是00.e0.fc如果48位全是1，則表明該地址是廣播地址。如果第8位是1，則表示該地址是組播地址。00000001 1第8位是1，表示該地址是組播地址1011101110111110101010001011101000111010文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散26MAC地址是一個(gè)（）

15、比特的數(shù)字。1、物理MAC地址：這種類型的MAC地址唯一的標(biāo)識(shí)了以太網(wǎng)上的一個(gè)終端（比如網(wǎng)卡等），實(shí)際上這樣的地址是固化在硬件ROM里面的；2、廣播MAC地址是（）3、組播MAC地址（），這是一個(gè)（）邏輯or物理的MAC地址。例如：00-10-a4-ab-21-ca是（）類型的MAC地址？ 10-80-00-3d-44-3a是（）類型的MAC地址？數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層MACMAC子層子層/MAC/MAC地址地址文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散27幾種主要的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)目的MACFCS數(shù)據(jù)協(xié)議類型源MAC662446-1500E Et th he er rn ne e_ _I II

16、I目的MACFCS數(shù)據(jù)報(bào)文長(zhǎng)度源MAC662443-1497E Et th he er rn ne et t_ _8 80 02 2. .3 3E Et th he er rn ne et t_ _S SN NA AP PDSAPSSAPCTL111目的MACFCS數(shù)據(jù)報(bào)文長(zhǎng)度源MAC662438-14920 xAA0 xAACTL111OC3協(xié)議類型2文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散28數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)Ethernet_IILength/Type值值含義含義Type 1500Length = 1500代表了該幀的類型代表了該幀的類型代表了該幀的長(zhǎng)度代表

17、了該幀的長(zhǎng)度IEEE的的802.3關(guān)于Length/Type，對(duì)于Ethernet_II，它的值通常為0 x0800（表示后面數(shù)據(jù)為IP）。目前我們大部分計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡只支持這種幀結(jié)構(gòu)。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散29Ethernet_II幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)前同步碼 幀首定節(jié)符 目的地址 源地址 類型幀數(shù)據(jù)填充CRC校驗(yàn)1662446-15000-467(字節(jié))類型類型類型080008068035IP數(shù)據(jù)包ARP請(qǐng)求/應(yīng)答RARP請(qǐng)求/應(yīng)答22461500填充填充182822818包間隙包間隙64到1518字節(jié)PRE: 先導(dǎo)字節(jié), 7個(gè)10101010 SFD: 幀開始標(biāo)志, 10101

18、011 文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散30Ethernet_II幀結(jié)構(gòu)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散311、以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)的查看：答：通過(guò)Sniffer軟件，可以查看數(shù)據(jù)幀格式，比較全面的了解各層數(shù)據(jù)的關(guān)系，非常有利于理解目前的幀結(jié)構(gòu)。2、以太網(wǎng)和IEEE802.3區(qū)別：答：802.3在以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上形成。以太網(wǎng)，物理層，以太網(wǎng)只定義10M-50歐同軸電纜，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層的全部?jī)?nèi)容。802.3，物理層，定義多種媒質(zhì)，速率110M，包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層，而LLC子層在802 .2里面定義。另，二者數(shù)據(jù)幀格式不同，什么地方不同？總結(jié)與思考總結(jié)與思考

19、文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散32HUB帶來(lái)沖突域的不斷擴(kuò)大，超過(guò)200臺(tái)嚴(yán)重影響了網(wǎng)絡(luò)性能，必須采用其他設(shè)備對(duì)沖突域進(jìn)行分段，對(duì)其流量進(jìn)行過(guò)濾。歷史上出現(xiàn)過(guò)，網(wǎng)橋通過(guò)MAC地址進(jìn)行流量過(guò)濾，另也可以連接兩個(gè)異構(gòu)網(wǎng)，比如以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)，網(wǎng)橋在這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中完成地址翻譯，通信中繼等功能。隨后出現(xiàn)了交換機(jī)，相當(dāng)于多端口的的網(wǎng)橋。目前，隨著以太網(wǎng)的發(fā)展，以太網(wǎng)交換機(jī)大行其道。以太網(wǎng)交換機(jī)概述以太網(wǎng)交換機(jī)概述文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散33HUB和以太網(wǎng)交換機(jī)的區(qū)別：1、HUB工作在物理層，以太網(wǎng)交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。2、HUB半雙工/所有端口的廣播，效率低。以太網(wǎng)交換

