以太網(wǎng)基本原理要點(diǎn)

以太網(wǎng)基本原理2013年中國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)操作維護(hù)職工技能競(jìng)賽辦公室第1頁(yè)，共95頁(yè)。經(jīng)過(guò)該課程后，學(xué)員應(yīng)該掌握以下內(nèi)容：了解以太網(wǎng)物理層的工作過(guò)程掌握以太網(wǎng)端口自協(xié)商的原理掌握MAC地址概念和以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)收發(fā)過(guò)程掌握以太網(wǎng)VLAN基本概念掌握802.1Q幀格式和各個(gè)字段的含義了解二層組播協(xié)議和生成樹(shù)協(xié)議的工作過(guò)程目標(biāo)第2頁(yè)，共95頁(yè)。參考資料IEEE802.2IEEE802.3IEEE802.3uIEEE802.3z第3頁(yè)，共95頁(yè)。內(nèi)容介紹第1章以太網(wǎng)概述1.1以太網(wǎng)的起源和設(shè)計(jì)目標(biāo)1.2以太網(wǎng)的幾種類(lèi)型及應(yīng)用領(lǐng)域第2章以太網(wǎng)物理層第3章數(shù)據(jù)鏈路層第4章以太網(wǎng)交換機(jī)第5章以太網(wǎng)VLAN第6章千兆以太網(wǎng)第7章二層組播第8章生成樹(shù)協(xié)議第4頁(yè)，共95頁(yè)。起源和設(shè)計(jì)目標(biāo)起源 起源于Xerox公司的一個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，該網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)是Xerox、DEC、Intel1980年提出的以太網(wǎng)建議的基礎(chǔ)。目標(biāo)簡(jiǎn)明和成本低尋址靈活：應(yīng)該有一種機(jī)制來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)、全部計(jì)算機(jī)或一組計(jì)算機(jī)－MAC地址。公平高速：各個(gè)終端應(yīng)該公平的享有帶寬－CSMA/CD，高速－數(shù)據(jù)鏈路層－無(wú)連接，盡力傳送-“best－effort”穩(wěn)定和低延遲第5頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)的幾種類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)（10Mbit/s）的網(wǎng)絡(luò)定位：模型分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)定位接入層匯聚層最終用戶(hù)和接入層交換機(jī)（或HUB）之間的連接核心層通常不使用通常不使用第6頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)的幾種類(lèi)型快速以太網(wǎng)（100Mbit/s）的網(wǎng)絡(luò)定位：模型分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)定位接入層匯聚層為高性能的PC機(jī)和工作站提供100Mbit/s的接入核心層提供接入層和匯聚層的連接，提供匯聚層到核心層的連接，提供高速服務(wù)器的連接提供交換設(shè)備間的連接第7頁(yè)，共95頁(yè)?？焖僖蕴W(wǎng)傳輸距離技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)纜類(lèi)型100BaseTX100BaseT4EIA/TIA5類(lèi)（UTP）非屏蔽雙絞線(xiàn)2對(duì)100BaseFXEIA/TIA3、4、5類(lèi)（UTP）非屏蔽雙絞線(xiàn)4對(duì)多模光纖（MMF）線(xiàn)纜傳輸距離100m100m550m-2km2km-15km單模光纖（SMF）線(xiàn)纜第8頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)的幾種類(lèi)型千兆（1000Mbit/s）以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)定位：模型分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)定位接入層匯聚層一般不使用核心層提供接入層和匯聚層設(shè)備間的高速連接提供匯聚層和高速服務(wù)器的高速連接，提供核心設(shè)備間的高速互聯(lián)第9頁(yè)，共95頁(yè)。千兆以太網(wǎng)傳輸距離技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)纜類(lèi)型1000BaseT1000BaseCX銅質(zhì)EIA/TIA5類(lèi)（UTP）非屏蔽雙絞線(xiàn)4對(duì)1000BaseSX銅質(zhì)屏蔽雙絞線(xiàn)多模光纖，50/62.5um光纖，使用波長(zhǎng)為850nm的激光傳輸距離100m25m550m/275m2km-15km單模光纖，9um光纖，使用波長(zhǎng)為1300nm的激光1000BaseLX第10頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)主要應(yīng)用領(lǐng)域以太網(wǎng)主要應(yīng)用領(lǐng)域：高速網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間互連城域網(wǎng)中用戶(hù)接入的手段第11頁(yè)，共95頁(yè)。內(nèi)容介紹第1章以太網(wǎng)概述第2章以太網(wǎng)物理層2.1以太網(wǎng)基本技術(shù)2.1自動(dòng)協(xié)商機(jī)制第3章數(shù)據(jù)鏈路層第4章以太網(wǎng)交換機(jī)第5章以太網(wǎng)VLAN第6章千兆以太網(wǎng)第7章二層組播第8章生成樹(shù)協(xié)議第12頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)10BASE210BASE510BASE-T100BASE-TX100BASE-FX100BASE-T4100BASE-T2第13頁(yè)，共95頁(yè)。半雙工任一時(shí)刻只能接收或發(fā)送采用CSMA/CD訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制物理上有距離限制第14頁(yè)，共95頁(yè)。共享介質(zhì)的靈魂－CSMA/CD（帶碰撞檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)）原理：1、終端設(shè)備不停的檢測(cè)共享線(xiàn)路的狀態(tài)，只有在空閑的時(shí)候才發(fā)送數(shù)據(jù)，如果線(xiàn)路不空閑則一直等待。2、發(fā)送過(guò)程中，若其他設(shè)備也同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，則其發(fā)送的數(shù)據(jù)必然產(chǎn)生碰撞，導(dǎo)致線(xiàn)路上的信號(hào)不穩(wěn)定，終端設(shè)備檢測(cè)到這種不穩(wěn)定之后，馬上停止發(fā)送自己的數(shù)據(jù)，然后再發(fā)送一連串干擾脈沖，然后等待一段時(shí)間之后再進(jìn)行發(fā)送。缺點(diǎn)：帶寬窄，沖突檢測(cè)機(jī)制，傳輸時(shí)間必須大于延遲時(shí)間導(dǎo)致物理長(zhǎng)度限制－51.2us的沖突檢測(cè)窗口，1位在2500m，加上四個(gè)中繼器的往返時(shí)間。幀長(zhǎng)最小字節(jié)數(shù)64，剛好512位。CSMA/CD第15頁(yè)，共95頁(yè)。最小幀長(zhǎng)與最大傳輸距離最大傳輸距離：通常由線(xiàn)路質(zhì)量、信號(hào)衰減程度等因素決定。最小幀長(zhǎng)（64字節(jié)）：由最大傳輸距離和沖突檢測(cè)機(jī)制共同決定。規(guī)定最小幀長(zhǎng)是為了避免這種情況發(fā)生：某站點(diǎn)已經(jīng)將一個(gè)數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)BIT發(fā)送完畢，但這個(gè)報(bào)文的第一個(gè)BIT還沒(méi)有傳送到距離很遠(yuǎn)的一個(gè)站點(diǎn)。而站點(diǎn)認(rèn)為線(xiàn)路空閑而發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致沖突。以太網(wǎng)通信的原則：同一時(shí)刻只能有一臺(tái)主機(jī)在發(fā)送，但可以有多臺(tái)主機(jī)同時(shí)接收——廣播；如果一個(gè)以太網(wǎng)報(bào)文被完全發(fā)送出去則在鏈路上肯定不會(huì)發(fā)生沖突，即理論上不再需要發(fā)送第二次。第16頁(yè)，共95頁(yè)。全雙工物理層同一時(shí)刻可以發(fā)送和接收，不用預(yù)先判斷鏈路的忙閑狀態(tài)最大吞吐量達(dá)到雙倍速率從根本上消除了半雙工的物理距離限制第17頁(yè)，共95頁(yè)。雙工方式運(yùn)行速率全雙工半雙工10M100M1000M10G常見(jiàn)的8種組合自動(dòng)協(xié)商第18頁(yè)，共95頁(yè)。使用1ms的脈沖來(lái)攜帶自動(dòng)協(xié)商信息。16ms每個(gè)大脈沖插入16小脈沖自動(dòng)協(xié)商實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)……第19頁(yè)，共95頁(yè)。自協(xié)商基本頁(yè)信息000010123456789101112131415MessageTypeEthernet=00001Reserved10BASE-T半雙工10BASE-T全雙工100BASE-TX半雙工100BASE-TX全雙工100BASE-T4流控支持遠(yuǎn)程故障指示確認(rèn)下一頁(yè)指示第20頁(yè)，共95頁(yè)。自協(xié)商信號(hào)整個(gè)報(bào)文按16ms間隔重復(fù)，直到自協(xié)商完成約2ms約100ns約62.5μs時(shí)鐘數(shù)據(jù)位0時(shí)鐘數(shù)據(jù)位1數(shù)據(jù)位14時(shí)鐘數(shù)據(jù)位15時(shí)鐘……第21頁(yè)，共95頁(yè)。系統(tǒng)加電的時(shí)候（建立鏈路連接時(shí)候），首先檢測(cè)自動(dòng)協(xié)商標(biāo)志，如果允許，則從配置寄存器讀出支持模式標(biāo)志，編碼后通過(guò)空閑脈沖發(fā)送出去。發(fā)送出去的編碼格式稱(chēng)為基頁(yè)。如果接收到對(duì)方的基頁(yè)，則跟自

