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1、交换机原理 泉州移动分公司金鹏 培训对象 负责数据网维护人员初级培训 目录 以太网技术冲突域和广播域以太网分段交换方式VLAN二层 三层交换机工作原理交换机重要技术参数 目录 以太网技术冲突域和广播域以太网分段交换方式VLAN二层 三层交换机工作原理交换机重要技术参数 以太网设计目标简单有效地使用共享资源容易配置和维护兼容性强低成本 以太网演变 IEEE802协议族体系 Ethernet 802 1Internetworking802 2LogicalLinkControl LLC 802 3CSMA CD802 4TokenBus802 5TokenRing802 6Metropolitan
2、AreaNetworks 802 7BroadbandTechAdvisoryGroup802 8FiberOpticTechAdvisoryGroup802 9IntegratedVoice DataNetworks802 10NetworkSecurity802 11WirelessNetworks802 12DemandPriorityAccessLAN s 以太网v2帧结构 前同步符号 帧校验和 FCS 源MAC地址 目的MAC地址 类型 承载协议 最大帧长度 1518字节最小帧长度 64bytes 以太网类型 TypeCode0800Hex IP IEEE802 3帧 Novell以
3、太网 长度 数据域的长度 关键特征 IPX头通常以FFFF开始 前同步符号 目的MAC地址 源MAC地址 帧校验和 FCS 最大帧长度 1518字节最小帧长度 64bytes 带有802 2逻辑链路控制 LLC 的IEEE802 3帧 长度 Data43 1497 8 6 6 2 4 1 1 1 DSAP目的服务访问点 SSAP源服务访问点 控制字段 LLC 前同步符号 目的MAC地址 源MAC地址 帧校验和 FCS 最大帧长度 1518字节最小帧长度 64bytes IEEE802 3子网访问协议 以太网SNAP 关键特征 DSAP和SSAP设为AA 表示一个SNAP帧头 FCS DSAP
4、SSAP 控制字段 SNAP LLC Data38 1493 8 6 6 2 4 1 1 1 3 2 OUI 类型 AAAA 最大帧长度 1518字节最小帧长度 64bytes 前同步符号 目的MAC地址 源MAC地址 长度 w Data38 1493 8 6 6 2 4 1 1 1 3 2 Data43 1497 8 6 6 2 4 1 1 1 Ethernet2 IEEE802 3NovellRaw IEEE802 3Standard IEEE802 3SNAP Type Length Length Length FFFF AAAA 如何判断以太网帧类型 开始 查看源地址后的两个字节值 如
5、果值大于1500 16进制05DC 再查看下2个字节 值是否为FFFF 16进制 值是否为AAAA 16进制 EthernetVersion2frame DIX IEEE802 3NovellRAWframe IEEE802 3SNAPframe IEEE802 3standardframe withLLC Yes Yes Yes No No No 以太网命名规范 基带传输 速度 单位Mbps 物理介质 Base 10Mbps 非屏蔽双绞线 UTP 10BaseT 100BaseTx 100Mbit s 10BaseF 光纤 CAT5 UTP 以太网标准 半双工和全双工以太网操作 Hub NI
6、C NIC NIC NIC 2 PairCable ReceivePair TransmitPair Transmit Receive Collision Loopback 1 2 2 3 4 4 5 5 5 10BTHalf DuplexOperation 网卡发送一个帧 网卡将帧回送到自己的接收对 Hub接收到帧 Hub在内部总线上传递帧 Hub将信号从每个设备的接收对送出 半双工和全双工以太网操作 Full DuplexNIC Full DuplexNIC Receive Transmit Receive Transmit 10BTFull DuplexOperation 不会发生碰撞
7、所以 时间不会浪费在重传帧上不必等其他机器发送 每个方向都有10M带宽 增加了可用的带宽 快速以太网 目录 以太网技术冲突域和广播域以太网分段交换方式VLAN二层 三层交换机工作原理交换机重要技术参数 CSMA CD CS CarrierSense载波侦听没有载波被侦听到 延迟一段时间后发送数据 MA MultipleAccess多路访问广播环境每个工作站可以听到每个数据帧CD CollisionDetection冲突检测传输数据时 检测冲突 CSMA 所有设备共享 载波侦听 多路访问 源 目的 找我的 查看信息 不是找我 忽略 9 6microseconds 不是找我 忽略 不是找我 忽略
8、CD 冲突检测 冲突发生 等待 重发 随机 随机 数据被破坏 冲突域 广播 广播帧使用FF FF FF FF FF FF地址 以太网天性就是广播网络广播机制被频繁使用如ARP协议 AddressResolutionProtocol一个广播域就是所有设备都会看到一个广播帧 冲突域和广播域 CD 冲突域 CD BD CD BD CD BD 网段A 网段A Layer1device Layer2device Layer3device BD 广播域 网段A 网段A 网段B 网段B 目录 以太网技术冲突域和广播域以太网分段交换方式VLAN二层 三层交换机工作原理交换机重要技术参数 以太网分段 局域网分段
9、的益处透明桥使用路由器分段使用交换机分段 局域网分段的益处 超越距离限制通过减少或消除碰撞加快反应速度和增加吞吐量通过降低广播风暴和组播的影响加快反应速度和增加吞吐量增加每个用户的可用带宽限制到不同局域网段的流量 透明桥 透明桥的三个关键功能通过检查接收到的帧的源MAC地址学习MAC地址 根据MAC地址决定何时转发一个帧 何时过滤掉一个帧 和其他桥一起通过生成树协议创建一个没有环路的环境 透明桥 单个以太网段 0200 3333 3333 WebServer NameServer 0200 2222 2222 0200 1111 1111 1 DMAC FFFF FFFF FFFFSMAC 0
