光網絡產品課程開發(fā)室以太網技術基礎ISSUE10

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,TB000003,以太網技術基礎,ISSUE1.0,光網絡產品課程開發(fā)室,引入,ET1,單板可以使,OptiX,2500+,(Metro3000),產品具有直接,接入數(shù)據業(yè)務的功能,，從而將現(xiàn)有的,SDH,網升級為可以傳送以太網業(yè)務的,SDH,網絡。,為了使大家能更好地掌握,ET1,單板以太網業(yè)務配置的原理，我們先要學習一些以太網的基礎知識和基本概念。,我們有必要掌握以太網的業(yè)務配置,學習目標,了解以太網發(fā)展的過程,掌握以太網發(fā)展的各個階段的網絡特性的優(yōu)點、缺點,學習完本課程，您應該能夠：,參考資料,以太網

2、技術,VLAN,基礎,生成樹協(xié)議原理及配置,以太網基礎知識,以太網起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,以太網起源,以太網通信的原則：,同一時刻只能有一臺主機在發(fā)送，但可以有多臺主機,同時接收,廣播；,如果一個以太網報文被完全發(fā)送出去，則在鏈路上肯,定不會發(fā)生沖突，即理論上不再需要發(fā)送第二次。,以太網起源,原始社會的主要矛盾,原始社會中沒有階級關系，所有的主機都以平等的地位連接到同,軸電纜上，但如果以太網中主機數(shù)目較多，則存在以下嚴重問題：,介質可靠性差,沖突嚴重,廣播泛

3、濫,無任何安全性,其中,介質可靠性差,是原始社會的主要社會矛盾，當時的社會生產力異常低下。,以太網基礎知識,以太網起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,HUB,出現(xiàn),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用。,UTP,的巨大優(yōu)勢在于：,價格低廉，只有同軸電纜的幾分之一；,制作簡單，成功率高；,收發(fā)使用不同的線纜，為實現(xiàn)全雙工奠定了物質基礎；,邏輯拓撲依舊是總線的，但物理拓撲變?yōu)樾切?，使單段線纜的故障不會影響到這個網絡。,H

4、UB,出現(xiàn),傳統(tǒng)以太網連接設備,HUB,設備工作模型,：,僅僅是物理上的連接設備,HUB,出現(xiàn),傳統(tǒng)以太網連接設備,HUB,設備工作原理,：,所有的,HUB,都是半雙工的,HUB,僅僅改變了以太網的物理拓撲,HUB,出現(xiàn),HUB,的沖突域：,HUB,對所連接的,LAN,只做信號的中繼，,所有的物理設備構成了一個沖突域。,HUB,出現(xiàn),HUB,（奴隸社會）的主要矛盾,從奴隸社會開始，以太網中第一次出現(xiàn)了階級的概念：統(tǒng)治階級和被統(tǒng)治階級。被統(tǒng)治階級通常是生產者（主機），網絡中的流量只要由生產者產生。統(tǒng)治階級通常指網絡中的連接和交換設備（,HUB,），雖然他們不從事生產勞動，但卻對勞動果實有分配權。

5、奴隸社會存在如下社會矛盾：,沖突嚴重,廣播泛濫,無任何安全性,其中,沖突嚴重,是奴隸社會的主要社會矛盾，當時的社會生產力非常低下。,以太網基礎知識,以太網起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,L2,出現(xiàn),BRIDGE/,以太網交換機,/L2,設備工作模型,：,L2,出現(xiàn),二層交換機原理：,接收網段上的所有數(shù)據幀；,利用接收數(shù)據幀中的源,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；,在,MAC,地址表中查找數(shù)據幀中的目的,MAC,地址

6、，如果找到就將該數(shù)據幀發(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（不包括源端口）發(fā)送；,向所有端口（不包括源端口）轉發(fā)廣播幀和多播幀。,問題,為什么向所有的端口發(fā)送數(shù)據幀時不包含源端口呢？,解答,不向源端發(fā)送，是為了防止廣播風暴。,原因,:,從這個端口接收的報文，肯定被這個端口所在的網段已知，所以沒有必要從這個端口再發(fā)送一遍。,不僅僅是沒有必要的問題，而是一定不能再發(fā)送，因為這樣一個報文會在網段中出現(xiàn)兩次。造成嚴重錯誤。,L2,出現(xiàn),二層交換機硬件結構：,L2,的轉發(fā)完全由硬件通過,ASIC,實現(xiàn)。,L2,出現(xiàn),全雙工就是解放生產力：,實現(xiàn)全雙工的物質保證：,支持全雙工的網卡

