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1、以太网交换机基础培训教材以太网交换机基础知识必看内容Catalog 目 录1以太网概述62以太网的基础知识62.1MAC地址62.2以太网帧的帧格式72.2.1以太网82.2.2带有802.2逻辑链路控制的IEEE 802.382.2.3IEEE 802.3子网访问协议（以太网SNAP）82.2.4Novell以太网92.3CSMA/CD92.4冲突域和广播域102.5以太网的典型设备-HUB102.6全双工以太网113二层交换机的基本原理113.1二层交换机113.2支持VLAN的二层交换机143.2.1VLAN的概念153.2.2VLAN的划分163.2.3VLAN的标准173.2.4支持
2、VLAN交换机的转发流程194三层交换机基本原理224.1三层交换机的提出224.2三层交换机基本特征234.3三层交换机的功能模型234.4三层交换机转发流程254.4.1IP网络规则254.4.2三层转发流程254.4.3选路过程274.5路由器和交换机294.5.1接口304.5.2特点对照305交换机相关协议和技术305.1物理层特性（接口）305.1.1自协商315.1.2智能MDI/MDIX自识别315.1.3流控机制325.1.4POE供电335.1.5端口镜像335.2二层协议和特性335.2.1STP/RSTP/MSTP协议345.2.2GARP/GVRP/GMRP355.2
3、.3聚合特性365.2.4Isolate-user-vlan375.2.5二层多播385.2.6QinQ395.3三层特性395.3.1SuperVLAN395.4Qos/ACL405.5安全特性405.5.1802.1X405.5.2PORTAL425.6管理特性435.6.1集群管理445.6.2WEB网管455.7IRF455.8与路由器相同的一些特性476以太网交换机主要厂商476.1Cisco476.2Extreme486.3Foundry486.4港湾487参考资料48图索引图 1MAC地址7图 2常用的以太网帧格式8图 3由HUB组成的网络11图 4全双工以太网11图 5二层交换
4、机结构示意图12图 6二层交换机的转发流程13图 7二层交换机工作在链路层13图 8交换机的冲突域和广播域14图 9由二层交换机构成的扁平网络14图 10基于端口VLAN的划分16图 11802.1Q VLAN帧格式18图 12Trunk链路实现虚拟工作组18图 13支持VLAN交换机交换引擎19图 14IVL和SVL地址学习方式20图 15IVL地址学习方式转发流程21图 16SVL地址学习方式转发流程21图 17支持VLAN交换机冲突域和广播域22图 18三层交换机功能模型24图 19三层交换引擎24图 20三层转发流程26图 21路由器的最长匹配转发28图 22三层交换机转发-精确匹配2
5、9图 23三层交换机转发-最长匹配29图 24以太网的自协商31图 25STP阻塞网络环路34图 26MSTP根据VLAN进行阻塞链路35图 27GARP属性注册和注销35图 28GARP基本原理36图 29Isolate-user-vlan37图 30不支持多播功能交换机38图 31QinQ实现vMAN39图 32802.1X认证体系结构41图 33PORTAL认证四大要素43图 34集群的组成45图 35IRF的组成46图 36IRF的典型应用47表索引表 1.LAN/MAN参考模型15表 2.路由器和三层交换机的特点对比30表 3.PORTAL、PPPoE/A、802.1X三种认证方式的
6、特点对比43以太网交换机基础培训教材Keywords 关键词：以太网，交换机，LAN，VLAN，IRFAbstract 摘 要：本文介绍以太网交换机的相关知识和基本原理。主要包括：1）以太网交换机基础知识；2）二、三层交换机的基本原理和转发流程；3）以太网交换机常用特性和技术。List of abbreviations 缩略语清单： Abbreviations 缩略语Full spelling 英文全名Chinese explanation 中文解释POEPower Over Ethernet以太网供电IVLIndependent Vlan Learning独立vlan学习SVLSharing
7、 Vlan Learning共享vlan学习VLANVirtual Local Area Network虚拟局域网GVRPGeneric Vlan Registration Protocol通用vlan注册协议RSTPRapid Spanning Tree Protocol快速生成树协议MSTPMultiple Spanning Tree Protocol多实例生成树协议LACPLink Aggregation Control Protocol链路聚合控制协议DHCPDynamic Host Configuration Protocol动态主机配置协议NTPNetwork Time Proto