20、機(jī)全雙工/通過(guò)MAC地址的學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)，限制了沖突域，卻擴(kuò)大了廣播域。交換機(jī)讓用戶通過(guò)虛擬線路并行通信并是網(wǎng)絡(luò)段處于無(wú)沖突的環(huán)境。 以太網(wǎng)交換機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)以太網(wǎng)交換機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散34MAC出口集合出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0003 . .port1port2port3 . .以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程交換機(jī)內(nèi)部維護(hù)的交換機(jī)內(nèi)部維護(hù)的CAM表（表（Contentaddressable memorg）：）：內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器Port-1Port-3Port-2PCA-1234.

21、ABCD.0001PCC-1234.ABCD.0003PCB-1234.ABCD.00021、基于源端口的學(xué)習(xí)：、基于源端口的學(xué)習(xí)：文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散35交換機(jī)學(xué)習(xí)交換機(jī)學(xué)習(xí)/轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的基本規(guī)則：轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的基本規(guī)則：1、交換機(jī)查CAM表，如果查找到結(jié)果，根據(jù)查找結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（不包括源端口）；2、如果交換機(jī)在CAM表中查找不到結(jié)果，則根據(jù)配置進(jìn)行處理，通常情況下是向所有的端口（不包括源端口）發(fā)送該數(shù)據(jù)幀，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，學(xué)習(xí)到一條CAM表項(xiàng)。3、向所有端口（不包括源端口）轉(zhuǎn)發(fā)多播幀和組播幀。4、交換機(jī)一般不對(duì)幀格式進(jìn)行修改。交換機(jī)的基于源端口的學(xué)習(xí)：交換機(jī)的基于

22、源端口的學(xué)習(xí)： 開始的時(shí)候，交換機(jī)的CAM表是空的，當(dāng)交換機(jī)接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)幀的時(shí)候，查找CAM表失敗，于是向所有端口（不包括源端口）轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，交換機(jī)把接收到的數(shù)據(jù)幀的源MAC地址和接收端口進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成一項(xiàng)記錄，填寫到CAM表中，這個(gè)過(guò)程就是學(xué)習(xí)的過(guò)程。以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散36交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)目的地址查詢CAM，找到出口后，把數(shù)據(jù)包從該出口集合發(fā)送出去。MAC出口集合出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0003 . .port1port2port3

23、 . .以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程Port-1Port-3Port-2PCA-1234.ABCD.0001PCC-1234.ABCD.0003PCB-1234.ABCD.00022、基于宿端口的轉(zhuǎn)發(fā)、基于宿端口的轉(zhuǎn)發(fā)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散37以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程/ /老化時(shí)間老化時(shí)間交換機(jī)還為每個(gè)CAM表項(xiàng)提供了一個(gè)定時(shí)器，該定時(shí)器從一個(gè)初始值開始遞減，每當(dāng)使用了一次該表項(xiàng)（接收到了一個(gè)數(shù)據(jù)幀，查找CAM表后用該項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)），定時(shí)器被重新設(shè)置。如果長(zhǎng)時(shí)間沒有使用該CAM表的轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，則定時(shí)器遞減到零，于是該CAM表項(xiàng)被刪除。此定時(shí)器的時(shí)間就是老

