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1、以太网硬件入门技术培训中心技术培训中心 2009-092009-09修订记录2修订日期修订版本修订描述作者2009-05-29V1.0初稿完成;公开级文档徐立欢2009-09-04V1.1添加备注徐立欢学习目标l理解以太网传输介质及接口类型l理解以太网相关硬件术语l掌握以太网硬件排错方法课程内容l第一章 以太网传输介质l第二章 常见以太网设备接口l第三章 以太网硬件规范l第四章 以太网硬件故障排查4以太网传输介质l有线传输介质 双绞线 光纤 同轴电缆(较少使用)l无线传输介质 空气5双绞线概念l概念 双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。 两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的
2、程度 ,每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消 。 把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆,在局域 网中常用双绞线4对双绞线组成的。6双绞线分类l非屏蔽双绞线 绝缘套管中无屏蔽层 价格低廉,用途广泛l屏蔽双绞线 绝缘套管中外层由铝铂包裹,以减 小辐射 价格相对较高,高要求场合应用7双绞线标准lCAT-1/2/3/4 1/2/3/4类双绞线,目前已淘汰lCAT-5 5类双绞线,可用于100M以太网传输lCAT-5e/6 超5类/6类双绞线,可用于1,000M以太网传输lCAT-6A 超6类双绞线,可用于10,000M以太网传输lCAT-7 7类双绞线,可用于更高
3、标准(大于等于10,000M)以太网传输 必须为屏蔽线8双绞线接口类型与线序标准l接口类型 RJ-45水晶头l线序标准 568B 橙白-1,橙-2,绿白-3,蓝-4,蓝白-5,绿-6,棕白-7,棕8 568A 绿白-1,绿-2,橙白-3,蓝-4,蓝白-5,橙-6,棕白-7,棕-89直通双绞线与交叉双绞线l直通双绞线(正线) 双绞线两端都采用同一线序标准(568A或568B)制作 通常用于异构设备互连PC连接交换机PC连接路由器交换机连接路由器l交叉双绞线(反线) 双绞线一端采用568A线序标准,另一端采用568B线序标准 通常用于同构设备互连PC连接PC交换机连接交换机路由器连接路由器l翻转双
4、绞线 双绞线一端采用任意线序,另一端线序完全相反 用于网络设备console管理(不能用于数据传输)10Auto MDI/MDIXl概述 双绞线线序自适应 自动检测连接到自己接口上的双绞线类型(直通线或交叉线),并自动 进行调节 免去同构设备必须使用交叉线,异构设备必须使用直通线的烦恼l功能支持情况 锐捷所有交换机 锐捷绝大部分路由器(RSR20-14的F0/2接口不支持)11直通双绞线与交叉双绞线图例l图例 10/100M网络使用1、3、2、6传输数据 1000M网络使用全部8根线缆传输数据1281水晶头铜片面 向自己且向上双绞线制作实验l实验物品 双绞线2根 RJ-45水晶头6个 压线钳1
5、把 双绞线测试仪1个l制作步骤 制作直通双绞线1根 制作交叉双绞线1根 使用测试仪测试双绞线的联通性13光纤概述l光纤概述 一种利用光在玻璃或塑料制成的纤 维中的全反射原理而达成的光传导 工具 微细的光纤封装在塑料护套中,使 得它能够弯曲而不至于断裂 光在光导纤维的传导损耗比电在电 线传导的损耗低得多,光纤被用作 长距离的信息传递l光缆概述 光缆一般由多根光纤和塑料保护套 管及塑料外皮构成14光纤分类l单模光纤 当光纤的几何尺寸可以于光波长相比拟时,即纤芯的几何尺寸与光信号 波长相差不大时,一般为510um,光纤只允许一种模式在其中传播,单模光纤具有极宽的带宽,特别适用于大容量、长距离的光纤通
6、信l多模光纤 多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长,一般为50um、62.5um;光信号是以多个模式方式进行传播的;多模光纤仅用于较小容量、短距离的 光纤传输通信15光纤跳线l带有连接器与保护层的光纤一般被称为光纤跳线l光纤跳线颜色分类 黄色:单模光纤 橙色:多模光纤l光纤跳线连接器分类 SC-FC LC-ST LC-LC 16光纤接口类型lSClLClSTlFClMT-RJ(淘汰)17光电转换器l概述 将光纤介质转换成铜线接入 将铜线转换成光纤介质接入 俗称:光猫、光电收发器18光纤终端盒l概述 光纤与光纤的熔接、光纤与尾纤的熔接以及光连接器的交接 光纤及其元件提供机械保护和环境保护 提供光
7、缆终端的安放和余端光纤存储的空间19光纤连接l互连示意图 设备一侧接口类型多为SC或LC 终端盒一侧多为ST或FC2016芯多模光缆接口类型 SC或LC接口类型多为 ST或FC500米光纤终端盒光纤跳线双绞线课程内容l第一章 以太网传输介质l第二章 常见以太网设备接口l第三章 以太网硬件规范l第四章 以太网硬件故障排查21常见以太网设备接口-固化接口/扩展插槽l固化接口 10/100M自适应电口 10/100/1000M自适应电口l扩展插槽 10/100M自适应电口 10/100/1000M自适应电口 100M光纤接口 1000M光纤接口 堆叠接口 2210/100M10/100/1000M扩
8、展插槽扩展模块常见以太网设备接口-GBIClGBIC接口( Giga Bitrate Interface Converter ) 传输标准:1,000M 连接GBIC模块(逐渐被淘汰)l常用GBIC模块23GBIC接口模块块型号介质类质类型传输传输距离接口类类型GBIC-GT双绞线100MRJ-45GBIC-SX多模光纤550MSCGBIC-LX多模光纤550MSC单模光纤10KMSC注:1.上表中GBIC-GT不支持自适应2. 根据光纤介质的纤芯大小不同,传输距离会有所不同。常见以太网设备接口-SFPlSFP接口( Small Formfactor Pluggable ) 传输标准:1,00
