以太网设备硬件入门

以太网硬件入门 技术培训中心2010 03 2 修订记录 学习目标 理解以太网传输介质及接口类型理解以太网相关硬件术语掌握以太网硬件排错方法 4 课程内容 第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查 5 以太网传输介质 有线传输介质双绞线光纤同轴电缆 较少使用 无线传输介质空气 6 双绞线概念 概念双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成 两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起 可降低信号干扰的程度 每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消 把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆 在局域网中常用双绞线4对双绞线组成的 7 双绞线分类 非屏蔽双绞线绝缘套管中无屏蔽层价格低廉 用途广泛屏蔽双绞线绝缘套管中外层由铝铂包裹 以减小辐射价格相对较高 高要求场合应用 8 双绞线标准 CAT 1 2 3 41 2 3 4类双绞线 目前已淘汰CAT 55类双绞线 可用于100M以太网传输CAT 5e 6超5类 6类双绞线 可用于1 000M以太网传输CAT 6A超6类双绞线 可用于10 000M以太网传输CAT 77类双绞线 可用于更高标准 大于等于10 000M 以太网传输必须为屏蔽线 9 双绞线接口类型与线序标准 接口类型RJ 45水晶头线序标准568B橙白 1 橙 2 绿白 3 蓝 4 蓝白 5 绿 6 棕白 7 棕 8568A绿白 1 绿 2 橙白 3 蓝 4 蓝白 5 橙 6 棕白 7 棕 8 10 直通双绞线与交叉双绞线 直通双绞线 正线 双绞线两端都采用同一线序标准 568A或568B 制作通常用于异构设备互连PC连接交换机交换机连接路由器交叉双绞线 反线 双绞线一端采用568A线序标准 另一端采用568B线序标准通常用于同构设备互连PC连接PCPC连接路由器交换机连接交换机路由器连接路由器翻转双绞线双绞线一端采用任意线序 另一端线序完全相反用于网络设备console管理 不能用于数据传输 11 AutoMDI MDIX 概述双绞线线序自适应自动检测连接到自己接口上的双绞线类型 直通线或交叉线 并自动进行调节免去同构设备必须使用交叉线 异构设备必须使用直通线的烦恼功能支持情况锐捷所有交换机锐捷绝大部分路由器 RSR20 14的F0 2接口不支持 12 直通双绞线与交叉双绞线图例 图例10 100M网络使用1 3 2 6传输数据1000M网络使用全部8根线缆传输数据 8 1 水晶头铜片面向自己且向上 13 光纤概述 光纤概述一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具微细的光纤封装在塑料护套中 使得它能够弯曲而不至于断裂光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多 光纤被用作长距离的信息传递光缆概述光缆一般由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成 14 光纤分类 单模光纤当光纤的几何尺寸可以于光波长相比拟时 即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时 一般为5 10um 光纤只允许一种模式在其中传播 单模光纤具有极宽的带宽 特别适用于大容量 长距离的光纤通信多模光纤多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长 一般为50um 62 5um 光信号是以多个模式方式进行传播的 多模光纤仅用于较小容量 短距离的光纤传输通信 15 光纤跳线 带有连接器与保护层的光纤一般被称为光纤跳线光纤跳线颜色分类黄色 单模光纤橙色 多模光纤光纤跳线连接器分类SC FCLC STLC LC 16 光纤接口类型 SCLCSTFCMT RJ 淘汰 17 光电转换器 概述将光纤介质转换成铜线接入将铜线转换成光纤介质接入俗称 光猫 光电收发器 18 光纤终端盒 光纤配线架 ODF 概述光纤与光纤的熔接 光纤与尾纤的熔接以及光连接器的交接光纤及其元件提供机械保护和环境保护提供光缆终端的安放和余端光纤存储的空间 19 光纤连接 互连示意图设备一侧接口类型为SC或LC终端盒一侧多为ST或FC 