己發(fā)送的基頁(yè)比較，找出支持能力的交集，選取最優(yōu)組合運(yùn)行。雙工模式運(yùn)行速率流量控制…...編碼支持能力第22頁(yè)，共95頁(yè)。自協(xié)商優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)順序工作方式ABCDE100BASE-TX100BASE-TX全雙工100BASE-T410BASE-T全雙工10BASE-T第23頁(yè)，共95頁(yè)。運(yùn)行速率雙工模式100M10M全雙工半雙工運(yùn)行速率雙工模式100M10M全雙工半雙工100M，全雙工協(xié)商原則第24頁(yè)，共95頁(yè)。與沒(méi)有自協(xié)商機(jī)制的設(shè)備連接不使用自協(xié)商機(jī)制會(huì)出現(xiàn)以下情況：無(wú)法實(shí)現(xiàn)端口的自動(dòng)雙速配置功能（如10Mbit/s和100Mbit/s）無(wú)法確定雙工工作模式無(wú)法確定是否需要流量控制功能如果對(duì)接時(shí)一端采用自協(xié)商，另一端采用固定模式會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？第25頁(yè)，共95頁(yè)。光纖上的自協(xié)商對(duì)光纖以太網(wǎng)而言，得出的結(jié)論是：鏈路兩端的工作模式必須使用手工配置（速度、雙工模式、流控等），如果光纖兩端的配置不同，是不能正確通信的。千兆以太網(wǎng)的自協(xié)商機(jī)制已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。第26頁(yè)，共95頁(yè)。集線(xiàn)器HUB——I類(lèi)只能單一種類(lèi)型的物理接口內(nèi)部共享高速總線(xiàn)，使用CSMA/CD方式工作。第27頁(yè)，共95頁(yè)。