24、化時(shí)間，通常缺省為5分鐘。我司設(shè)備的我司設(shè)備的CAM表容量：表容量：SS42/61ET1V28K文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散38工作過(guò)程： 交換機(jī)把接收到的整個(gè)數(shù)據(jù)幀緩存，檢查數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，進(jìn)行CRC校驗(yàn)然后查詢CAM，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。特點(diǎn)： 提高了可靠性，可以讓數(shù)據(jù)包提前濾掉，但速度上有折扣。我司我司METRO設(shè)備就是采用這種方式。設(shè)備就是采用這種方式。以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式1、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散39工作過(guò)程： 交換機(jī)接收數(shù)據(jù)幀的時(shí)候，只要接收完幀頭信息，發(fā)上查詢CAM表，根據(jù)結(jié)果直接轉(zhuǎn)發(fā)。特點(diǎn)： 大大 提高了轉(zhuǎn)發(fā)速度，但

25、可能轉(zhuǎn)發(fā)一些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包。以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式2、直通方式、直通方式文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散40工作過(guò)程： 交換機(jī)接收完數(shù)據(jù)幀的前64個(gè)字節(jié)（一個(gè)最短幀的長(zhǎng)度），然后根據(jù)頭信息，查CAM表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。特點(diǎn)： 濾掉了一些碎片，結(jié)合了前兩種的優(yōu)點(diǎn)。以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式以太網(wǎng)交換機(jī)交換方式3、碎片隔離、碎片隔離文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散41二層交換機(jī)硬件結(jié)構(gòu)L2的轉(zhuǎn)發(fā)完全由硬件通過(guò)ASIC實(shí)現(xiàn)，以低廉的價(jià)格實(shí)現(xiàn)了線速的轉(zhuǎn)發(fā)還有強(qiáng)大的背板總線做支撐。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散42全雙工就是解放生產(chǎn)力！實(shí)現(xiàn)全雙工的物質(zhì)保證：支持全雙

26、工的網(wǎng)卡芯片收發(fā)線路完全分離物理介質(zhì)點(diǎn)到點(diǎn)的連接（HUB都是半雙工的）。全雙工對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)的影響最大吞吐量達(dá)到雙倍速率；從根本上解決了以太網(wǎng)的沖突問(wèn)題，以太網(wǎng)從此告別CSMA/CD。支持全雙工的設(shè)備最近10年制造的網(wǎng)卡、L2、路由器，HUB除外。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散43L2的沖突域L2對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)幀根據(jù)MAC地址進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)，沖突域被限制到了一個(gè)端口上。但是無(wú)法限制廣播域的大小。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散44路徑回環(huán)的產(chǎn)生文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散45生成樹協(xié)議(STP)解決環(huán)路問(wèn)題生成樹協(xié)議（Spanning Tree Prot

27、ocol）：通過(guò)阻斷冗余鏈路來(lái)消除橋接網(wǎng)絡(luò)中可能存在的路徑回環(huán)，并在當(dāng)前活動(dòng)路徑發(fā)生故障時(shí)激活冗余備份鏈路恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)。LAN ALAN DLAN CLAN BROOTLAN E文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散46封建社會(huì)（L2）的主要矛盾在封建社會(huì)中，全雙工和L2帶來(lái)了以太網(wǎng)社會(huì)生產(chǎn)力的兩次重大飛躍，徹底解決了困擾以太網(wǎng)的沖突問(wèn)題，極大的促進(jìn)了社會(huì)進(jìn)步。并且以太網(wǎng)的安全性也有所提高。但封建社會(huì)仍舊存在如下社會(huì)矛盾： 廣播泛濫 安全性仍舊無(wú)法得到有效的保證其中廣播泛濫嚴(yán)重是封建社會(huì)的主要社會(huì)矛盾文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散471、交換機(jī)為什么建立這種學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制？答

