802.3相关知识点.doc

IEEE802.3标准一、虚拟局域网1、VLAN（virtual local area network），将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。不同VLAN间进行通信时，需要路由支持，这样就需要增加路由设备，或者采用3层交换机。2、VLAN的划分方法a、根据端口来划分VLAN，这种方法简单明了，因此目前这种方法是最常用的一种方式。B、根据MAC地址划分VLAN，这种方式最大的优点是，当用户物理位置移动时，VLAN不用重新配置。但是缺点是初始化时所有用户都需要进行配置，若用户很多，则工作量很大。并且这种方法导致交换机执行效率降低。另外对于使用笔记本等容易更换网卡的设备时，更换网卡则需要重新设置。C、根据网络层划分VLAN，这种方式根据每个主机的网络层地址或者协议类型划分。优点：当用户物理位置改变，不需要重新配置VLAN，并且这种方法不用附加帧标签来识别VLAN，可以减少网络通信量。缺点：效率低，因为交换机检查每个数据包的网络层地址需要消耗时间，一般交换机可以自动检查网络数据包的以太帧头，但要检查IP帧头，则需要更高的技术。D、根据IP组播划分VLAN，这种划分将虚拟网扩大到广域网，因此有更大的灵活性，但是这种方法不适合局域网，主要是效率不高。E、基于规则的VLAN：这是最灵活的虚拟网划分方法，具有自动配置能力。交换机按照事先设定的规则自动划分虚拟网。3、 VLAN标准。1）、802.10VLAN标准，该协议基于frametagging方式，未被广泛推广。2）、802.1Q它的出现时VLAN发展史上的里程碑。被IEEE认可并推广。4、VLAN帧标记802.1Q在原来的以太帧中增加了4个字节的帧标记字段。TPID（tag protocol indentifier）PriorityCFI（canonical format indicator）VID16b3b1b12bTPID（tag protocol indentifier）：标记协议标识符字段，设定为0x8100，表示该帧包含802.1q标记。Priority：提供802.1q定义的8个优先级。CFI（canonical format indicator）：规范格式指示，为0时表示以太网，为1时表示FDDI（光纤分布式数据接口）和令牌环网。VID：表示VLAN标识符（04095），其中VID0用于识别优先级，VID4095保留未用，所以最多可以配置4094个VLAN。在trunk封装时表示为dotlq思科私有封装模式：ISL最多支持01023编号的虚拟网络5、 虚拟局域网中继，交换机端口之间的连接分为两种：接入链路连接（access-link connection）和中继连接（trunk connection）。接入链路连接只能连接具有标准以太网卡的设备。中继连接时在一条物理连接上生成多个逻辑连接。6、 VTP（VLAN Trunking Protocol），虚拟中继协议用于在交换网络中简化VLAN的管理。通过VTP，可以在一台交换机上配置所有的VLAN，配置信息通过VTP报文传播到管理域中的所有交换机。VTP有三种工作方式：服务器模式、客户端模式、透明模式。服务器模式：设置VLAN信息，并将信息广播到网上其他交换机上。客户端模式：只能被动接收VLAN配置信息，不能配置VLAN信息。透明模式：可以配置VLAN信息，但是不广播自己的信息，同时把接收到的VLAN信息自身并不使用，而是立即转发。VTP分为有动态修剪和静态修剪两种。静态修剪是手工修剪。7、生成树协议（SpanningTreeProtocol，STP）是交换式以太网中的重要概念和技术，该协议的目的是在实现交换机之间的冗余连接的同时，避免网络环路的出现，实现网络的高可靠性。它通过在交换机之间传递桥接协议数据单元（BridgeProtocolDataUnit，BPDU）来互相告知诸如交换机的桥ID、链路性质、根桥ID等信息，以确定根桥，决定哪些端口处于转发状态，哪些端口处于阻断状态，以免引起网络环路。（1）使用STP端口权值实现负载均衡当同一台交换机的两个口形成环路时，STP端口权值用来决定哪个口是交换状态的，哪个口是阻断的。可以通过配置端口权值来决定两对Trunk各走哪些VLAN，有较高权值的端口（优先级数字较小的）Vlan将处于转发状态，同一个Vlan在另一个Trunk有较低的权值（优先级数字较大），则将处于阻断状态。同一个VLAN只在一个Trunk上发送接收。基于端口权值的负载均衡示意图。假设有5个VLAN1-5，Trunk1将发送和接收VLAN1-2的数据，Trunk2将发送和接收VLAN3-5的数据。配置VTP用端口f0/11做Trunk1，用端口f0/12做Trunk2switch1#vlandatabase（进入VLAN配置子模式） switch1(vlan)#vtpserver （设置本交换机为Server模式） switch1(vlan)#vtpdomainvtpserver（设置域名） ChangingVTPdomainfromNULLtovtpserverswitch1(vlan)#exit（退出VLAN配置模式）APPLYcompleted.Exiting.switch1#showvtpstatus（验证VTP设置信息）switch1#configterminalEnterconfigurationcommands,oneperline.EndwithCNTL/Z.switch1(config)#interfacef0/11（进入端口11配置模式）switch1(config-if)#switchportmodetrunk（设置当前端口为Trunk模式）switch1(config-if)#exitswitch1(config)#interfacef0/12switch1(config-if)#switchportmodetrunkswitch1(config-if)#end我们省略配置VLAN的命令，在对Switch1交换机做完以上配置及VLAN配置后，在Switch2交换机上也做以上相同的配置，只是将Switch2的VTP模式设置成Client模式，这样Switch2交换机就可以学习到Switch1交换机上的VLAN信息，可以用showvlan命令来验证Switch2交换机是否学习到了VLAN信息。