BA000007 以太網(wǎng)技術ppt課件

1、BA000007 以太網(wǎng)技術 1;.2 了解以太網(wǎng)物理層的工作過程了解以太網(wǎng)物理層的工作過程 了解二層組播協(xié)議和生成樹協(xié)議的工作過程了解二層組播協(xié)議和生成樹協(xié)議的工作過程 掌握掌握802.1Q幀格式和各個字段的含義幀格式和各個字段的含義 掌握以太網(wǎng)口自協(xié)商的原理掌握以太網(wǎng)口自協(xié)商的原理 學習目標學習目標3內(nèi)容提要內(nèi)容提要以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機VLAN千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)二層組播二層組播生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議4起源起源 起源于起源于Xerox公司的一個實驗網(wǎng)，該網(wǎng)絡的公司的一個實驗網(wǎng)，該網(wǎng)絡的 經(jīng)驗是經(jīng)驗是Xerox,DEC,Intel19

2、80年提出的以太網(wǎng)年提出的以太網(wǎng) 建議的基礎。建議的基礎。目標目標 簡明和成本低簡明和成本低 尋址靈活尋址靈活 公平高速公平高速 穩(wěn)定和低延遲穩(wěn)定和低延遲 起源和目標起源和目標5 10BASE2 10BASE5 10BASE-T 100BASE-TX 100BASE-FX 100BASE-T4 100BASE-T2物理層標準物理層標準6v 任一時刻只能接收或發(fā)送任一時刻只能接收或發(fā)送v 采用采用CSMA/CD訪問機制訪問機制v 物理上有距離限制物理上有距離限制半雙工物理層半雙工物理層7v 同一時刻可以發(fā)送和接收同一時刻可以發(fā)送和接收v 最大吞吐量達到雙倍速率最大吞吐量達到雙倍速率v 從根本上消

3、除了半雙工的物理距離限制從根本上消除了半雙工的物理距離限制全雙工物理層全雙工物理層8雙工方式雙工方式運行速率運行速率全雙工全雙工半雙工半雙工10M100M1000M10G8 8種組合種組合自動協(xié)商自動協(xié)商9使用使用1ms的脈沖來攜帶自動協(xié)商信息。的脈沖來攜帶自動協(xié)商信息。16ms每個大脈沖插入每個大脈沖插入16小脈沖小脈沖自動協(xié)商實現(xiàn)基礎自動協(xié)商實現(xiàn)基礎10系統(tǒng)加電的時候，檢測自動協(xié)商系統(tǒng)加電的時候，檢測自動協(xié)商標志，如果允許，則從配置寄存標志，如果允許，則從配置寄存器讀出支持模式標志，編碼后通器讀出支持模式標志，編碼后通過空閑脈沖發(fā)送出去。發(fā)送出去過空閑脈沖發(fā)送出去。發(fā)送出去的編碼格式稱為基

4、頁。的編碼格式稱為基頁。如果接收到對方的基頁，則跟自如果接收到對方的基頁，則跟自己發(fā)送的基頁比較，找出支持能己發(fā)送的基頁比較，找出支持能力的交集，選取最優(yōu)組合運行。力的交集，選取最優(yōu)組合運行。雙工模式運行速率流量控制.11010101.編碼支持能力編碼支持能力11運行速率運行速率雙工模式雙工模式100M10M全雙工全雙工半雙工半雙工運行速率運行速率雙工模式雙工模式100M10M全雙工全雙工半雙工半雙工100M100M，全雙工，全雙工協(xié)商原則協(xié)商原則12它只能連接一種類型的物理線路它只能連接一種類型的物理線路集線器集線器I類類13v 可以連接不同的物理介質(zhì)可以連接不同的物理介質(zhì)v 相當于一條高速

5、總線，使用相當于一條高速總線，使用CSMA/CD方式工作。方式工作。集線器集線器II類類14圖中各圖中各PC機安裝了機安裝了10/100M自自適應網(wǎng)卡，交換機和適應網(wǎng)卡，交換機和HUB都都支持自動協(xié)商，請問：支持自動協(xié)商，請問： PCA和交換機之間工作在和交換機之間工作在什么方式？什么方式？ PCB和和HUB之間工作在什之間工作在什么方式？么方式？ HUB和交換機之間工作在和交換機之間工作在什么方式？什么方式？總結與思考總結與思考HUBLAN switch15內(nèi)容提要內(nèi)容提要以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機VLAN千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)二層組播二層