28、：因?yàn)閿?shù)據(jù)幀宿端口的不確定性。通過(guò)學(xué)習(xí)，確定宿端口，然后轉(zhuǎn)發(fā)。如果不學(xué)習(xí)和HUB相同了。 假如宿端口確定，不需要學(xué)習(xí)。例如我司ET1V1就不用學(xué)習(xí)，ET1V2就必須學(xué)習(xí)。2、ping命令，在各網(wǎng)絡(luò)層面上是如何動(dòng)作的？答：首先查詢自己的ARP表，是否有對(duì)應(yīng)IP的MAC，沒有發(fā)ARP廣播，三層上，和自己一個(gè)網(wǎng)段，IP包的目的地址為ping的目的地址，否則為網(wǎng)關(guān)地址。二層上，以太網(wǎng)幀則是向所有端口廣播。ARP reply后，在發(fā)ICMP請(qǐng)求，然后收到reply，表示通?？偨Y(jié)與思考總結(jié)與思考文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散48 資本主義社會(huì)資本主義社會(huì)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不

29、得擴(kuò)散49VLAN的起源基于端口分組解決廣播泛濫問(wèn)題的主導(dǎo)思想：將沒有互訪需求的主機(jī)隔離開SW I TC H工程部市場(chǎng)部銷售部10. 110. 10. 010. 110. 20. 010. 110. 30. 012985實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但只能適用于一臺(tái)交換機(jī)文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散50VLANVLAN基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1、為什么會(huì)出現(xiàn)VLAN （虛擬局域網(wǎng)） ？ 以太網(wǎng)交換機(jī)的端口，默認(rèn)情況下，連接到這些端口的計(jì)算機(jī)能夠無(wú)阻隔的進(jìn)行二層通信。 但人們希望某些端口上的計(jì)算機(jī)不能被其他端口上的計(jì)算機(jī)訪問(wèn)：可以把交換機(jī)上任意數(shù)目的端口進(jìn)行組合，這些組合的端口成為一個(gè)封閉的系統(tǒng)，只有連接到

30、該封閉系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可以二層通信。 同時(shí)可以抑制廣播。2、VLAN如何實(shí)現(xiàn)？ 通過(guò)在以太網(wǎng)幀里面加入四個(gè)字節(jié)，引入VLANID實(shí)現(xiàn)。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散51在TAG鏈路上傳輸這種類型的幀，對(duì)端交換機(jī)根據(jù)802.1Q中的VLANID來(lái)區(qū)分正確的VLAN，然后向該VLAN包含的端口轉(zhuǎn)發(fā)。目前，計(jì)算機(jī)基本不支持此幀格式。D-AddrS-Addr802.1QL/TDATATYPEPRI/CFI/VIDNAMEVLUETYPEPRICFIVID8100優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)用于環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)用于環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)VLAN IDVLANVLAN802.1Q802.1Q幀格式幀格式4個(gè)字節(jié)文檔密級(jí)：內(nèi)部

31、公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散52劃分VLAN的目的：v 抑制廣播v 安全性考慮v 管理方便VLANVLAN基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)Port-1Port-2Port-4Port-3PC-APC-BPC-CPC-D文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散53可以通過(guò)配置的形式，明確指定端口所屬的VLAN。特點(diǎn)：v 配置簡(jiǎn)單、 含義明確v 與實(shí)際聯(lián)系緊密、 應(yīng)用廣泛目前我們用的多是這種方式。VLANVLAN的劃分方式的劃分方式a、劃分方式、劃分方式基于端口基于端口VLAN=2VLAN=3Port-1Port-2Port-4Port-3PC-APC-BPC-CPC-D文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可

32、不得擴(kuò)散54通過(guò)MAC地址指定端口的VLAN，和CAM配合可實(shí)現(xiàn)VLAN端口的轉(zhuǎn)換。特點(diǎn)：v 安全性高v 配置比較煩瑣VLANVLAN的劃分方式的劃分方式b、劃分方式、劃分方式基于基于MAC地址地址1.4.A.1 1001.4.A.2 2001.4.A.3 1001.4.A.4 200 . .MAC VLANIDPC-A-1.4.A.1ServerPC-B-1.4.A.3PC-C-1.4.A.2PC-D-1.4.4VLAN=100VLAN=200Port-1Port-2Port-4Port-3文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散55 根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址或協(xié)議類型(如果支持多協(xié)議)

