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1、路由交换技术与应用,计算机与通信工程学院,路由交换技术与应用,路由交换技术与应用,以太网交换技术,路由交换技术与应用,以太网交换技术,本章目标,了解以太网发展历史 了解以太网相关标准 掌握以太网的帧结构 掌握以太网MAC地址 理解以太网介质访问控制技术 掌握以太网交换原理,路由交换技术与应用,10.1 以太网发展历史及现状,1985 年，电气电子工程师协会 (IEEE) 标准委员会发布了 LAN 标准。 以太网在 OSI 模型的下两层，也就是数据链路层和物理层上运行。,路由交换技术与应用,以太网的早期版本使用同轴电缆在总线拓扑中连接计算机。 粗缆 (10BASE5) 细缆 (10BASE2)
2、最初的同轴粗缆和同轴细缆等物理介质被早期的 UTP 类电缆所取代。 物理拓扑也改为使用集线器的星型拓扑。,10.1 以太网发展历史及现状,路由交换技术与应用,传统的以太网-半双工 基于共享的介质，每次只有一个站点能够成功发送。 随着更多的设备加入以太网，帧的冲突量大幅增加。,当前的以太网-全双工 交换机可以隔离每个端口，只将帧发送到正确的目的地（如果目的地已知），而不是发送每个帧到每台设备，数据的流动因而得到了有效的控制。,10.1 以太网发展历史及现状,路由交换技术与应用,10.2 以太网相关标准,路由交换技术与应用,IEEE802标准,Page8,IEEE802.1 描述局域网体系结构以及
3、网络互连。 IEEE802.2 定义了逻辑链路控制(LLC)子层的功能与服务。 IEEE802.3 描述CSMA/CD总线式介质访问控制协议及相应物理层规范。 IEEE802.4 描述令牌总线(Token Bus)式介质访问控制协议及相应物理层规范。 IEEE802.5 描述令牌环(Token Ring)式介质访问控制协议及相应物理层规范。 IEEE802.6 描述城域网(MAN)的介质访问控制协议及相应物理层规范。 IEEE802.7 描述宽待技术进展。 IEEE802.8 描述光纤技术进展。 IEEE802.9 描述语音和数据综合局域网技术。 IEEE802.10 描述局域网安全与解密问题
4、。 IEEE802.11 描述无线局域网技术。 IEEE802.12 描述用于高速局域网的介质访问方法殁相应的物理层规范。,路由交换技术与应用,10.2 以太网相关标准,IEEE802.3 以太网标准 IEEE802.3u 100BASE-T快速以太网标准 IEEE802.3z/ab 1000Mb/s千兆以太网标准 IEEE802.3ae 10GE以太网标准,路由交换技术与应用,“前导码”（8个字节）字段用于同步发送设备与接收设备。 “目的 MAC 地址”字段（6 个字节）是预定接收方的标识符。 “源 MAC 地址”字段（6 个字节）是发送方的标识符 “长度”字段（2 个字节）确定在数据和填充
5、字段里8位字节数目。 “数据”和“填充位”字段（46 - 1500 个字节）包含来自较高层次的封装数据（一般是第 3 层 PDU 或更常见的 IPv4 数据包）。 “帧校验序列 (FCS)”字段（4 个字节）用于检测帧中的错误。它使用循环冗余校验 (CRC)。发送设备在帧的 FCS 字段中包含 CRC 的结果。,10.3 以太网帧结构,路由交换技术与应用,10.4 以太网MAC地址,MAC地址有48位，它可以转换成12位的十六进制数，这个数分成三组，每组有四个数字，中间以点分开。,路由交换技术与应用,OSI 数据链路层（第 2 层）物理地址，比如以太网 MAC 地址，用于通过本地介质传输帧。
6、IPv4 地址等网络层（第 3 层）地址为逻辑地址,可以用于不同网络间的通信 。,10.4 以太网MAC地址,路由交换技术与应用,以太网单播,在以太网中，第 2 层单播、组播和广播通信会使用不同的 MAC 地址。 单播 MAC 地址是帧从一台发送设备发送到一台目的设备时使用的唯一地址。,路由交换技术与应用,发送广播时，数据包以主机部分全部为1的地址作为目的 IP 地址。这种地址表示网络中的所有主机都将接收和处理该数据包。,以太网广播,路由交换技术与应用,以太网组播,属于某一组播组的设备都被分配了该组播组 IP 地址。组播地址的范围为 224.0.0.0 到 239.255.255.255。 组
