以太网基本原理要点

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1、 以太网基本原理以太网基本原理2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛办公室江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材2经过该课程后，学员应该掌握以下内容：了解以太网物理层的工作过程掌握以太网端口自协商的原理掌握MAC地址概念和以太网帧数据收发过程掌握以太网VLAN基本概念掌握802.1Q帧格式和各个字段的含义了解二层组播协议和生成树协议的工作过程江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材3参考资料参考资料IEEE 802.2IEEE 802.3IEEE 802.3uIEEE 802.3z江 苏 公

2、司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材4第第1 1章章 以太网概述以太网概述1.1 以太网的起源和设计目标1.2 以太网的几种类型及应用领域第2章 以太网物理层第3章 数据链路层第4章 以太网交换机第5章 以太网VLAN第6章 千兆以太网第7章 二层组播第8章 生成树协议江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材5起源和设计目标起源和设计目标起源起源于Xerox公司的一个实验网，该网络运行的经验是Xerox、DEC、Intel 1980年提出的以太网建议的基础。目标 简明和成本低寻址灵活：应该有一种机制来确定网

3、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”稳定和低延迟 江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材6以太网的几种类型以太网的几种类型标准以太网（10Mbit/s）的网络定位：模型分类模型分类网络定位网络定位接入层接入层汇聚层汇聚层最终用户和接入层交换机（或最终用户和接入层交换机（或HUBHUB）之间的连接）之间的连接核心层核心层通常不使用通常不使用通常不使用通常不使用江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维

4、护职工技能竞赛培训教材7以太网的几种类型以太网的几种类型快速以太网（100Mbit/s）的网络定位：模型分类模型分类网络定位网络定位接入层接入层汇聚层汇聚层为高性能的为高性能的PCPC机和工作站提供机和工作站提供100Mbit/s100Mbit/s的接入的接入核心层核心层提供接入层和汇聚层的连接，提供汇聚层到核心层提供接入层和汇聚层的连接，提供汇聚层到核心层的连接，提供高速服务器的连接的连接，提供高速服务器的连接提供交换设备间的连接提供交换设备间的连接江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材8快速以太网传输距离快速以太网传输距离技术标准技术标准线

5、缆类型线缆类型100BaseTX100BaseTX100BaseT4100BaseT4EIA/TIA5EIA/TIA5类（类（UTPUTP）非屏蔽双绞线）非屏蔽双绞线2 2对对100BaseFX100BaseFXEIA/TIA3EIA/TIA3、4 4、5 5类（类（UTPUTP）非屏蔽双绞线）非屏蔽双绞线4 4对对多模光纤（多模光纤（MMFMMF）线缆）线缆传输距离传输距离100m100m100m100m550m-2km550m-2km2km-15km2km-15km单模光纤（单模光纤（SMFSMF）线缆）线缆江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培

6、训教材9以太网的几种类型以太网的几种类型千兆（1000Mbit/s）以太网网络定位：模型分类模型分类网络定位网络定位接入层接入层汇聚层汇聚层一般不使用一般不使用核心层核心层提供接入层和汇聚层设备间的高速连接提供接入层和汇聚层设备间的高速连接提供汇聚层和高速服务器的高速连接，提供核心提供汇聚层和高速服务器的高速连接，提供核心设备间的高速互联设备间的高速互联江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材10千兆以太网传输距离千兆以太网传输距离技术标准技术标准线缆类型线缆类型1000BaseT1000BaseT1000BaseCX1000BaseCX铜质铜质

7、EIA/TIA5EIA/TIA5类（类（UTPUTP）非屏蔽双绞线）非屏蔽双绞线4 4对对1000BaseSX1000BaseSX铜质屏蔽双绞线铜质屏蔽双绞线多模光纤，多模光纤，50/62.5um50/62.5um光纤，使用波长为光纤，使用波长为850nm850nm的激光的激光传输距离传输距离100m100m25m25m550m/275m550m/275m2km-15km2km-15km单模光纤，单模光纤，9um9um光纤，使用波长为光纤，使用波长为1300nm1300nm的激光的激光1000BaseLX1000BaseLX江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职