7、芯片收發(fā)線路完全分離,物理介質點到點的連接（,HUB,都是半雙工的）。,全雙工對以太網技術的影響：,最大吞吐量達到雙倍速率；從根本上解決了以太網的沖突問題，以太網從此告別,CSMA/CD,。,支持全雙工的設備：,最近,10,年制造的網卡、,L2,、路由器，,HUB,除外。,L2,出現(xiàn),生成樹協(xié)議,(STP),解決環(huán)路問題：,通過阻斷冗余鏈路來消除橋接網絡中可能存在的路徑回環(huán)。,當前活動路徑發(fā)生故障時激活冗余備份鏈路恢復網絡連通性。,L2,出現(xiàn),沖突域：,L2,對所接收到的數(shù)據幀根據,MAC,地址進行二層轉發(fā)，沖突域被限制到了一個端口上。但是無法限制廣播域的大小。,L2,出現(xiàn),L2,（封建社會）

8、的主要矛盾,在封建社會中，全雙工和,L2,帶來了以太網社會生產力的兩次重大飛躍，徹底解決了困擾以太網的沖突問題，極大的促進了社會進步。并且以太網的安全性也有所提高。但封建社會仍舊存在如下社會矛盾：,廣播泛濫,安全性仍舊無法得到有效的保證,其中,廣播泛濫嚴重,是封建社會的主要社會矛盾。,以太網基礎知識,以太網起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,VLAN,出現(xiàn),VLAN,的起源,基于端口分組：,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。,特點：,實現(xiàn)簡單，但只

9、能適用于一臺交換機。,VLAN,出現(xiàn),多個交換機,劃分,VLAN,：,特點：,必須有統(tǒng)一的標準,VLAN,。,VLAN,出現(xiàn),VLAN,的標準：,IEEE 802.1Q,：,VLAN ID 12bits 范圍：（04095）,正是這12bits徹底改變了傳統(tǒng)的以太網,。,VLAN,出現(xiàn),VLAN,的劃分：,根據使用策略不同，,VLAN,可以分為：,基于端口劃分的,VLAN,基于,MAC,地址劃分的,VLAN,基于網絡層協(xié)議劃分的,VLAN,基于,IP,組播的,VLAN,基于組合策略的,VLAN,VLAN,出現(xiàn),以太網設備與,802.1Q,幀：,以太網中的哪些設備識別,802.1Q,幀格式？,網

10、絡終端用戶設備,（如安裝了以太網卡的計算機）,網絡交換互連設備,（如以太網交換機）,VLAN,出現(xiàn),以太網交換機的端口分類：,Access/Untagged/,端口：,如果以太網交換機的某個端口所連的設備（通常,連接的是主機）都不識別,802.1Q,幀，那么該端口,就是,Access,端口。,Trunk/Tag Aware/Tagged/,端口,：,如果以太網交換機的某個端口所連的設備（通常,連接L2）可以識別802.1Q幀，那么該端口就是,Trunk端口,。,VLAN,出現(xiàn),三個,ID,：,VID,：,以太網幀中所攜帶的表示該幀所屬的,VLAN,的,ID,，,（就是改變以太網世界的那,12,

11、個,bit,）。,PVID,：,L2,上的所有端口（包括,Acess,和,Trunk,），必須指明屬于哪個,VLAN,。,Trunk allow,Vlan,ID,：,在,Trunk,端口上，必須標識出允許那些,vlan,通過。,。,VLAN,出現(xiàn),三大紀律：,UNTAGGED,端口不能接,TAGGED,端口。,兩個相連的,TAGGED,端口的,PVID,值要求一致。,與不支持,802.1Q,的設備相連的端口不能是,TAGGED,端口。,VLAN,出現(xiàn),VLAN,（資本主義社會）的主要矛盾,在資本主義社會中，,VLAN,技術成功地解決了廣播問題，并且使以太網的安全性有了進一步的提高，此時的以太網

