华为技术培训教程-以太网技术原理1.ppt

以太网技术原理,Page1,前言,我们知道局域网包含以太网,令牌环和令牌总线等等,这些技术当中以太网技术以其简明高效的特点逐渐占据了主导地位,Page2,培训目标,学完本课程后，您应该能：了解以太网的发展史掌握以太网的基本原理掌握以太网端口技术理解L2交换机和L3交换机的工作原理,Page3,目录,以太网技术发展史以太网端口技术以太网设备介绍,Page4,目录,1.以太网发展史1.1以太网简介1.2以太网发展及标准协议,Page5,以太网帧结构,Ethernet_II,DMAC,SMAC,Length/T,DATA/PAD,FCS,Length/Type值,含义,Length/T1500Length/T=1500,代表了该帧的类型代表了该帧的长度,802.3,Page6,以太网的MAC地址,MAC地址有48位，但它通常被表示为12位的点分十六进制数。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。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。,00e0.fc39.8034,Page7,目录,1.以太网发展史1.1以太网起源及原理简介1.2以太网发展及标准协议,Page8,万兆以太网出现,IEEE802.3以太网标准IEEE802.3u100BASE-T快速以太网标准IEEE802.3z/ab1000Mb/s千兆以太网标准IEEE802.3ae10GE以太网标准,70年代,80年代,90年代,以太网产生,10M以太网发展成熟,共享式转发LAN交换机,100M快速以太网,92年,96年,千兆以太网迅速发展,2002年,以太网发展简史,Page9,标准以太网,标准以太网（10Mbit/s）的网络定位,Page10,IEEE802.3线缆,Page11,快速（100M）以太网,数据传输速率为100Mbps的快速以太网是一种高速局域网技术，能够为桌面用户以及服务器或者服务器集群等提供更高的网络带宽。IEEE为快速以太网制订的标准为IEEE802.3u,Page12,快速以太网,快速以太网（100Mbit/s）的网络定位,Page13,快速以太网传输距离,Page14,千兆以太网,千兆以太网是对IEEE802.3以太网标准的扩展，在基于以太网协议的基础之上，将快速以太网的传输速率100Mbps提高了10倍，达到了1Gbps。标准为IEEE802.3z（光纤与铜缆）和IEEE802.3ab（双绞线）,Page15,千兆以太网,千兆（1000Mbit/s）以太网网络定位,Page16,千兆以太网传输距离,Page17,万兆以太网,已经开始部署，预计未来将有大规模的应用标准为IEEE802.3ae只有全双工模式,Page18,目录,以太网技术发展史以太网端口技术以太网设备介绍,Page19,目录,2.以太网端口技术2.1自协商技术2.2自适应技术,Page20,自协商,10Mb/s半双工,10Mb/s全双工,10Mb/s自协商,100Mb/s自协商,100Mb/s全双工,端口1自动协商,端口2自动协商,端口3自动协商,端口4自动协商,端口5自动协商,Page21,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100Mbit/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,Page22,目录,2.以太网端口技术2.1自协商技术2.2自适应技术,Page23,智能MDI/MDIX,不需要知道电缆另一端为MDI还是MDIX设备两种电缆（普通、交叉）都可连接交换机、集线器或NIC设备消除由于电缆配错引起的连接错误简化10/100M网络安装维护，降低开销,ReceivePair,TransmitPair,TransmitPair,ReceivePair,TransmitPair,ReceivePair,TransmitPair,ReceivePair,交叉网线,直连网线,Page24,目录,以太网技术发展史以太网端口技术以太网设备介绍,Page25,目录,3.