6、組播生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議16網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層LLC子層MAC子層數(shù)據(jù)鏈路層位置和結構數(shù)據(jù)鏈路層位置和結構17半雙工半雙工MAC跟物理層之間至少有六種信號：跟物理層之間至少有六種信號：接收數(shù)據(jù)線接收數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)線接收數(shù)據(jù)指示接收數(shù)據(jù)指示發(fā)送數(shù)據(jù)指示發(fā)送數(shù)據(jù)指示載波偵聽載波偵聽1.沖突發(fā)生沖突發(fā)生HalfDuplexMACPhysical_Layer數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線指示信號指示信號沖突和檢測信號沖突和檢測信號MAC子層子層半雙工半雙工MAC（CSMA/CD）18全雙工全雙工MAC跟物理層之間至少有四種信號：跟物理層之間至少有四種信號：接收數(shù)據(jù)線接收數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送數(shù)據(jù)線接收數(shù)據(jù)指

7、示接收數(shù)據(jù)指示1.發(fā)送數(shù)據(jù)指示發(fā)送數(shù)據(jù)指示HalfDuplexMACPhysical_Layer數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線指示信號指示信號MAC子層子層全雙工全雙工MAC19v 針對不同的物理介質(zhì)提供不同的針對不同的物理介質(zhì)提供不同的MAC層面來訪問。層面來訪問。v 針對不同的雙工模式，針對不同的雙工模式，Ethernet劃分為半雙工劃分為半雙工MAC和全雙工和全雙工MAC。LLC子層子層TokenRingMACEthernetMACFDDIMACHalfDuplexMACFullDuplexMACMAC子層子層位置位置20LLC子層子層MAC子層子層DSAPSSAPControl8bit8bit8/16b

8、itDMACSMACLengthLLCDATA/FCSIEEE802.3幀結構幀結構LLC子層子層幀結構和服務幀結構和服務21LLC層維護一張以DSAP為索引的函數(shù)列表，每接收到一個數(shù)據(jù)包，以DSAP為索引調(diào)用相應的函數(shù)，該函數(shù)把數(shù)據(jù)包掛到相應接收隊列。.函數(shù)列表OnReceivedData_IP(Length,PDU)OnReceivedData_IPX(Length,PDU)OnReceivedData_NetBEUI(Length,PDU)OnReceivedData_05(Length,PDU)OnReceivedData_06(Length,PDU) .126SSAPControlL

9、LC子層子層數(shù)據(jù)的上層分發(fā)數(shù)據(jù)的上層分發(fā)22Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type值值含義含義Length/T 1500Length/T = 1500代表了該幀的類型代表了該幀的類型代表了該幀的長度代表了該幀的長度802.3以太網(wǎng)幀結構以太網(wǎng)幀結構23內(nèi)容提要內(nèi)容提要以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機VLAN千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)二層組播二層組播生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議24.RX TXRX TX接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)高速背板總線物理接口交換機工作過程：交換機工作過程：1. 接收數(shù)據(jù)并緩沖；接收數(shù)據(jù)

10、并緩沖；2. 緩沖發(fā)送的數(shù)據(jù)；緩沖發(fā)送的數(shù)據(jù)；3. 利用總線完成接口交換。利用總線完成接口交換。注意：注意：發(fā)送緩沖區(qū)要比接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)要比接收緩沖區(qū)大。大。交換機基礎結構交換機基礎結構25交換機維持一個交換機維持一個CAM表，這個表決定交換機的轉發(fā)過程。表，這個表決定交換機的轉發(fā)過程。每接收到一個每接收到一個MAC幀，則剝?nèi)≡磶瑒t剝?nèi)≡碝AC建立建立CAM項，然后向所有端口轉發(fā)該幀。項，然后向所有端口轉發(fā)該幀。MAC出口集合出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0005 . .123 . .交換機工作過程交換機工作過程學習學習26交換機接

11、收到數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)目的交換機接收到數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)目的地址查詢地址查詢CAM，找到出口后，把，找到出口后，把數(shù)據(jù)包從該出口集合發(fā)送出去。數(shù)據(jù)包從該出口集合發(fā)送出去。在單播的情況下，出口列表集合只在單播的情況下，出口列表集合只有一個元素，但在多播情況下，出有一個元素，但在多播情況下，出口列表集合就可能不只一個元素?？诹斜砑暇涂赡懿恢灰粋€元素。CAUTION：多播情況下，多播情況下，CAM表項的建立不是表項的建立不是通過學習得到的，而是通過通過學習得到的，而是通過IGMP窺探，窺探，CGMP等協(xié)議獲得的。等協(xié)議獲得的。1234.ABCD.00011234.ADCB.0005MAC出口集合出口集合1

12、234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0005 . .123 . .交換機工作過程交換機工作過程轉發(fā)轉發(fā)27內(nèi)容提要內(nèi)容提要以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機VLAN千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)二層組播二層組播生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議28劃分劃分VLAN的目的：的目的：v 抑制廣播抑制廣播v 安全性考慮安全性考慮v 管理方便管理方便VLAN劃分方式：劃分方式：v 基于端口基于端口v 基于基于MAC地址地址v 基于第三層協(xié)議基于第三層協(xié)議VLAN基本概念基本概念29可以通過配置的形式明確指定可以通過配置的形式明確指定端口所屬的

