以太网技术课件

1、以太网技术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前 言学习完此课程您将会：掌握以太网的基本原理掌握以太网端口技术理解集线器、交换机、路由器工作原理目 标第1节 以太网基本工作原理第2节 以太网端口技术第3节 以太网设备介绍内容介绍第1节以太网基本工作原理以太网概述及原理内容介绍以太网的概述以太网的分类以太网的概述以太网的组成以太网是计算机局域网的一种类型，它主要是若干个网络节点和将其连接到网络上的设备以及传输站点间信息的各种传输介质组成.此外还有用于帧信息处理（信息的交换与分配）的设备.信号形式：以太网中传输的信号是以帧的形式

2、存在的.它是以太网络通信信号的基本单元.有线以太网信号遵守由ISO/IEC8802-3和IE802.3标准规范的以太网帧信号结构.每一帧信号一般有帧前序（Preamble）、帧起始符（SOF）、目的地址（DA）、源地址（SA）、长度/类型(L/T)、客户数据（Data）、填充（Pad）和帧校验组成.其中客户数据（Data）是网站之间通信信息的载荷区.目的地址（DA）、源地址（SA）分别是收发网站的地址.通信工作模式：一般通信工作模式分为半双工模式和全双工模式主要网元设备以太网中设备主要包括网卡、中继器（HUB）、网桥（Ethernet Bridge）、交换机（Switcher）、路由器等以太网

3、的概述冲突检测：由于两个站点同时发送信号，经过叠加后，会使线路上电压的摆动值超过正常值一倍。据此可判断冲突的产生。以太网原理-CSMA/CD以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问（CSMA/CD）机制CS：载波侦听在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。MA：多址访问每个站点发送的数据，可以同时被多个站点接收。CD：冲突检测边发送边检测，发现冲突就停止发送，然后延迟一个随机时间之后继续发送。开放式系统互连参考模型（OSI）以太网它在OSI七层协议中的定位以太网的IEEE标准为802.3.它在OSI七层协议中的定位处在物理层及数据链路层.以太网它在OSI七层协议中的定位物理层、数

4、据链路层，网络层功能及关系以太网它在OSI七层协议中的定位每一帧信号一般有帧前序（Preamble）、帧起始符（SOF）、目的地址（DA）、源地址（SA）、长度/类型(L/T)、客户数据（Data）、填充（Pad）和帧校验（FCS）组成.以太网帧结构帧前序（Preamble）：是“1”“0交替的56bit图形.功能是告诉接受点以太网帧信号要到来，在数据到来之前，给出接收端检验与读取数据做好准备时间.帧起始符（SOF）:是图形为10101011的8bit序列.用于表示帧的开始以太网帧结构Ethernet_IILength/Type值含义Length/T 1500Length/T = 1500代表

5、了该帧的类型代表了该帧的长度802.3以太网帧结构以太网数据帧格式（Ethernet-II）类型值大于等于600H 以太网的MAC地址MAC地址有4 8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

6、制共同决定。规定最小帧长是为了避免如下情况发生：即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。内容介绍第1节 以太网基本工作原理第2节 以太网端口技术第3节 以太网设备介绍第2节 以太网端口技术2.1 自协商技术2.2 自适应技术2.3 流量控制内容介绍自协商解决兼容问题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自动协商自协商基本页信息000010123456789101112131

7、415Message TypeEthernet=00001Reserved10BASE-T半双工10BASE-T全双工100BASE-TX半双工100BASE-TX全双工100BASE-T4流控支持远程故障指示确认下一页指示自协商信号约2ms约100ns约62.5s时钟数据位0时钟数据位1数据位13时钟数据位14时钟整个报文按16ms间隔重复，直到自协商完成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自协商优先级优先级顺序工作方式A100BASE-TX全双工B1

8、00BASE-T4C100BASE-TXD10BASE-T全双工E10BASE-T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。第2节 以太网端口技术2.1 自协商技术2.2 自适应技术2.3 流量控制内容介绍智能MDI（平行线）/MDIX（交叉线）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Receive PairTransmit P

9、airTransmit PairReceive PairTransmit PairReceive PairTransmit PairReceive Pair交叉网线直连网线第2节 以太网端口技术2.1 自协商技术2.2 自适应技术2.3 流量控制内容介绍流量控制当通过交换机一个端口的流量过大，超过了它的处理能力时，就会发生端口阻塞。流量控制的作用是防止在出现阻塞的情况下丢帧。在半双工方式下，流量控制是通过反压（backpressure）技术实现的，模拟产生碰撞，使得信息源降低发送速度。在全双工方式下流量控制一般遵循IEEE 802.3x标准。全双工流量控制IEEE802.3x标准定义了一种新方

10、法，在全双工环境中去实现流量控制。交换机产生一个暂停帧，暂停帧使用一个保留的组播地址：01-80-C2-00-00-01，将它发送给正在发送的站，发送站接收到该帧后，就会暂停或停止发送。暂停帧利用了一个保留的组播地址，它不会被网桥和交换机所转发，这样，暂停帧不会产生附加信息量。全双工流量控制暂停功能的应用场合：一对终端 （简单的两点网络）一个交换机和一个终端交换机和交换机之间的链路暂停功能不解决下列问题：稳定状态的网络拥塞端到端流量控制比简单的“停启”更复杂的机制第1节 以太网技术发展史第2节以太网端口技术第3节 以太网设备介绍内容介绍第3节 以太网设备介绍3.1 Hub的工作原理3.2 网桥

11、的工作原理3.3 交换机的工作原理内容介绍传统以太网连接设备HUBHub的工作模式注意：HUB仅仅是物理上的连接设备。应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层物理层物理层HUB应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层所有的HUB都是半双工的Hub的工作原理12345INOUTOUTOUTOUT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。第3节 以太网设备介绍3.1 Hub的工作原理3.2 网桥的工作原理3.3 交换机的工作原理内容介绍网桥工作在数据链路层网桥的工作模式应用层表示层会话层传输层

12、网络层链路层物理层物理层物理层网桥应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层链路层链路层在两个网段之间收集和传递数据包。比hub更智能，分析收到的数据包并根据寻址信息来转发。基于mac来过滤通信流量.能够减小冲突的发生。网桥工作在数据链路层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。MAC地址所在端口MAC A1MAC B1MAC C2MAC D2分段1分段2ABCPORT1PORT2D 交换机典型应用交换机基于目的地址转发MACDMACA.端口1MACDMACA.端口2MAC地址所在端口MACA1MACB1MACC2MACD2工作

13、原理接收网段上的所有数据帧；利用接收数据帧中的源MAC地址来建立MAC地址表（源地址自学习），使用地址老化机制进行地址表维护；在MAC地址表中查找数据帧中的目的MAC地址，如果找到就将该数据帧发送到相应的端口（不包括源端口）；如果找不到，就向所有的端口发送（不包括源端口）；向所有端口转发广播帧和多播帧（不包括源端口）。内容介绍第3节 以太网设备介绍3.1 Hub的工作原理3.2 网桥的工作原理3.3 交换机（Switch）的工作原理Switches 能够把局域网分段.Switches 相当于一个多口网桥用mac进行网络的分段.Switches 现在已经开始代替hub的工作了.在网络上增加了带宽。比网桥存储转发的速度更快. 支持许多新的功能，比如vlan.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