8、col网络时间协议VRRPVirtual Router Redundancy Protocol虚拟路由冗余协议RIPRouting Information Protocol路由信息协议OSPFOpen Shortest Path First开放最短路径优先IS-ISIntermediate System-to-Intermediate System intra-domain routing information exchange protocolIS-IS路由协议BGPBorder Gateway Protocol边界网关协议IGMPInternet Group Management Pro
9、tocolInternet组管理协议IGMP SnoopingInternet Group Management Protocol SnoopingIGMP侦听GMRPGeneric Multicast Registration Protocol通用组播注册协议PIM-DMProtocol Independent Multicast-Dense Mode密集模式协议无关组播PIM-SMProtocol Independent Multicast-Sparse Mode稀疏模式协议无关组播MSDPMulticast Source Discovery Protocol组播源发现协议WREDWeig
10、hted Random Early Detection加权随机早期检测CHAPChallenge Handshake Authentication Protocol质询握手验证协议PAPPassword Authentication Protocol密码验证协议EAPExtensible Authentication Protocol可扩展认证协议SSHSecure Shell安全外壳IDSIntrusion Detection System入侵检测系统RMONRemote MONitor远程监控HGMPHuawei Group Management Protocol华为组管理协议NDPNei
11、ghbor Discovery Protocol邻居发现协议IRFIntelligent Resilient Framework智能弹性架构1 以太网概述以太网是在70年代初期由Xerox公司Palo Alto研究中心推出的。1979年Xerox、Intel和DEC公司正式发布了DIX版本的以太网规范，1983年IEEE 802.3标准正式发布。初期的以太网是基于同轴电缆的，到八十年代末期基于双绞线的以太网完成了标准化工作，即我们常说的10BASE-T。随着市场的推动，以太网的发展越来越迅速，应用也越来越广泛。下面简单列一下以太网的发展历程： 70年代初，以太网产生； 1929年，DEC、In
12、tel、Xerox成立联盟，推出DIX以太网规范； 1980年，IEEE成立了802.3工作组； 1983年，第一个IEEE802.3标准通过并正式发布 通过80年代的应用，10Mb/s以太网基本发展成熟 1990年，基于双绞线介质的10BASE-T标准和IEEE 802.1D网桥标准发布 90年代，LAN交换机出现，逐步淘汰共享式网桥 1992年，出现了100Mb/s快速以太网 通过100BASE-T标准(IEEE802.3u) 全双工以太网(IEEE97) 千兆以太网开始迅速发展(96) 1000Mb/s千兆以太网标准问世(IEEE802.3z/ab) IEEE 802.1Q和802.1P
13、标准出现(98) 10GE以太网工作组成立(IEEE802.3ae)2 以太网的基础知识以太网是一种能够使计算机进行相互传递信息的介质，它利用二进制位形成一个个的字节，这些字节然后组合成一帧帧的数据。帧有一个起点，我们称之为帧头；也有终点，我们称之为作帧尾。以太网由许多物理网段组合而成，每个网段包括一些导线和与导线相连的网络设备。以太网上有很多网络设备，每个设备都会接收到各种各样的帧信息。那么，设备怎样才能知道帧是否是直接对它进行访问呢？其实，在每个帧报头中，都包含有一个目地介质访问控制地址（MAC）和一个源MAC地址，目的MAC地址就可以告诉网络设备帧是否是对它进行直接访问。如果设备发现帧的
14、目的MAC地址与自己的MAC不匹配，设备将对不处理该帧。2.1 MAC地址MAC地址有48位，它可以转换成12位的十六进制数，参见图1。这个数分成三组，每组有四个数字，中间以点分开。MAC地址有时也称为点分十六进制数。为了确保MAC地址的唯一性，IEEE对这些地址进行管理。每个地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。供应商代码代表NIC（网络接口卡）制造商的名称，它占用MAC的前六位12进制数字，即24位二进制数字。序列号由供应商管理，它占用剩余的6位地址，或最后的24位二进制数字。图 1 MAC地址从实际使用的角度看，以太网的MAC地址可以分为三类，分别是单播地址、多播地址、广播地址： 单播地址：第一字节最低位为0，00e0.fc00.0006。用于网段中两个特定设备之间的通信，可以作为以太网帧的源和目的MAC地址； 多播地址：第一字节最低位为1，01e0.fc00.0006。用于网段中一个