8、工技能竞赛培训教材11以太网主要应用领域以太网主要应用领域以太网主要应用领域：高速网络设备之间互连城域网中用户接入的手段江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材12第1章 以太网概述第第2 2章章 以太网物理层以太网物理层2.1 以太网基本技术2.1 自动协商机制第3章 数据链路层第4章 以太网交换机第5章 以太网VLAN第6章 千兆以太网第7章 二层组播第8章 生成树协议江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材13以太网物理层标准以太网物理层标准10BASE210BASE510BASE-T100B

9、ASE-TX100BASE-FX100BASE-T4100BASE-T2江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材14半双工半双工任一时刻只能接收或发送 采用CSMA/CD访问机制 物理上有距离限制江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材15共享介质的灵魂共享介质的灵魂CSMA/CDCSMA/CD（带碰撞检测的载波监听多路访问）原理：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

10、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：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。CSMA/CDCSMA/CD江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材16最小帧长与最大传输距离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

11、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。江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材17全双工物理层全双工物理层同一时刻可以发送和接收，不用预先判断链路的忙闲状态 最大吞吐量达到双倍速率从根本上消除了半双工的物理距离限制江 苏 公 司 操 作

12、维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材18双工方式双工方式运行速率运行速率全双工全双工半双工半双工10M100M1000M10G自动协商自动协商江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材19使用使用1ms的脉冲来携带自动协商信息。的脉冲来携带自动协商信息。16ms每个大脉冲插入每个大脉冲插入16小脉冲小脉冲自动协商实现基础自动协商实现基础江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材20自协商基本页信息自协商基本页信息0 00 00 00 01 10 01 12 23 34 45

13、56 67 78 89 91010 1111 1212 1313 1414 1515Message TypeMessage TypeEthernet=00001Ethernet=00001ReservedReserved10BASE-T10BASE-T半双工半双工10BASE-T10BASE-T全双工全双工100BASE-TX100BASE-TX半双工半双工100BASE-TX100BASE-TX全双工全双工100BASE-T4100BASE-T4流控支持流控支持远程故障指示远程故障指示确认确认下一页指示下一页指示江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛

14、培训教材21自协商信号自协商信号整个报文按16ms间隔重复，直到自协商完成约约2ms2ms约约100ns100ns约约62.5s62.5s时时钟钟数数据据位位0 0时时钟钟数数据据位位1 1数数据据位位1414时时钟钟数数据据位位1515时时钟钟江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材22系统加电的时候（建立链路连接系统加电的时候（建立链路连接时候），时候），首先检测自动协商标志首先检测自动协商标志，如果允许，则从配置寄存器读出如果允许，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。发送出去的编码脉冲发送

15、出去。发送出去的编码格式称为格式称为基页基页。如果接收到对方的基页，则跟自如果接收到对方的基页，则跟自己发送的基页比较，找出支持能己发送的基页比较，找出支持能力的交集，选取力的交集，选取最优组合最优组合运行。运行。双工模式运行速率流量控制.101001010111000101001101010101.编码支持能力编码支持能力江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材23自协商优先级自协商优先级优先级顺序优先级顺序工作方式工作方式A AB BC CD DE E100BASE-TX100BASE-TX100BASE-TX100BASE-TX全双工全双工

16、100BASE-T4100BASE-T410BASE-T10BASE-T全双工全双工10BASE-T10BASE-T江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材24运行速率运行速率双工模式双工模式100M10M全双工全双工半双工半双工运行速率运行速率双工模式双工模式100M10M全双工全双工半双工半双工协商原则协商原则江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材25与没有自协商机制的设备连接与没有自协商机制的设备连接不使用自协商机制会出现以下情况：无法实现端口的自动双速配置功能（如10Mbit/s和100M

17、bit/s）无法确定双工工作模式无法确定是否需要流量控制功能l如果对接时一端采用自协商，另一端采用固定模式会出现什么现象？江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材26光纤上的自协商光纤上的自协商对光纤以太网而言，得出的结论是：链路两端的工作模式必须使用手工配置（速度、双工模式、流控等），如果光纤两端的配置不同，是不能正确通信的。千兆以太网的自协商机制已经实现。江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材27集线器集线器HUBIHUBI类类l只能单一种类型的物理接口l内部共享高速总线，使用CSMA/CD方