7、播MAC地址以01-00-5E开头,然后将IP组播地址的低23位换算成MAC地址中剩余的6个16进制字符。,路由交换技术与应用,10.5 以太网中的介质访问控制技术,载波侦听-在 CSMA/CD 访问方法中，要发送报文的所有网络设备在发送之前必须侦听。 冲突检测-当设备处于侦听模式时，可以检测共享介质中发生的冲突。 拥塞信号和随机回退-发送设备检测到冲突之后，将发出拥塞信号。这种拥塞信号用于通知其它设备发生了冲突，以便它们调用回退算法。回退算法将使所有设备在随机时间内停止发送，以让冲突消除。,路由交换技术与应用,CSMA/CD协议的工作过程通常可以概括为： 先听后发、 边听边发、 冲突停发、
8、延迟重发。,10.5 以太网中的介质访问控制技术,路由交换技术与应用,10.6 透明桥的工作原理,Station A,Station B,1/1,1/2,Segment A,Segment B,交换机有着透明桥相同的特点,透明？,路由交换技术与应用,10.7 交换机的功能,地址学习 转发/过滤 避免环路,路由交换技术与应用,最开始的地址表是空的,MAC 地址表,A：00d0.d001.1111,C：00d0.d001.2222,B：00d0.d001.3333,D：00d0.d001.4444,E0,E1,E2,E3,10.7 交换机的功能 -地址学习,路由交换技术与应用,PC A 发送一个帧
9、（frame） 给 C 交换机从端口 E0 学习到 A 的 MAC 地址 将该帧做 “洪泛（flooding）” 转发。,MAC 地址表,C：00d0.d001.2222,B：00d0.d001.3333,D：00d0.d001.4444,E0: 00d0.d001.1111,E0,E1,E2,E3,A：00d0.d001.1111,10.7 交换机的功能 -地址学习,路由交换技术与应用,MAC 地址表,A：00d0.d001.1111,C：00d0.d001.2222,B：00d0.d001.3333,D：00d0.d001.4444,E0: 00d0.d001.1111,E2: 00d0.
10、d001.2222,E0,E1,E2,E3,C 回应一个帧（frame） 给 A 交换机从端口 E2 学习到 C 的 MAC 地址,10.7 交换机的功能 -地址学习,路由交换技术与应用,A 发送一个帧给 C 目标地址已经知道, 不再 “洪泛” 发送，直接从 E2 端口发送出去。,E0: 00d0.d001.1111,E2: 00d0.d001.2222,E1: 00d0.d001.3333,E3: 00d0.d001.4444,A：00d0.d001.1111,C：00d0.d001.2222,B：00d0.d001.3333,D：00d0.d001.4444,E0,E1,E2,E3,X,X
11、,MAC 地址表,10.7 交换机的功能 -转发过滤,路由交换技术与应用,A：00d0.d001.1111,C：00d0. d001.2222,B：00d0.d001.3333,D：00d0.d001.4444,E0,E1,E2,E3,E0: 00d0.d001.1111,E2: 00d0.d001.2222,E1: 00d0.d001.3333,E3: 00d0.d001.4444,MAC address table,D 发送一个广播或组播帧 交换机将广播或组播帧 “泛洪”转发给其他所有端口（不包括进来的那个端口)。,10.8 广播、组播和目的MAC地址未知帧的转发,路由交换技术与应用,10.9 转发/过滤流程,路由交换技术与应用,10.10 传统以太网与交换式以太网比较,路由交换技术与应用,作业：,P100 1、2、 交换机的主要功能有哪些？简述交换机转发过滤的流程。,
