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1、文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,1,-Metro产品培训系列,以太网基础知识,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,2, 了解以太网起源和基本技术 理解以太网数据链路层及以太网帧格式 理解以太网交换机的实现方法 理解VLAN的含义及应用 了解生成树的实现方式 了解组播的实现方式,课程目标,经过该课程后，学员应该掌握以下内容：,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,3, 以太网起源（原始社会） HUB出现（奴隶社会） L2出现（封建社会） VLAN出现（资本主义社会） L3出现（社会主义社会） GE/10GE 出现（共产主义社会）,以太网社会发展简史,为什么不
2、把R3（路由器）做为一个社会阶段呢？,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,4,以太网起源 1、以太网起源和目标 2、以太网基本技术CSMA/CD 3、以太网基本技术物理介质（同轴电缆）, 原始社会,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,5,一、OSI七层模型 编程思想，对等层通信，各层技术独立，各层设备独立 二、计算机网络的发展/广域网和局域网协议 1、 1960s 1970s，大型机阶段-简单连接 2、 1970s 1980s，客户服务器阶段-基于网络的连接-LAN 3、 1980s 至今，网络阶段-网络互接-WAN/MAN/LAN 在第二和第三阶段中，必须有一种技术来
3、把本地的许多计算机连接起来。这种技术就是所谓的局域网技术。 三、以太网的地位 属于局域网的范畴，定义的是物理层和数据链路层。,概述,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,6,OSI七层模型,提供应用程序间通信,处理数据格式、数据加密等,建立、维护和管理会话,建立主机端到端连接,寻址和路由选择,提供介质访问、链路管理等,比特流传输,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,7,以太网起源： 起源于Xerox公司的一个实验网，该实验网络的目的是把几台个人计算机以3M的速率连接起来。由于该实验网络的突出表现，DEC，Intel，Xerox三家公司最终在1980年发布了第一个以太网协议
4、标准建议书。 该建议书的核心思想是：在一个10M带宽的共享物理介质上，把最多1024个计算机和其他数字设备进行连接，当然，这些设备之间的距离不能太大（最大2.5公里）。,以太网起源和目标,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,8,以太网的目标： 简明和成本低 兼容性：对网络层协议的兼容性。 寻址灵活：应该有一种机制来确定网络中的一台计算机、全部计算机或一组计算机MAC地址。 公平高速：各个终端应该公平的享有带宽CSMA/CD，高速数据链路层无连接，尽力传送-“besteffort”,以太网起源和目标,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,9,以太网的MAC地址,MAC地址有
5、48位，但它通常被表示为12位的点分十六进制数。 MAC地址举例：00.e0.fc.39.80.34 MAC地址全球唯一，由IEEE对这些地址进行管理和分配。每个地址由两部分 组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24位二进制代表该供应商代码。剩下 的24位由厂商自己分配。 例如华为设备的MAC的前24位就是00.e0.fc 如果48位全是1，则表明该地址是广播地址。 如果第8位是1，则表示该地址是组播地址。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,10,以太网基本技术CSMA/CD,CS：载波侦听。 在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。 MA：多址访问。 每个站点
6、发送的数据，可以同时被多个站点接收。 CD：冲突检测。 边发送边检测，发现冲突就停止发送，然后延迟一个随机时间之后继续发送。,冲突的检测： 由于两个站点同时发送信号，经过叠加后，会使线路上电压的摆动值超过正常值一倍。据此可判断冲突的产生。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,11,共享介质的灵魂CSMA/CD（带碰撞检测的载波监听多路访问）原理： 1、终端设备不停的检测共享线路的状态，只有在空闲的时候才发送数据， 如果线路不空闲则一直等待。 2、发送过程中，若其他设备也同时发送数据，则其发送 的数据必然产生 碰撞，导致线路上的信号不稳定，终端设备检测到这种不稳定之后， 马上停止发送
7、自己的数据，然后再发送一连串干扰脉冲，然后等待一段 时间之后再进行发送。 缺点：带宽窄，冲突检测机制，传输时间必须大于延迟时间导致物理长度 限制51.2us的冲突检测窗口，1位在2500m，加上四个中继器的往返时间。 帧长最小字 节数64，刚好512位。,以太网基本技术CSMA/CD,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,12,最小帧长与最大传输距离,最大传输距离：通常由线路质量、信号衰减程度等因素决定。 最小帧长（64字节）：由最大传输距离和冲突检测机制共同决定。 规定最小帧长是为了避免这种情况发生：某站点已经将一个数据包的最后一个BIT发送完毕，但这个报文的第一个BIT还没有传送
8、到距离很远的一个站点。而站点认为线路空闲而发送数据，导致冲突。,以太网通信的原则： 同一时刻只能有一台主机在发送，但可以有多台主机 同时接收广播；如果一个以太网报文被完全发送出去 则在链路上肯定不会发生冲突，即理论上不再需要发送第 二次。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,13,古老的传输介质,10Base5：粗同轴电缆（5代表电缆的字段长度是500米） 10Base2：细同轴电缆（2代表电缆的字段长度是200米）,在上古时代，人们使用一种称为抽头的设备建立与同轴电缆的连接。须用特殊的工具在同轴电缆里挖一个小洞，然后将抽头接入。此项工作存在一定的风险：因为任何疏忽，都有可能使电缆