18、式工作。江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材28l 可以提供多种类型的物理接口l 内部共享高速总线，使用CSMA/CD方式工作。集线器集线器IIII类类江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材29 问题一：图中各问题一：图中各PC机安装了机安装了10/100M自自适应网卡，交换机支持适应网卡，交换机支持10/100M自动协自动协商，商，HUB为为10M ，请问：，请问：l PCA和交换机之间工作在什么方式？l PCB和HUB之间工作在什么方式？l HUB和交换机之间工作在什么方式？总结与思考总结

19、与思考HUBLAN Switch江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材30总结与思考总结与思考10Mb/s10Mb/s半双工半双工10Mb/s10Mb/s全双工全双工10Mb/s10Mb/s自协商自协商100Mb/s100Mb/s自协商自协商100Mb/s100Mb/s全双工全双工端口端口1 1自动协商自动协商端口端口2 2自动协商自动协商端口端口3 3自动协商自动协商端口端口4 4自动协商自动协商端口端口5 5自动协商自动协商问题二：以上各个交换机端口工作在什么方式？问题二：以上各个交换机端口工作在什么方式？江 苏 公 司 操 作 维 护 中

20、 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材31第1 章以太网概述第2 章以太网物理层第第3 3 章数据链路层章数据链路层3.1 数据链路层结构3.2 MAC子层3.3 LLC子层第4 章以太网交换机第5章 以太网VLAN第6章 千兆以太网第7章 二层组播第8章 生成树协议江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材32网络层数据链路层物理层LLC子层MAC子层数据链路层位置和结构数据链路层位置和结构江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材33l 针对不同的物理介质提供不同的MAC层面来访问。

21、l 针对不同的双工模式，Ethernet划分为半双工MAC和全双工MAC。l MAC层的主要功能是组帧、寻址、控制和维护各种MAC协议、定义各种媒体访问规则等。MACMAC子层子层位置与功能位置与功能LLC子层TokenRingMACEthernetMACFDDIMACHalfDuplexMACFullDuplexMAC江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材34半双工MAC跟物理层之间至少有六种信号：1.接收数据线2.发送数据线3.接收数据指示4.发送数据指示5.载波侦听6.冲突发生HalfDuplexMACPhysical_Layer数据线数

22、据线指示信号指示信号冲突和检测信号冲突和检测信号半双工半双工MACMAC（CSMA/CDCSMA/CD）江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材35全双工MAC跟物理层之间至少有四种信号：1.接收数据线2.发送数据线3.接收数据指示4.发送数据指示HalfDuplexMACPhysical_Layer数据线数据线指示信号指示信号全双工全双工MACMAC江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材36MACMAC地址地址MAC地址用来标识网络上的唯一的一个站点；它是一个48比特的数字，但通常被表示为12位

23、的点分十六进制数。MAC地址举例：00.e0.fc.39.80.34 物理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位由供应商自己分配。例如某设备的MAC的前24位就是00.e0.fc广播MAC地址：如果48位全是1，则表明该地址是广播地址。组播MAC地址：如果最高字节的第8位是1，则表示该地址是组播地址。江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材37几种主要的以太网帧结构几种主要的以太网帧结构江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013

24、年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材38以太网帧结构以太网帧结构关于Length/Type，对于Ethernet_II，它的值通常为0x0800（表示后面数据为IP）。目前我们大部分计算机网卡只支持这种帧结构。Ethernet_IIDMACSMACLength/T DATA/PADFCSLength/Type值值含义含义Length/T 1500Length/T = 1500代表了该帧的类型代表了该帧的类型代表了该帧的长度代表了该帧的长度802.3江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材39Ethernet_IIEthernet_II帧结构