配置完Switch2交换机的VTP和Trunk以后又回到Switch1交换机上来配置STP。（配置STP权值）Switch1#configterminalSwitch1(config)#interfacef0/11（进入端口11配置模式，Trunk1）Switch1(config-if)#spanning-treevlan1port-priority10（将VLAN1的端口权值设为10）Switch1(config-if)#spanning-treevlan2port-priority10（将VLAN2的端口权值设为10）Switch1(config-if)#exitSwitch1(config)#interfacef0/12（进入端口24配置模式，Trunk2）Switch1(config-if)#spanning-treevlan3port-priority10（将VLAN3端口权值设为10）Switch1(config-if)#spanning-treevlan4port-priority10（将VLAN端口权值设为10） Switch1(config-if)#endSwitch1#copyrunning-configstartup-config（保存配置文件）由于我们分别设置了不同Trunk上不同VLAN的权值，而默认情况下的权值为128。这样STP协议就可以根据权值的大小来使Trunk1发送和接收VLAN1-2的数据，Trunk2发送和接收VLAN3-5的数据，实现了负载均衡。2配置STP路径值的负载均衡也可以通过配置STP路径值来实现负载均衡，如下图所示Trunk1走VLAN1-2的数据，Trunk2走VLAN3-5的数据。其中VTP及VLANTrunk的配置和上面相同，在此不再列出。我们只说明在配置好VTP协议和VLANTrunk端口后在服务器（Switch1）上来如何配置STP路径值。 Switch1#configTerminal Switch1(config)#interfacef0/2（进入端口23配置模式，配置Trunk1） Switch1(config-if)#spanning-treevlan3cost30（设置VLAN3生成树路径值为30）Switch1(config-if)#spanning-treevlan4cost30（设置VLAN4生成树路径值为30）Switch1(config-if)#spanning-treevlan5cost30（设置VLAN5生成树路径值为30）Switch1(config-if)#exitSwitch1(config)#interfacef0/24（进入端口24配置模式，配置Trunk1）Switch1(config-if)#spanning-treevlan1cost30Switch1(config-if)#spanning-treevlan2cost30Switch1(config-if)#endSwitch1#这样我们将希望阻断的VLAN生成树路径设大，STP协议就会阻断该VLAN从该Trunk上通过，从而可以把负载均衡到多个Trunk端口上。例题：以太网中使用物理地址的作用是 B 。A、 用于不同子网中的主模进行通信B、 作为第二层设备的唯一标识C、 用于区别第二层和第三层的协议数据单元D、 使得主机可以检测到未知的远程设备例题：一个运行CSMA/CD协议的以太网，数据速率为1Gb/s，网段为1km，信号速率为200000km/s，则最小帧长是 比特。A、1000 B、2000 C、10000 D、2000000考虑如下的情况，主机发送的帧很小，而两台冲突主机相距很远。在主机A发送的帧传输到B的前一刻，B开始发送帧。这样，当A的帧到达B时，B检测到冲突，于是发送冲突信号。假如在B的冲突信号传输到A之前，A的帧已经发送完毕，那么A将检测不到冲突而误认为已发送成功。由于信号传播是有时延的，因此检测冲突也需要一定的时间。这也是为什么必须有个最小帧长的限制。所以有如下公式：Fmin=(2S/V)*R。其中Fmin为最小帧长，S为网段距离，V为信号速率，如未给出速率，则以200000km/s为标准，R为数据速率。代入题中数据则有Fmin=(2*1/200000)*109=10000bit。1G=103M=106K=109。例题：局域网冲突时槽的计算方法如下：假设tPHY表示工作站的物理时延，C表示光速，S表示网段长度，tR表示中继器的时延，在局域网最大配置下，冲突时槽等于 。解析：在最大配置下，局域网最多支持4个中继器，则冲突时槽=2（距离/0.7C+4个中继器时延）+发送站时延+接收端时延。由此得到冲突时槽=2S/0.7C+8tR+2tPHY二、802.3MAC帧格式（以太网帧格式）7B1B2/6B2/6B2B01500B046B4B前导字段（p）帧起始符（SFD）目的地址（DA）源地址（SA）长度（L）数据（data）填充（PAD）校验和（FCS）前导字段：包含7个字节，其格式为“1010.1010”；前导码的目的是使接收端进入同步状态，以便接收数据。帧起始符：占一个字节，取值为10101011，帧起始符紧跟在前导码之后，标识本信息帧的开始。目的地址/源地址：各占2B或者6B。目的地址最高位为0时表示普通地址，为1时表示组地址。全1的目的地址是广播地址，所有站都接收这种帧。地段地址的次高位表示采用本地地址或者全局地址，本地地址为两个字节，由管理员分配；全局地址为6B，由IEEE分配，确保全球唯一，在同一网络中地址结构应保持一致。数据字段长度：表示数据字段的实际长度。用户数据：小于1500B，存放高层LLC信息。填充字段：不大于46B。为了保证帧发送期间能检测冲突，820.3规定最小帧为64B。这个帧长是指从目标地址到校验序列的长度。由于前导码和帧起始码是物理层加上的，所以不在帧长中，也不参加帧校验。如果帧的长度不足64B，要加入最多46B的填充位。帧校验序列：占4B，采用循环冗余效验码。LLC（Logical Link Control）：逻辑链路控制。802标准所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路层LLC子层和介质访问控制MAC子层。LLC负责识别网络层协议，然后对它们进行封装。LLC报头告诉数据链路层一