9、的中心导体与屏蔽层短接，导致这个网络段的崩溃。同轴电缆的致命缺陷是：电缆上的设备是串连的，单点的故障可以导致这个网络的崩溃。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,14,原始社会的主要矛盾,原始社会中没有阶级关系，所有的主机都以平等的地位连接到 同轴电缆上，但如果以太网中主机数目较多，则存在以下严重 问题： 介质可靠性差 冲突严重 广播泛滥 无任何安全性,其中介质可靠性差是原始社会的主要社会矛盾。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,15,HUB的出现 1、以太网基本技术物理介质（双绞线） 2、以太网基本技术全双工 3、HUB的工作原理 4、以太网基本技术自协商, 奴隶社
10、会,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,16,物理介质从同轴电缆到双绞线,80年代末期，非屏蔽双绞线（UTP）出现，并迅速得到广泛的应用。UTP的巨大优势在于： 价格低廉，只有同轴电缆的几分之一 制作简单，成功率高 收发使用不同的线缆，为实现全双工奠定了物质基础 逻辑拓扑依旧是总线的，但物理拓扑变为星形，使单段线缆的故障不会影响到这个网络。,10BASE-T:采用电话双绞线的IEEE 802.3 10Mb/s物理层规格,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,17,全双工以太网： 1990年，基于双绞线介质的10BAST-T以太网，这是以太网历史上一次最重要的革命。 提高灵
11、活性和降低了成本，而且引入全双工模式。 全双工的出现，加大了带宽利用率，使走出了CSMA/CD的模式。,以太网基本技术全双工以太网,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,18,HUB工作模型,HUB设备工作模型：,仅仅是物理上的连接设备,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,19,HUB工作原理,HUB设备工作原理：,所有的HUB都是半双工的,HUB仅仅改变了以太网的物理拓扑,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,20,HUB基本特点和面临的问题,HUB的特点： 1、在物理上是星形结构的，逻辑上为总线结构，各网卡采用CSMA/CD技术对其总线进行访问，扩展共享介质
12、局域网。 2、 HUB根据提供的接口不同，可以分为I类和II类。传统HUB仅支持半双工，根据型号不同，速率有10M/100M。目前使用最多的是10M半双工的。 面临的问题： 冲突域：在网络中，数据分组传播，产生冲突的区域。 HUB扩展了冲突域的范围，但是不能对业务流量进行过滤，如果网络过大，影响了网络性能，必须对冲突域进行分段。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,21,HUB的冲突域,HUB对所连接的LAN只做信号的中继，所有的物理设备构成了一个冲突域,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,22,以太网的接口速率有10M和100M（后继出现1000M、10G），端口模式
13、有半双工（后继出现全双工），如果对每个接入网络的设备进行配置，则必然是一项很繁重的工作，而且不容易维护 ，怎么办？,以太网基本技术自协商,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,23,使用1ms的脉冲来携带自动协商信息。,16ms,每个大脉冲插入16小脉冲,以太网基本技术自协商,自协商的基础：一种底层的以太网机制。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,24,系统建立链路连接时候，首先检 测自动协商标志，如果允许，则从 配置寄存器读出支持模式标志，编 码后通过空闲脉冲发送出去。发送 出去的编码格式称为基页。 如果接收到对方的基页，则跟自己发送的基页比较，找出支持能力 的交集，
14、选取最优组合运行。,101001010111000101001101010101.,以太网基本技术自协商,编码支持能力：,为什么对接时一端自协商，一端固定模式会有问题？,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,25,HUB （奴隶社会）的主要矛盾,从奴隶社会开始，以太网中第一次出现了阶级的概念：统治阶级和被统治 阶级。被统治阶级通常是生产者（主机），网络中的流量只要由生产者产 生。统治阶级通常指网络中的连接和交换设备（HUB），虽然他们不从事 生产劳动，但却对劳动果实有分配权。 奴隶社会存在如下社会矛盾： 冲突严重 广播泛滥 无任何安全性,其中冲突严重是奴隶社会的主要社会矛盾，当时的社
15、会生产力非常低下。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,26,如图：各PC机安装了10/100M自适应网卡，交换机支持10/100M自动协商，HUB为10M，请问： 1、PC-A和交换机之间工作在什么方式？ 2、PC-B和HUB之间工作在什么方式？ 3、HUB和交换机之间工作在什么方式？,PC-C,PC-B,总结与思考,HUB,LAN Switch,PC-A,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,27,L2的出现 1、以太网数据链路层功能结构 2、MAC子层和全、半双工实现 3、以太网基本帧结构 4、L2的基本工作原理 5、STP（生成树）的基本思想, 封建社会,文档密级
16、：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,28,以太网数据链路层概述,提供应用程序间通信,处理数据格式、数据加密等,建立、维护和管理会话,建立主机端到端连接,寻址和路由选择,提供介质访问、链路管理等,比特流传输,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,29,数据链路层概述,IEEE802.2/3，对数据链路层的定义，分为LLC（逻辑链路控制）子层和MAC（介质访问控制）子层。对于以太网标准，数据链路层仅指MAC子层。 广义上，MAC子层协议根据对介质访问方式的不同，可以分为确定性的（轮流）和非确定性的（先到先服务FCFS）。确定性MAC协议有令牌环（Token Ring）和光纤分布数据接口（FDDI）两种；非确定性MAC协议，主要是以太网的CSMA/CD协议。,文档密级：内部公开,华为文档，未经许可不得扩散,30,针对不同的物理介质提供不同的MAC层面来访问。 针对不同的双工模式，Ethernet划分为半双工M