10、200 1111 1111 ARP DNS 2 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 2222 2222 ARP 3 DMAC 0200 2222 2222SMAC 0200 1111 1111 DNSRequest 4 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 2222 2222 DNSReply 5 DMAC FFFF FFFF FFFFSMAC 0200 1111 1111 ARP Web 6 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 3333 3333 ARP 7 DMAC 0200 3333 3333SMAC 0200 1111 1
11、111 ConnecttoWeb 透明桥 0200 3333 3333 WebServer NameServer 0200 2222 2222 0200 1111 1111 1 DMAC FFFF FFFF FFFFSMAC 0200 1111 1111 ARP DNS 0200 1111 1111E0 E0 E1 AddressTableAfterStep1 2 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 2222 2222 ARP 0200 1111 1111E00200 2222 2222E1 AddressTableAfterStep2 3 DMAC 0200 2222
12、2222SMAC 0200 1111 1111 DNSRequest 0200 1111 1111E00200 2222 2222E1 AddressTableAfterStep3 4 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 2222 2222 DNSReply 5 DMAC FFFF FFFF FFFFSMAC 0200 1111 1111 ARP Web 6 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 3333 3333 ARP 0200 1111 1111E00200 2222 2222E10200 3333 3333E1 AddressTableAfte
13、rStep2 7 DMAC 0200 3333 3333SMAC 0200 1111 1111 ConnecttoWeb 透明桥 透明桥的一些功能广播和组播能够被桥转发透明桥根据第二层的头和逻辑地址转发和第三层无关存储 转发 Store and Forward 是透明桥的典型操作透明桥必须对帧进行处理 所以也增加了时延 透明桥 透明桥能够提供的好处因为每段都能达到以太网的最大长度 所以超越以太网的距离限制通过桥对帧的过滤减少了碰撞桥不能降低广播 组播的影响每一段分别运行在10或100Mbps代替了整个段运行在10或100Mbps 增加了可用带宽可以在桥上对帧进行限制和过滤 使用路由器分段 02
14、00 3333 3333 WebServer NameServer 0200 2222 2222 0200 1111 1111 1 DMAC FFFF FFFF FFFFSMAC 0200 1111 1111 ARP Router E0 E0 E1 Notes Addressesofframeonleft sideEthernet 2 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 4444 4444 ARP 3 DMAC 0200 4444 4444SMAC 0200 1111 1111 DNSRequest 4 DNSReply 5 DMAC FFFF FFFF FFFFSMAC
15、 0200 1111 1111 ARP Web 6 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 3333 3333 ARP 7 DMAC 0200 3333 3333SMAC 0200 1111 1111 ConnecttoWeb 0200 4444 4444 0200 5555 5555 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 4444 4444 使用路由器分段 使用路由器分段的功能广播和组播帧不被路由器转发 默认 路由器使用第三层头和逻辑地址交换包 是第三层协议相关的路由器通常使用存储 转发 同样增加时延路由器转发一个包前要进行很多处理 这些也要增加时延 使
16、用路由器分段 使用路由器分段的益处超越了距离限制同一段的流量不被转发 减少了碰撞路由器不转发广播 组播 默认 降低了广播 组播的影响路由器提供了更好的可管理性 路由器可以提供对于包更详细的内容路由器提供比透明桥更多的功能 比如包的分片和重组 插入包的生存时间控制额外的处理同样比透明桥引入了更多的时延 使用交换机分段 0200 3333 3333 WebServer NameServer 0200 2222 2222 0200 1111 1111 1 DMAC FFFF FFFF FFFFSMAC 0200 1111 1111 ARP DNS 0200 1111 1111E0 E0 E1 AddressTableAfterStep1 2 DMAC 0200 1111 1111SMAC 0200 2222 2222 ARP 0200 1111 1111E00200 2222 2222E2 AddressTableAfterStep2 3 DMAC 0200 2222 2222SMAC 0200 1111 1111 DNSRequest 0200 1111 1111E00200 2222 2