25、帧结构64到1518字节lPRE: 先导字节, 7个10101010 lSFD: 帧开始标志, 10101011 江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材40Ethernet_IIEthernet_II帧结构帧结构江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材41LLC子层MAC子层DSAPSSAPControl8bit8bit8/16bitDMACSMACLengthLLCDATA/FCSIEEE802.3帧结构LLCLLC子层子层帧结构和服务帧结构和服务江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年

26、中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材42LLC层维护一张以DSAP为索引的函数列表，每接收到一个数据包，以DSAP为索引调用相应的函数，该函数把数据包挂到相应接收队列。.函数列表OnReceivedData_IP(Length,PDU)OnReceivedData_IPX(Length,PDU)OnReceivedData_NetBEUI(Length,PDU)OnReceivedData_05(Length,PDU)OnReceivedData_06(Length,PDU) .126SSAPControlLLCLLC子层子层数据的上层分发数据的上层分发江 苏 公 司 操 作 维 护 中

27、心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材43问题：问题：1 1、MACMAC地址是一个地址是一个（ ）比特的数字？比特的数字？2 2、广播、广播MACMAC地址是地址是（ ）？3 3、组播、组播MACMAC地址为地址为（ ），这是一个，这是一个（ ）逻辑逻辑oror物理物理的的MACMAC地址？地址？4 4、00-10-a4-ab-21-ca00-10-a4-ab-21-ca是是（ ）类型的类型的MACMAC地址？地址？ 10-80-00-3d-44-3a10-80-00-3d-44-3a是是（ ）类型的类型的MACMAC地址？地址？总结与思考总结与思考本节重点：对MAC子层的理解

28、MAC子层的工作过程三种类型的MAC地址MAC数据帧结构及收发过程 江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材44第1章 以太网概述第2章 以太网物理层第3章 数据链路层第第4 4章章 以太网交换机以太网交换机4.1 以太网交换机结构4.2 以太网交换机工作过程4.3 以太网交换机的交换方式 第5章 以太网VLAN第6章 千兆以太网第7章 二层组播第8章 生成树协议江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材45.RX TXRX TX接收缓冲区发送缓冲区高速背板总线交换机工作过程：交换机工作过程：1. 接

29、收数据并缓冲；2. 缓冲发送的数据；3. 利用总线完成接口交换。注意：注意：1.发送缓冲区要比接收缓冲区大。2.端口之间的数据帧转发依靠MAC转发表来实现。以太网交换机基础结构以太网交换机基础结构江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材46以太网交换机硬件结构以太网交换机硬件结构L2的转发完全由硬件通过ASIC实现，以低廉的价格实现了线速的转发还有强大的背板总线做支撑。江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材47交换机维持一个CAM表，这个表决定交换机的转发过程。每接收到一个MAC帧，则剥取源MAC

30、建立CAM项，然后向所有端口转发该帧。MAC出口集合出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0003 . .port1port2port3 . .以太网交换机工作过程以太网交换机工作过程基于源端口的学习：基于源端口的学习：江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材481、交换机接收到数据帧后，根据目的地址查询CAM，找到出口后，把数据包从该出口集合发送出去。2、在单播的情况下，出口列表集合只有一个元素，但在多播情况下，出口列表集合就可能不只一个元素。3、多播情况下，CAM表项的建立不是通过学习得到的，而是

31、通过IGMP窥探，CGMP等协议获得的。MAC出口集合出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0003 . .port1port2port3 . .以太网交换机工作过程以太网交换机工作过程基于宿端口的转发：基于宿端口的转发：江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材49以太网交换机工作过程以太网交换机工作过程交换机还为每个CAM表项提供了一个定时器，该定时器从一个初始值开始递减，每当使用了一次该表项（接收到了一个数据帧，查找CAM表后用该项转发），定时器被重新设置。如果长时间没有使用该CAM表的转发项，则

32、定时器递减到零，于是该CAM表项被删除。此定时器的时间就是老化时间，通常缺省为5分钟。老化时间：老化时间：江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材50工作过程： 交换机把接收到的整个数据帧缓存，检查数据包长度，进行CRC校验然后查询CAM，进行转发。特点：提高了可靠性，可以让数据包提前滤掉，但速度上有折扣。以太网交换机交换方式以太网交换机交换方式存储转发：存储转发：江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材51工作过程： 交换机接收数据帧的时候，只要接收完帧头信息，发上查询CAM表，根据结果直接转发。