12、技術趨于完美，社會生產力極大提高，社會物質生產空前繁榮。但資本主義社會仍舊存在如下社會矛盾：,人民群眾日益增長的過量物質文化需求與落后的社會生產力之間的矛盾,例如：使用,VLAN,來劃分網絡后，網絡的效率提高不少，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？,VLAN,出現(xiàn),解決辦法,使用路由器連接不同的,VLAN,前提：,VLAN,和,IP,子網間是一對一的關系。,以太網基礎知識,以太網起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,L3,出現(xiàn),三層交

13、換機功能模型,：,三層交換機功能上相當于右圖中大方框中的部分,三層交換機把支持,VLAN,的二層交換機和路由器的功能集成在一起了，因此常常稱之為二三層交換機,二層交換機的功能和路由器的功能，在三層交換機中分別體現(xiàn)為二層,VLAN,轉發(fā)引擎和三層轉發(fā)引擎兩個部分,二層,VLAN,引擎與支持,VLAN,的二層交換機的二層轉發(fā)引擎是相同的，是用硬件支持多個,VLAN,的二層轉發(fā),三層轉發(fā)引擎使用硬件,ASIC,技術實現(xiàn)高速的,IP,轉發(fā),對應到,IP,網絡模型中，每個,VLAN,對應一個,IP,網段，三層交換機中的三層轉發(fā)引擎在各個網段（,VLAN,）間轉發(fā)報文，實現(xiàn),VLAN,之間的互通，因此三層

14、交換機的路由功能通常叫做,VLAN,間路由（,Inter-VLAN Routing,）,L3,出現(xiàn),L3,（,社會主義,社會）的主要矛盾,L3,在這場斗爭中，失去只是局域網的枷鎖，得到的卻是整個,internet,L3,雖然幾乎具備了路由器的所有功能，但在走向廣域網的過程中卻遇到了廣域網接口帶寬不足，路由性能低下的尷尬。,以太網基礎知識,以太網起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,GE/10GE,出現(xiàn),千兆以太網,：,千兆以太網物理層,有序集,Start_Of_Packe

15、t,：,在傳輸具體數(shù)據的開始，發(fā)送該有序集。,IDLE,需要注意的，在沒有數(shù)據傳輸?shù)臅r候物理鏈路也不空閑，,而是傳輸該有序集來保持激活狀態(tài)。,End_Of_Packet,具體數(shù)據傳輸結束的時候發(fā)送該有序集，指示數(shù)據傳輸結束。,Configuration,封裝自動協(xié)商數(shù)據,GE/10GE,出現(xiàn),GE對以太網技術的影響,：,GE,就是解放生產力！,以低廉的價格提供巨大的帶寬,對以太網技術提供平滑的升級和良好的兼容,GE,的出現(xiàn)使以太網技術從企業(yè)網走向城域網,10GE,就是解放生產力！,10G,是目前路由器技術中所能達到的最高單端口帶寬，而,10GE,由于具有以太網技術的許多天然優(yōu)勢，已經遠遠走在,

16、10G POS,之前，并很可能取而代之。,10GE,的出現(xiàn)將使以太網技術最終沖出城域網，走向骨干網。,Internet,小結,以太網,的,世界,從數(shù)據報文在擁擠的同軸電纜上毫無,保證地低速,裸奔，到全雙工的雙絞線，到在,10GE,光纖中無阻塞交換,.,以太網,的社會發(fā)展簡史就是一部生產力發(fā)展的歷史,！,從主機到,HUB,到,L2,到,L3.,以太網,的社會發(fā)展簡史就是一部階級斗爭的歷史,！,從毫無安全性可言的廣播共享，到初具安全功能的,VLAN,，到路不拾遺、夜不閉戶的,802.1x.,以太網,的社會發(fā)展簡史就是一部道德水準不斷提高,，精神文明不斷進步的歷史！,從企業(yè)網到城域網到骨干網,.,以太網,的社會發(fā)展簡史就是一部擴張版圖、探索未知世界的歷史,！,小結,重點掌握為什么會有以太網技術發(fā)展的各個階段？,重點理解以太網各個發(fā)展階段的優(yōu)、缺點,