33、劃分的，雖然這種劃分方法可能是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址，比如IP地址，但它不是路由，不要與網(wǎng)絡(luò)層的路由混淆。它雖然查看每個(gè)數(shù)據(jù)包的IP地址，但不處理。 這種方法不需要附加的幀標(biāo)簽來(lái)識(shí)別VLAN，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量，但是效率低，使用較少。VLANVLAN的劃分方式的劃分方式c、劃分方式、劃分方式基于三層協(xié)議基于三層協(xié)議d、基于IP組播的Vlan劃分方式e、基于混合策略的Vlan劃分方式文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散56交換機(jī)對(duì)VLAN的處理流程：1、接收過(guò)程：該過(guò)程負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包可以是帶標(biāo)簽頭的，也可以不帶標(biāo)簽頭，如果不帶，交換機(jī)會(huì)知道根據(jù)該端口所屬的VLAN添加上相應(yīng)的標(biāo)簽頭。

34、2、查找/路由過(guò)程：該過(guò)程根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的MAC地址、VLAN 標(biāo)識(shí)以及數(shù)據(jù)庫(kù)中注冊(cè)的信息決定把數(shù)據(jù)包發(fā)送到哪個(gè)端口。3、發(fā)送過(guò)程：將數(shù)據(jù)包發(fā)送到以太網(wǎng)段上，如果該網(wǎng)段的主機(jī)不能識(shí)別802.1Q標(biāo)簽頭，那么就將該標(biāo)簽頭去掉，如果是與其他交換機(jī)互連的端口，一般不去掉。交換機(jī)對(duì)交換機(jī)對(duì)VLANVLAN的處理的處理文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散57實(shí)際應(yīng)用中，VLAN往往跨越多個(gè)交換機(jī)。這時(shí)候，需要交換機(jī)的某些端口有特殊的能力。VLANVLAN跨越交換機(jī)的跨越交換機(jī)的VLANVLAN1234.ABCD.00011234.ABCD.0003文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散58

35、v 兩個(gè)交換機(jī)間用來(lái)傳遞兩個(gè)交換機(jī)間用來(lái)傳遞VLAN通信的通信的鏈路稱為鏈路稱為TRUNK。v 在在TAG鏈路上傳輸?shù)膸瑪y帶鏈路上傳輸?shù)膸瑪y帶VLAN ID，用來(lái)正確的區(qū)分幀所屬的用來(lái)正確的區(qū)分幀所屬的VLAN。Trunk鏈路VLANVLAN跨越交換機(jī)的跨越交換機(jī)的VLANVLANTRUNK鏈路鏈路1234.ABCD.00011234.ABCD.0003文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散59端口類型端口類型類型含義類型含義TRUNKUntagged能接收包含能接收包含VLANID幀的端口幀的端口,常用作常用作交換機(jī)間連接交換機(jī)間連接不能識(shí)別不能識(shí)別VLAN ID幀幀,用來(lái)連接終端用來(lái)

36、連接終端既能識(shí)別標(biāo)記幀既能識(shí)別標(biāo)記幀,又能又能接收非標(biāo)記幀接收非標(biāo)記幀,有一個(gè)有一個(gè)默認(rèn)默認(rèn)VLAN用于接收到用于接收到的非標(biāo)記幀的非標(biāo)記幀.鏈路類型鏈路類型類型含義類型含義TAGACCESS交換機(jī)間鏈路交換機(jī)間鏈路,傳輸傳輸?shù)膸瑪y帶的幀攜帶VLAN信息信息,如果在該鏈路上接收如果在該鏈路上接收到不包含到不包含VLAN信息信息的幀的幀,則按照配置動(dòng)作則按照配置動(dòng)作.不能識(shí)別包含不能識(shí)別包含VLANID的幀的幀,連接終端連接終端.交換機(jī)端口類型和交換機(jī)間鏈路類型交換機(jī)端口類型和交換機(jī)間鏈路類型Tagged（Hybrid）文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散60三個(gè)IDVID: 以太網(wǎng)幀中