13、端口所屬的VLAN。特點：特點：v 配置簡單配置簡單v 含義明確含義明確v 與實際聯(lián)系緊密與實際聯(lián)系緊密v 應用廣泛應用廣泛劃分方式劃分方式基于端口基于端口30通過通過MAC地址指定端口的地址指定端口的VLAN，需要服務器和客戶端的支持。需要服務器和客戶端的支持。特點：特點：v 安全性高安全性高v 配置比較煩瑣配置比較煩瑣1234.ABCD.0001 1001234.ABCD.0002 2001234.ABCD.0003 1001234.ABCD.0004 200 . .Server1234.ABCD.00011234.ABCD.0003劃分方式劃分方式基于基于MAC地址地址31實際應用中，實

14、際應用中，VLAN往往跨越多個往往跨越多個交換機。這時候，需要交換機的某交換機。這時候，需要交換機的某些端口有特殊的能力。些端口有特殊的能力。1234.ABCD.00011234.ABCD.0003跨越交換機的跨越交換機的VLAN32v 兩個交換機間用來傳遞兩個交換機間用來傳遞VLAN通信的通信的鏈路稱為鏈路稱為TRUNK。v 在在TAG鏈路上傳輸?shù)膸瑪y帶鏈路上傳輸?shù)膸瑪y帶VLAN ID，用來正確的區(qū)分幀所屬的用來正確的區(qū)分幀所屬的VLAN。1234.ABCD.00011234.ABCD.0003Trunk鏈路TRUNK鏈路鏈路33在在TAG鏈路上傳輸這種類型的幀，鏈路上傳輸這種類型的幀，對端

15、交換機根據(jù)對端交換機根據(jù)802.1q中的中的VLANID來區(qū)分正確的來區(qū)分正確的VLAN,然后向該然后向該VLAN包含的端口轉發(fā)包含的端口轉發(fā).D_AddrS_Addr802.1qL/TDATATYPEPRI/CFI/VIDNAMEVLUETYPEPRICFIVID8100優(yōu)先級優(yōu)先級用于環(huán)形結構網(wǎng)絡用于環(huán)形結構網(wǎng)絡VLAN ID802.1q幀格式幀格式34端口類型端口類型類型含義類型含義TAGED非非TAGED能接收包含能接收包含VLANID幀的端口幀的端口,常用作常用作交換機間連接交換機間連接不能識別不能識別VLAN ID幀幀,用來連接終端用來連接終端既能識別標記幀既能識別標記幀,又能又能

16、接收非標記幀接收非標記幀,有一個有一個默認默認VLAN用于接收到用于接收到的非標記幀的非標記幀.鏈路類型鏈路類型類型含義類型含義TAGEDACCESS交換機間鏈路交換機間鏈路,傳輸傳輸?shù)膸瑪y帶的幀攜帶VLAN信息信息,如果在該鏈路上接收如果在該鏈路上接收到不包含到不包含VLAN信息信息的幀的幀,則按照配置動作則按照配置動作.不能識別包含不能識別包含VLANID的幀的幀,連接終端連接終端.交換機端口類型和交換機間鏈路類型交換機端口類型和交換機間鏈路類型混合混合35InternetInternet如果沒有服務質(zhì)量保證，如果沒有服務質(zhì)量保證，關鍵性業(yè)務可能因為得關鍵性業(yè)務可能因為得不到帶寬而受影響不

17、到帶寬而受影響以太網(wǎng)以太網(wǎng)QoS保證保證36三比特的優(yōu)先級字段802.1q幀格式，為實施帶優(yōu)先級的服務提供了基礎幀格式，為實施帶優(yōu)先級的服務提供了基礎高優(yōu)先級數(shù)據(jù)包低優(yōu)先級數(shù)據(jù)包以太網(wǎng)以太網(wǎng)QoS保證保證D_AddrS_Addr802.1qL/TDATATYPEPRI/CFI/VID37優(yōu)先級隊列0123456712優(yōu)先級隊列01234567123優(yōu)先級跟交換機發(fā)送隊列的對應關系優(yōu)先級跟交換機發(fā)送隊列的對應關系38內(nèi)容提要內(nèi)容提要以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機VLAN千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)二層組播二層組播生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議3901010101