33、特点：大大提高了转发速度，但可能转发一些错误数据包。以太网交换机交换方式以太网交换机交换方式直通方式：直通方式：江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材52工作过程： 交换机接收完数据帧的前64个字节（一个最短帧的长度），然后根据头信息，查CAM表进行转发。特点： 滤掉了一些碎片，结合了前两种的优点。以太网交换机交换方式以太网交换机交换方式碎片隔离：碎片隔离：江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材53问题：1、交换机为什么建立这种学习、转发的机制？2、ping命令，在各网络层面上是如何动作的？总结

34、与思考总结与思考本节重点：以太网交换机的工作过程和交换方式答1：因为数据帧宿端口的不确定性。通过学习，确定宿端口，然后转发。如果不学习和HUB相同了。假如宿端口确定，就不需要学习。答2：首先查询自己的ARP表，是否有对应IP的MAC，没有发ARP广播，三层上，和自己一个网段，IP包的目的地址为ping的目的地址，否则为网关地址。二层上，以太网帧则是向所有端口广播。ARP reply后，在发ICMP请求，然后收到reply，表示通。江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材54第1章 以太网概述第2章 以太网物理层第3章 数据链路层第4章 以太网交换

35、机第第5 5章章 以太网以太网VLANVLAN5.1 VLAN的作用及划分方式5.2 VLAN链路类型5.3 802.1Q帧及数据帧收发5.4 QoS第6章 千兆以太网第7章 二层组播第8章 生成树协议江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材55VLANVLAN基本概念基本概念划分划分VLAN的目的：的目的： 抑制广播 安全性考虑 管理方便VLAN划分方式：划分方式： 基于端口划分 基于MAC地址划分 基于协议划分 基于子网划分江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材56可以通过配置的形式明确指定端

36、口所属的VLAN。特点：配置简单、含义明确、与实际联系紧密，应用广泛。目前我们用的多是这种方式。划分方式划分方式基于端口基于端口VLANVLAN表表主机主机A A主机主机B B主机主机C C主机主机D D以太网交换机以太网交换机Port 1Port 1Port 2Port 2 Port 7Port 7 Port 10Port 10端口端口所属所属VLANPort1VLAN5Port2VLAN10Port7VLAN5Port10VLAN10江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材57通过MAC地址指定端口所属的VLAN，需要服务器和客户端的支持；和

37、CAM配合可实现VLAN端口的转换。特点：安全性高、 配置比较烦琐，应用较少。划分方式划分方式基于基于MACMAC地址地址VLANVLAN表表主机主机A A主机主机B B主机主机C C主机主机D D以太网交换机以太网交换机MAC AMAC AMAC BMAC BMAC CMAC CMAC DMAC DMAC地址所属VLANMAC AVLAN5MAC BVLAN10MAC CVLAN5MAC DVLAN10江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材58基于协议的基于协议的VLANVLANVLANVLAN表表协议类型所属VLANIPX协议VLAN5IP

38、协议VLAN10通过二层数据中协议字段，判断上层运行的网络协议，如IP或者是IPX协议。特点：不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量 ，技术要求高，应用较少。主机主机A A主机主机B B主机主机C C主机主机D D使用使用IPXIPX协议协议运行运行IPIP协议协议 使用使用IPXIPX协议协议运行运行IPIP协议协议以太网交换机以太网交换机江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材59基于子网的基于子网的VLANVLANVLANVLAN表表IP网络所属VLANIP 1.1.1.1/24VLAN5IP 1.1.2.1/24VLA

39、N10根据报文中的IP地址决定报文属于哪个VLAN 。特点：可以按传输协议划分网段 、 技术要求高，应用较少。主机主机A A主机主机B B主机主机C C主机主机D D1.1.1.51.1.1.51.1.2.881.1.2.881.1.1.81.1.1.81.1.2.991.1.2.99以太网交换机以太网交换机江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材60VLANVLAN链路类型链路类型接入链路接入链路干道链路干道链路l交换机间的链路-干道（Trunk/TAG）链路，主机和交换机间-接入（Access）链路。l在Trunk （TAG）链路上传输的帧携