37、所攜帶的表示該幀所屬的VLAN的ID（就是改變以太網(wǎng)世界的那12個(gè)bit）。PVID： L2上的所有端口（包括Tagged和Untagged），必須指明屬于哪個(gè)VLAN，缺省都屬于VLAN1。Trunk allow Vlan ID： 在Trunk端口上，必須標(biāo)識(shí)出允許那些vlan通過(guò)。（即等效于Vlan過(guò)濾表中定義的Vlan）文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散61802.1Q的轉(zhuǎn)發(fā)原則l當(dāng)Untagged端口收到幀時(shí)：交換機(jī)將認(rèn)為該幀不包含Tag，因此將會(huì)把它定義為屬于接收端口的缺省VLAN（對(duì)帶Tag的處理方法各種交換機(jī)不盡相同），并在本VLAN內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。l當(dāng)Tagged 端口收到幀

38、時(shí)：若收到的幀沒有Tag，則利用接收端口的缺省VLAN來(lái)確定該幀所屬VLAN，并在本VLAN內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)；如果該幀已包含Tag，則該幀所屬于的VLAN由Tag中指明的VID所確定，如果該VID屬于本端口允許的VLAN，則在本VLAN內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄。l當(dāng)Untagged 端口發(fā)送幀時(shí)：交換機(jī)同樣認(rèn)為端口所連接的設(shè)備不能識(shí)別Tag，因此發(fā)送出去的幀也將不包含802.1Q Tag headerl當(dāng)Tagged端口發(fā)送幀時(shí)：如果端口的PVID與被發(fā)送幀中的VID不相一致時(shí)，發(fā)送而且不改變幀中的VID，否則，去掉VID后發(fā)送。注意：ET1的處理是有不同之處的。文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散62

39、資本主義社會(huì)（Vlan）的問(wèn)題在資本主義社會(huì)中，VLAN技術(shù)成功的解決了廣播問(wèn)題，并且使以太網(wǎng)的安全性有了進(jìn)一步的提高，此時(shí)的以太網(wǎng)技術(shù)趨于完美，社會(huì)生產(chǎn)力極大提高，社會(huì)物質(zhì)生產(chǎn)空前繁榮。 但資本主義社會(huì)仍然存在如下問(wèn)題： 使用VLAN來(lái)劃分網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)的效率提高不少，但是無(wú)產(chǎn)階級(jí)為了自己的權(quán)益，需要將自己的需求反饋到資產(chǎn)階級(jí)處，可是本來(lái)不需要相互訪問(wèn)的兩個(gè)階級(jí)，現(xiàn)在又要少量的訪問(wèn)需求，該怎么辦到呢？文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散63解決辦法使用路由器連接不同的VLANSW I TC H工程部VLAN市場(chǎng)部VLAN銷售部VLAN10. 110. 10. 010. 110. 20. 010. 110. 30. 0前提：VLAN和IP子網(wǎng)間是一對(duì)一的關(guān)系，為什么？文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散64（L2+路由器）模式的缺陷缺陷：需要多個(gè)設(shè)備，組網(wǎng)復(fù)雜VLAN間通信通過(guò)路由器完成，路由器價(jià)格昂貴，速率較低。傳統(tǒng)路由器整機(jī)64字節(jié)包轉(zhuǎn)發(fā)能力通常100,100ppsLANSwitch單個(gè)100M端口64字節(jié)包轉(zhuǎn)發(fā)能力148,810ppsSW I TCH工程部VLAN市場(chǎng)部VLAN銷售部VLAN10. 110. 10. 010. 110. 20. 010. 110. 30. 0文檔密級(jí)：內(nèi)部公開華為文檔，未經(jīng)許可不得擴(kuò)散65如果沒有服務(wù)質(zhì)量保證，如果沒有服務(wù)質(zhì)