9、0M 连接Mini-GBIC模块l常用Mini-GBIC模块24SFP接口模块块型号介质类质类型传输传输距离接口类类型Mini-GBIC-GT双绞线100MRJ-45Mini-GBIC-SX多模光纤550MLC Mini-GBIC-LX多模光纤550MLC 单模光纤10KMLCMini-GBIC-ZX-50单模光纤50KMLCMini-GBIC-ZX-80单模光纤80KMLC注:1.上表中Mini-GIBC-GT不支持自适应2. 根据光纤介质的纤芯大小不同,传输距离会有所不同。3.短距离使用长距模块时需加光衰常见以太网设备接口-XENPAKlXENPAK接口 传输标准:10,000M 连接XE
10、NPAK模块(逐渐被淘汰)l常用XENPAK模块25XENPAK接口模块块型号介质类质类型 传输传输距离 接口类类型10GBASE-SR多模光纤300MSC 10GBASE-LR多模光纤300MSC单模光纤10KMSC10GBASE-ER单模光纤40KMSC注:1.根据光纤介质的纤芯大小不同,传输距离会有所不同。2.短距离使用长距模块时需加光衰常见以太网设备接口-XFPlXFP接口 传输标准:10,000M 连接XFP模块l常用XFP模块26模块块型号介质类质类型 传输传输距离 接口类类型10GBASE-SR-XFP多模光纤300MLC 10GBASE-LR-XFP多模光纤300MLC单模光纤
11、10KMLC10GBASE-ER-XFP单模光纤40KMLCXFP接口注:1.根据光纤介质的纤芯大小不同,传输距离会有所不同。2.短距离使用长距模块时需加光衰课程内容l第一章 以太网传输介质l第二章 常见以太网设备接口l第三章 以太网硬件规范l第四章 以太网硬件故障排查27以太网设备接口复用l概述 接口复用是指在同一台设备中,某些不同类型的接口同一时刻只能使用 其中的一个 提升设备接口的灵活性,降低用户成本 通过配置命令决定使用哪种接口l怎样判别接口复用 不同接口但编号一致28复用接口模块化硬件设计l概述 模块化设计能提升设备的灵活性与扩展性 模块化设计能方便的实现硬件冗余与更换l简单模块化
12、中低端设备,采用固化端口+扩展插槽方式设计 盒式设备l全模块化 高端设备,引擎(控制中心)、线卡(端口接入)、电源、风扇全模块 化 箱式设备29网络设备硬件设计标准l标准 标准尺寸的网络设备应满足 宽为19英寸,约48.26cm 高为1U的倍数,1U约4.445cm 深未做规定 规范网络设备的尺寸,是为了设备保持适当的尺寸以便放机柜上l图例3019英寸19英寸1U2UPoEl概述 Power Over Ethernet,利用以太网双绞线传输数据信号的同时,还能为设备提供直流供电的技术l相关概念 PSE 供电端设备 PoE适配器、PoE交换机 一般通过双绞线4、5、7、8供电 PD 受电端设备
13、AP、IP电话、网络摄像头 一般通过双绞线4、5、7、8受电31PoE(续)l供电方式 “中间跨接法”( Mid -Span ),使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电,相应 的Endpoint PSE支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备 。 “末端跨接法”(End-Span),是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以 太网数据信号不同的频率。l供电过程 检测:PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE 802.3af标准的受电端设备。 PD端设备分类:当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行
14、分类,并且 评估此PD设备所需的功率损耗。 开始供电:在一个可配置时间(一般小于15s)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD 设备供电,直至提供48V的直流电源。 供电:为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过 15.4W的功率消耗。 断电:若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300400ms之内)停止为PD 设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。32交换容量l交换容量 网络设备接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量 网络设备设计时决定的参数 一般用于衡量盒式交换机或箱式交换机整机转发能力l交换容量的衡量标准 盒式交换容量大于等
15、于“端口速率 * 端口数量 * 2”时,可实现全双工无阻塞转发数据 箱式交换机整机交换容量等于“线卡交换容量 * 线卡数量”33背板带宽l背板带宽 线卡插槽和背板之间的接口带宽 背板设计时决定的参数 一般用于衡量箱式交换机的背板l背板的衡量标准 背板带宽大于等于“线卡交换容量*线卡数量*2”时,可实现全双工无阻塞转发数据34面向十万兆平台的交换机由来lS8610计算例 背板:3.2T(设计时决定) 线卡数量:8 每线卡最大交换容量=3.2T/8/2=0.2T 100G接口要求的交换容量=0.1T*2=0.2T 每线卡至少可以保证1个100G接口的全双工无阻塞转发35以太网包转发速率计算l概念
16、以太网接口每秒转发报文的个数,又叫端口吞吐量 单位:pps(packet per second)l端口线速度 在物理介质上的最大速度传输,由传输标准所决定,例如1000Ml以太网帧开销 帧间隙:96/8=12字节 同步信号:64/8=8字节36以太网包转发速率计算(续)l包转发速率计算公式 最大包转发速率=端口线速度/8/(最小帧长+开销),例:1000M端口的最 大包转发速率=1000/8/(64+20)1.488Mpps 包转发速率随着帧长度的增加而降低 网络设备开启一定功能后可能会导致包转发速率下降l线速转发条件 实际包转发速率=所有接口分别乘以接口的最大包转发速率的总和l包转发速率计算例: S2628G的线速包转发速率=24*0.