40、带VLAN ID，用来正确的区分帧所属的VLAN。江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材61在TAG链路上传输这种类型的帧，对端交换机根据802.1Q中的VLANID来区分正确的VLAN,然后向该VLAN包含的端口转发.NAMEVLUETYPE（2 bytes)PRI(3 bits)CFI(1 bit)VID(12 bits)8100优先级优先级用于环形结构网络用于环形结构网络VLAN ID802.1Q802.1Q帧格式帧格式D_AddrS_Addr802.1q L/TDATATYPEPRI/CFI/VID6 bytes6 bytes4 byt

41、es2 bytes46-1517 bytes4 bytesFCS江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材62以太网端口类型以太网端口类型Tag能接收包含VLAN ID帧的端口,常用作交换机间连接Access 不能识别VLAN ID帧,用来连接终端Hybrid 既能识别标记帧,又能接收非标记帧,有一个默认VLAN用于接收到的非标记帧 10235江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材63数据包数据包端口端口TagUntagTag aware (入)透传丢弃Tag aware (出)透传Access (

42、入)丢弃添加默认VLAN IDAccess (出)剥离VLAN IDHybrid (入)透传添加默认VLAN IDHybrid (出)如果VLAN ID相同，剥离VLAN ID，反之则透传以太网基本术语以太网基本术语Tag Tag 属性属性( (续续) )江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材64InternetInternet如果没有服务质量保证，关键性业务可能因为得不到带宽而受影响以太网以太网QoSQoS保证保证江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材65三比特的优先级字段802.1Q帧格式，

43、为实施带优先级的服务提供了基础高优先级数据包低优先级数据包以太网以太网QoSQoS保证保证D_AddrS_Addr802.1q L/TDATATYPEPRI/CFI/VIDFCS6 bytes6 bytes4 bytes2 bytes46-1517 bytes4 bytes江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材66优先级队列0123456712优先级队列01234567123优先级跟交换机发送队列的对应关系优先级跟交换机发送队列的对应关系江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材671、VLAN域和

44、以太网学习转发数据帧之间的关系？答：VLAN域对以太网学习转发的端口范围进行了约束。以太网交换机通过学习转发数据帧，进行点到点的无连接通信。2、VLAN之间如何通信？答：通常不同VLAN属于不同的网段，如果需要通信，必须通过路由器转接，或者直接使用三层交换机。总结与思考总结与思考本节重点：本节重点：VLAN的划分和数据帧的转发的划分和数据帧的转发江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材68第1章 以太网概述第2章 以太网物理层第3章 数据链路层第4章 以太网交换机第5章 以太网VLAN第第6 6章章 千兆以太网千兆以太网第7章 二层组播第8章 生

45、成树协议江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材6901010101 10101010 .0101010101 1010101010 .链路层链路层物理层物理层千兆以太网物理层千兆以太网物理层8B10B8B10B编码编码江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材70代码组代码组8B10B不对称影射10B：1024种组合8B： 256 种组合 数据代码组 特殊代码组 保留代码组 江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材71特殊代码组特殊代码组有序集有序集有

46、序集链路层数据有序集把数据封装在有序集中进行传输把数据封装在有序集中进行传输有序集和数据封装有序集和数据封装一个或多个特殊代码组的整体是有一个或多个特殊代码组的整体是有序集，序集， 有序集是特殊代码 的组合 有序集是个整体 在传输链路层数据的时候，在数据前后添加有序集，指示传输的开始江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材72有序集示例有序集示例Start_Of_Packet在传输具体数据的开始，发送该有序集。 IDLE在没有数据传输的时候，物理链路也不空闲，而是传输该有序 集来保持激活状态。 End_Of_Packet具体数据传输结束的时候发送

47、该有序集，指示数据传输结束。 Configuration封装自动协商数据江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材73大量数据PAUSE帧流量控制流量控制江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材74终端设备把自己支持的能力编码到上述形式的基页中，发送给对方，相互比较，按照最优的原则选择运行方式。自动协商自动协商江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材75第1章 以太网概述第2章 以太网物理层第3章 数据链路层第4章 以太网交换机第5章 以太网VLAN第6