18、10101010 .0101010101 1010101010 .鏈路層鏈路層物理層物理層千兆以太網(wǎng)物理層千兆以太網(wǎng)物理層8B10B編碼編碼40v 8B10B不對稱影射不對稱影射10B：1024種組合種組合8B： 256 種組合種組合v 數(shù)據(jù)代碼組數(shù)據(jù)代碼組v 特殊代碼組特殊代碼組v 保留代碼組保留代碼組 代碼組代碼組41特殊代碼組特殊代碼組特殊代碼組特殊代碼組有序集有序集有序集有序集鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)有序集有序集把數(shù)據(jù)封裝在有序集中進行傳輸把數(shù)據(jù)封裝在有序集中進行傳輸一個或多個特殊代碼組的整體一個或多個特殊代碼組的整體是有序集，是有序集，v 有序集是特殊代碼有序集是特殊代碼 的組合的組合v

19、 有序集是個整體有序集是個整體v 在傳輸鏈路層數(shù)據(jù)的時候，在傳輸鏈路層數(shù)據(jù)的時候，在數(shù)據(jù)前后添加有序集，指示在數(shù)據(jù)前后添加有序集，指示傳輸?shù)拈_始傳輸?shù)拈_始有序集和數(shù)據(jù)封裝有序集和數(shù)據(jù)封裝42 Start_Of_Packet 在傳輸具體數(shù)據(jù)的開始，發(fā)送該有序集。在傳輸具體數(shù)據(jù)的開始，發(fā)送該有序集。 IDLE 在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，物理鏈路也不空閑，而是傳輸該有序在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，物理鏈路也不空閑，而是傳輸該有序 集來集來保持激活狀態(tài)。保持激活狀態(tài)。 End_Of_Packet 具體數(shù)據(jù)傳輸結束的時候發(fā)送該有序集，指示數(shù)據(jù)傳輸結束。具體數(shù)據(jù)傳輸結束的時候發(fā)送該有序集，指示數(shù)據(jù)傳輸結束。 Con

20、figuration 封裝自動協(xié)商數(shù)據(jù)封裝自動協(xié)商數(shù)據(jù)有序集示例有序集示例43大量數(shù)據(jù)PAUSE幀流量控制流量控制44rsvdrsvdrsvd rsvd rsvd FDHDPS1 PS2 rsvd rsvd rsvd RF1 RF2Ack NP保留全雙工半雙工流控保留遠程錯誤指示確認下一頁指示終端設備把自己支持的能力編碼到上述形式的基頁中，終端設備把自己支持的能力編碼到上述形式的基頁中，發(fā)送給對方，相互比較，按照最優(yōu)的原則選擇運行方式。發(fā)送給對方，相互比較，按照最優(yōu)的原則選擇運行方式。自動協(xié)商自動協(xié)商45內(nèi)容提要內(nèi)容提要以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)

21、交換機VLAN千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)二層組播二層組播生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議46媒體流服務器媒體流服務器媒體流接收端媒體流接收端概念概念47媒體流服務器媒體流服務器IGMP加入消息加入消息每當終端想要接收針對組每當終端想要接收針對組G的組播的組播數(shù)據(jù)時，它發(fā)出數(shù)據(jù)時，它發(fā)出IGMP加入消息，交加入消息，交換機探測到這個消息，建立轉發(fā)項換機探測到這個消息，建立轉發(fā)項（G，I），其中），其中I為終端所在的端為終端所在的端口。若另外有終端也加入口。若另外有終端也加入G，則交，則交換機僅僅把另外終端所在端口加入換機僅僅把另外終端所在端口加入轉發(fā)項即可。轉發(fā)項即可。IGMP窺探窺探48媒體流服務器媒體流服務器

22、針對組針對組G的組播數(shù)據(jù)流的組播數(shù)據(jù)流交換機必須檢測每個組交換機必須檢測每個組G的組播數(shù)據(jù)包。的組播數(shù)據(jù)包。IGMP窺探存在的問題窺探存在的問題49媒體流服務器GMRP請求消息組播數(shù)據(jù)流GMRP：General Multicast Register ProtocolGMRP是一種交換設備和交換設備之是一種交換設備和交換設備之間，交換設備和終端設備之間的信息間，交換設備和終端設備之間的信息交流協(xié)議，用來表達自己的請求和分交流協(xié)議，用來表達自己的請求和分發(fā)自己的本地信息。發(fā)自己的本地信息。GMRP協(xié)議協(xié)議50內(nèi)容提要內(nèi)容提要以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)物理層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)交換機VLAN千兆以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)二層組播二層組播生成樹協(xié)議生成樹協(xié)議51為了提高冗錯性，交換機往往為了提高冗錯性，交換機往往通過多條鏈路連接上層交換機，通過多條鏈路連接上層交換機，假設其中一條鏈路斷了，可以假設其中一條鏈路斷了，可以有另外一條備用。有另外一條備用。冗余鏈路冗余鏈路52這時候，如果交換機接收到一個這時候，如果交換機接收到一個廣播包，則向所有兩條上行鏈路廣播包，則向所有兩條上行鏈路上轉發(fā)，核