16芯多模光缆 接口类型SC或LC 接口类型多为ST或FC 500米 光纤终端盒 光纤跳线 双绞线 20 课程内容 第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查 21 常见以太网设备接口 固化接口 扩展插槽 固化接口10 100M自适应电口10 100 1000M自适应电口扩展插槽10 100M自适应电口10 100 1000M自适应电口100M光纤接口1000M光纤接口堆叠接口 10 100M 10 100 1000M 扩展插槽 扩展模块 22 GBIC接口 GigaBitrateInterfaceConverter 传输标准 1 000M连接GBIC模块 逐渐被淘汰 常用GBIC模块 常见以太网设备接口 GBIC 注 1 上表中GBIC GT不支持自适应2 根据光纤介质的纤芯大小不同 传输距离会有所不同 GBIC接口 23 常见以太网设备接口 SFP SFP接口 SmallFormfactorPluggable 传输标准 1 000M连接Mini GBIC模块常用Mini GBIC模块 SFP接口 注 1 上表中Mini GIBC GT不支持自适应2 根据光纤介质的纤芯大小不同 传输距离会有所不同 3 短距离使用长距模块时需加光衰 24 XENPAK接口传输标准 10 000M连接XENPAK模块 逐渐被淘汰 常用XENPAK模块 常见以太网设备接口 XENPAK 注 1 根据光纤介质的纤芯大小不同 传输距离会有所不同 2 短距离使用长距模块时需加光衰 XENPAK接口 25 常见以太网设备接口 XFP XFP接口传输标准 10 000M连接XFP模块常用XFP模块 XFP接口 注 1 根据光纤介质的纤芯大小不同 传输距离会有所不同 2 短距离使用长距模块时需加光衰 26 常见以太网设备接口 SFP SFP 接口传输标准 10 000M连接SFP 模块常用SFP 模块 注 1 根据光纤介质的纤芯大小不同 传输距离会有所不同 2 短距离使用长距模块时需加光衰 SFP 接口 27 常用光纤模块对照 28 课程内容 第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查 29 以太网设备接口复用 概述接口复用是指在同一台设备中 某些不同类型的接口同一时刻只能使用其中的一个提升设备接口的灵活性 降低用户成本通过配置命令决定使用哪种接口怎样判别接口复用不同接口但编号一致 复用接口 30 模块化硬件设计 概述模块化设计能提升设备的灵活性与扩展性模块化设计能方便的实现硬件冗余与更换简单模块化中低端设备 采用固化端口 扩展插槽方式设计盒式设备全模块化高端设备 引擎 控制中心 线卡 端口接入 电源 风扇全模块化箱式设备 31 网络设备硬件设计标准 标准标准尺寸的网络设备应满足宽为19英寸 约48 26cm高为1U的倍数 1U约4 445cm深未做规定规范网络设备的尺寸 是为了设备保持适当的尺寸以便放机柜上图例 19英寸 19英寸 1U 2U 32 PoE 概述PowerOverEthernet 利用以太网双绞线传输数据信号的同时 还能为设备提供直流供电的技术相关概念PSE供电端设备PoE适配器 PoE交换机一般通过双绞线4 5 7 8供电PD受电端设备AP IP电话 网络摄像头一般通过双绞线4 5 7 8受电 33 PoE 续 供电方式 中间跨接法 Mid Span 使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电 相应的EndpointPSE支持POE功能的以太网交换机 路由器 集线器或其他网络交换设备 末端跨接法 End Span 是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电 其输电采用与以太网数据信号不同的频率 供电过程检测 PSE设备在端口输出很小的电压 直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802 3af标准的受电端设备 PD端设备分类 当检测到受电端设备PD之后 PSE设备可能会为PD设备进行分类 并且评估此PD设备所需的功率损耗 开始供电 在一个可配置时间 一般小于15 s 的启动期内 PSE设备开始从低电压向PD设备供电 直至提供48V的直流电源 供电 为PD设备提供稳定可靠48V的直流电 满足PD设备不越过15 4W的功率消耗 断电 若PD设备从网络上断开时 PSE就会快速地 一般在300 400ms之内 停止为PD设备供电 