48、章 千兆以太网第第7 7章章 二层组播二层组播第8章 生成树协议江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材76概念概念媒体流服务器媒体流服务器媒体流接收端媒体流接收端江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材77IGMP加入消息加入消息每当终端想要接收针对组G的组播数据时，它发出IGMP加入消息，交换机探测到这个消息，建立转发项（G，I），其中I为终端所在的端口。若另外有终端也加入G，则交换机仅仅把另外终端所在端口加入转发项即可。IGMPIGMP窥探窥探媒体流服务器媒体流服务器江 苏 公 司 操 作 维

49、 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材78媒体流服务器媒体流服务器针对组针对组G的组播数据流的组播数据流交换机必须检测每个组G的组播数据包。IGMPIGMP窥探存在的问题窥探存在的问题江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材79媒体流服务器GMRP请求消息组播数据流GMRP：General Multicast Register ProtocolGMRP是一种交换设备和交换设备之间，交换设备和终端设备之间的信息交流协议，用来表达自己的请求和分发自己的本地信息。GMRPGMRP协议协议江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心20

50、13年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材80在交换机中，其CAM表里面有两部分内容，一部分是单播的表项，一部分是组播的表项。这两部分表项有何不同？有没有广播的表项？单播和组播的不同单播和组播的不同单播表项对应为一个单播MAC地址对应一个端口。组播表项对应为一个组播MAC地址可以对应多个端口。没有广播的表项，因为在缺省找不到地址的情况下，其转发方式就是广播。江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材81第1章 以太网概述第2章 以太网物理层第3章 数据链路层第4章 以太网交换机第5章 以太网VLAN第6章 千兆以太网第7章 二层组播第第8 8章

51、章 生成树协议生成树协议8.1 生成树协议的作用8.2 生成树协议的基本概念8.3 生成树协议的运行过程江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材82为了提高冗错性，交换机往往通过多条链路连接上层交换机，假设其中一条链路断了，可以有另外一条备用。冗余链路冗余链路江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材83这时候，如果交换机接收到一个广播包，则向所有两条上行链路上转发，核心层交换机接收到以后，互相转发，这样最终形成环路，带来网络风暴。冗余链路带来的问题冗余链路带来的问题江 苏 公 司 操 作 维 护 中

52、 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材84生成树协议生成树协议STP协议把该端口协议把该端口阻塞阻塞江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材85STP运行的最终结果就是生成一棵无环树来充当转发路径。无环树无环树江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材86生成树协议基本概念生成树协议基本概念交换机优先级端口成本端口优先级根交换机根端口指定交换机指定端口交换机标识江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材87交换机启动，从各端口发送BPDU包

53、，进行根交换机的选举。最后具有最小优先级的交换机成为根交换机。根ID发送IDCOST优先级MACBPDU生成树协议运行过程生成树协议运行过程选举根交换机江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材88生成树协议运行过程生成树协议运行过程配置配置BPDU根端口根端口选举根端口江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材89配置配置BPDU指定端口指定端口指定交换机指定交换机指定端口生成树协议运行过程生成树协议运行过程江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材90配

54、置配置BPDU闭塞闭塞指定交换机指定交换机闭塞所有冗余端口生成树协议运行过程生成树协议运行过程江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材91新加入的交换机新加入的交换机配置配置BPDU选举选举BPDU加入新交换机生成树协议运行过程生成树协议运行过程江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材92交换机检测到链路故障之后，通过根端口向根交换机发送拓扑改变BPDU，根交换机接收到以后，向所有交换机发送重配置BPDU，于是，各交换机重新配置自己的拓扑数据库。配置配置BPDU拓扑改变拓扑改变BPDU链路故障生成树协议运行过程生成树协议运行过程江 苏 公 司 操 作 维 护 中 心2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材93阻断状态阻断状态快速端口快速端口快速端口快速端口2013年中国电信网络操作维护职工技能竞赛培训教材谢 谢！