以太网设备介绍3.1Hub的工作原理3.2二层交换机的工作原理3.3VLAN与三层交换机,Page26,传统以太网连接设备HUB,Hub的工作模式,注意：HUB仅仅是物理上的连接设备。,Page27,所有的HUB都是半双工的,Hub的工作原理,Page28,由HUB组建以太网的实质,实际上网络中由HUB组建以太网实质是一种共享式以太网，存在共享式以太网的所有缺陷：冲突严重；广播泛滥；无任何安全性。,Page29,目录,3.以太网设备介绍3.1Hub的工作原理3.2二层交换机的工作原理3.3VLAN与三层交换机,Page30,二层工作模式,网桥/二层以太网交换机的工作模式,物理层,物理层,二层交换机,链路层,链路层,Page31,基于源地址学习,多播情况下，CAM表项的建立不是通过学习得到的，而是通过IGMP窥探，CGMP等协议获得的。,分段1,分段2,A,B,C,PORT1,PORT2,D,交换机典型应用,交换机,Page32,基于目的地址转发,MACD,MACA,.,端口1,MACD,MACA,.,端口2,MAC地址,所在端口,MACA,1,MACB,1,MACC,2,MACD,2,Page33,L2交换机的缺点,L2带来了以太网技术的重大飞跃，彻底解决了困扰以太网的冲突问题，极大的改进了以太网的性能。并且以太网的安全性也有所提高。但以太网存在如下缺点：广播泛滥安全性仍旧无法得到有效的保证其中广播泛滥严重是L2以太网的主要缺点,Page34,目录,3.以太网设备介绍3.1Hub的工作原理3.2二层交换机的工作原理3.3VLAN与三层交换机,Page35,VLAN的起源基于端口分组,解决广播泛滥问题的主导思想：将没有互访需求的主机隔离开,Page36,VLAN技术的优点和缺点,VLAN技术成功的解决了广播问题，并且使以太网的安全性有了进一步的提高，此时的以太网技术趋于完美。但VLAN技术也有缺点：使用VLAN来划分网络后，网络的效率提高不少，可是本来不需要相互访问的两个部门，现在又要少量的访问需求，该怎么办到呢？,可以让VLAN只限制广播报文，不限制单播报文吗？,Page37,解决办法（一）,使用路由器连接不同的VLAN,前提：VLAN和IP子网间是一对一的关系,缺点：每个VLAN需要占用一个路由器的接口；不同VLAN中的主机需配置不同的缺省网关,Page38,解决办法（二）-单臂路由,使用支持VLAN属性的路由器连接不同的VLAN,前提：VLAN和IP子网间是一对一的关系,Page39,（L2+路由器）模式的缺陷,需要多个设备，组网复杂；VLAN间通信通过路由器完成；路由器价格昂贵，速率较低。,Page40,解决办法（三）,将路由器和交换机合成一个设备三层交换机,Layer3partofswitch,Layer2partofswitch,Page41,什么是三层交换机,在逻辑上，三层交换和路由是等同的，三层交换的过程就是IP报文选路的过程。三层交换机与路由器在转发操作上的主要区别在于其实现的方式：三层交换机通过硬件实现查找和转发；传统路由器通过微处理器上运行的软件实现查找和转发；三层交换机的转发路由表与路由器一样，需要软件通过路由协议来建立和维护。在局域网中引入三层交换：能够更加经济的替代传统路由器,Page42,选择二层交换或三层交换,Page43,三层交换机的应用,三层交换机特别适合下面这样的组网几乎全以太网接口路由比较稳定，变化比较少,Page44,低端的路由器和L3的区别,项目,路由器,三层交换机,端口类型,非常丰富，几乎可以支持所有通信端口,比较单一，主要支持以太网,转发实现途径,主要以CPU加软件实现为主。,由硬件ASIC实现转发,路由算法,最长匹配,第一包路由，以后做精确匹配,包转发率,低,高（命中）或者更低（没命中）,成本,高,低,对路由变化的适应能力,强,弱,二层交换,不支持,支持,Page45,二个问题,为什么L3不增强对路由变化的适应能力？答：必须使用更昂贵的CPU，成本增高。为什么路由器不使用L3的硬件转