并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备 34 交换容量 交换容量网络设备接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量网络设备设计时决定的参数一般用于衡量盒式交换机或箱式交换机整机转发能力交换容量的衡量标准盒式交换容量大于等于 端口速率 端口数量 2 时 可实现全双工无阻塞转发数据箱式交换机整机交换容量等于 线卡交换容量 线卡数量 35 背板带宽 背板带宽线卡插槽和背板之间的接口带宽背板设计时决定的参数一般用于衡量箱式交换机的背板背板的衡量标准背板带宽大于等于 线卡交换容量 线卡数量 2 时 可实现全双工无阻塞转发数据 36 面向十万兆平台的交换机由来 S8610计算例背板 3 2T 设计时决定 线卡数量 8每线卡最大交换容量 3 2T 8 2 0 2T100G接口要求的交换容量 0 1T 2 0 2T每线卡至少可以保证1个100G接口的全双工无阻塞转发 37 以太网包转发速率计算 概念以太网接口每秒转发报文的个数 又叫端口吞吐量单位 pps packetpersecond 端口线速度在物理介质上的最大速度传输 由传输标准所决定 例如1000M以太网帧开销帧间隙 96 8 12字节同步信号 64 8 8字节 38 以太网包转发速率计算 续 包转发速率计算公式最大包转发速率 端口线速度 8 最小帧长 开销 例 1000M端口的最大包转发速率 1000 8 64 20 1 488Mpps包转发速率随着帧长度的增加而降低网络设备开启一定功能后可能会导致包转发速率下降线速转发条件实际包转发速率 所有接口分别乘以接口的最大包转发速率的总和包转发速率计算例 S2628G的线速包转发速率 24 0 1488 4 1 488 9 6Mpps S2628G的实际包转发速率 9 6Mpps 所以S2628G可以线速转发数据RSR10 02的线速包转发速率 2 0 1488 0 298Mpps 298Kpps RSR10 02的实际包转发速率 260Kpps 所以RSR10 02接近线速转发能力 39 课程内容 第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查 40 以太网硬件故障排查 接口不能UP 物理线路故障双绞线或光纤超过最大传输距离 缩短线路保证在传输要求内判断方法 测量线缆距离线缆断裂 线缆连接器接触不良 双绞线串扰过大 光衰减过大 更换线缆或更换连接器判断方法 通过专用线缆测试仪进行测试设备故障设备端口硬件故障 更换设备电口判断方法 将就近两个端口使用双绞线连接起来光口判断方法 用一根光纤打环 注 长距光模块不近端打环 设备IOS存在缺陷 更新IOS判断方法 与800二线工程师联系后进行尝试性操作 41 以太网硬件故障排查 接口不能UP 续 链路协商故障两端设备接口链路协商存在兼容性问题 强制两端链路的双工与速率多发原因 不同厂商设备互连 设备与光电转换器互连判断方法 尝试性操作人为故障线缆连接错误 正确连接线缆多发原因 两端线缆不是同一根 单多模光纤混用 翻转线用于数据传输接口速率类型不匹配 正确选择接口类型多发原因 10 100M电口连接Mini GBIC GT 100M光纤连接1000M光纤接口介质类型错误 复用接口 正确配置接口介质类型 42 以太网硬件故障排查 接口能UP 但传输慢 物理线路故障线缆连接器接触不良 双绞线串扰过大 光衰减过大 更换线缆或更换连接器判断方法1 登陆设备 通过showinterface 路由器 或showinterfacecounters 交换机 查看Undersize Oversize collisions Fragments Jabbers CRCalignmenterrors AlignmentErrors FCSErrors droppedpacketevents后面的数值是否在不断增长判断方法2 通过专用线缆测试仪进行测试设备故障设备端口硬件故障 更换设备判断方法 尝试性操作 需二维检测设备IOS存在缺陷 更新IOS判断方法 与800二线工程师联系后进行尝试性操作 43 以太网硬件故障排查 接口能UP 但传输慢 续 链路协商故障两端设备接口链路双工速率协商存在兼容性问题 强制两端链路的双工与速率判断方法 尝试性操作两端设备接口流控协商存在问题 开启 关闭流控判断方法 尝试性操作人为故障网络中存在异常流量判断方法 抓获网络报文进行分析 44 附 以太网接口异常流量信息对照表 对照表Undersize 长度小于64字节