可以提供多種類(lèi)型的物理接口內(nèi)部共享高速總線(xiàn)，使用CSMA/CD方式工作。集線(xiàn)器——II類(lèi)第28頁(yè)，共95頁(yè)。

問(wèn)題一：圖中各PC機(jī)安裝了10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡，交換機(jī)支持10/100M自動(dòng)協(xié)商，HUB為10M，請(qǐng)問(wèn)：

PCA和交換機(jī)之間工作在什么方式？

PCB和HUB之間工作在什么方式？

HUB和交換機(jī)之間工作在什么方式？總結(jié)與思考PC-CPC-BHUBLANSwitchPC-A第29頁(yè)，共95頁(yè)?？偨Y(jié)與思考10Mb/s半雙工10Mb/s全雙工10Mb/s自協(xié)商100Mb/s自協(xié)商100Mb/s全雙工端口1自動(dòng)協(xié)商端口2自動(dòng)協(xié)商端口3自動(dòng)協(xié)商端口4自動(dòng)協(xié)商端口5自動(dòng)協(xié)商問(wèn)題二：以上各個(gè)交換機(jī)端口工作在什么方式？第30頁(yè)，共95頁(yè)。內(nèi)容介紹第1章以太網(wǎng)概述第2章以太網(wǎng)物理層第3章數(shù)據(jù)鏈路層3.1數(shù)據(jù)鏈路層結(jié)構(gòu)3.2MAC子層3.3LLC子層第4章以太網(wǎng)交換機(jī)第5章以太網(wǎng)VLAN第6章千兆以太網(wǎng)第7章二層組播第8章生成樹(shù)協(xié)議第31頁(yè)，共95頁(yè)。網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)第32頁(yè)，共95頁(yè)。

針對(duì)不同的物理介質(zhì)提供不同的MAC層面來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。針對(duì)不同的雙工模式，Ethernet劃分為半雙工MAC和全雙工MAC。

MAC層的主要功能是組幀、尋址、控制和維護(hù)各種MAC協(xié)議、定義各種媒體訪(fǎng)問(wèn)規(guī)則等。MAC子層——位置與功能LLC子層TokenRingMACEthernetMACFDDIMACHalfDuplexMACFullDuplexMAC第33頁(yè)，共95頁(yè)。半雙工MAC跟物理層之間至少有六種信號(hào)：接收數(shù)據(jù)線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn)接收數(shù)據(jù)指示發(fā)送數(shù)據(jù)指示載波偵聽(tīng)沖突發(fā)生HalfDuplexMACPhysical_Layer數(shù)據(jù)線(xiàn)指示信號(hào)沖突和檢測(cè)信號(hào)半雙工MAC（CSMA/CD）第34頁(yè)，共95頁(yè)。全雙工MAC跟物理層之間至少有四種信號(hào)：接收數(shù)據(jù)線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn)接收數(shù)據(jù)指示發(fā)送數(shù)據(jù)指示HalfDuplexMACPhysical_Layer數(shù)據(jù)線(xiàn)指示信號(hào)全雙工MAC第35頁(yè)，共95頁(yè)。MAC地址MAC地址用來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的唯一的一個(gè)站點(diǎn)；它是一個(gè)48比特的數(shù)字，但通常被表示為12位的點(diǎn)分十六進(jìn)制數(shù)。MAC地址舉例：

物理MAC地址：全球唯一，由IEEE對(duì)這些地址進(jìn)行管理和分配。每個(gè)地址由兩部分組成，分別是供應(yīng)商代碼和序列號(hào)。其中前24位二進(jìn)制代表該供應(yīng)商代碼。剩下的24位由供應(yīng)商自己分配。例如某設(shè)備的MAC的前24位就是廣播MAC地址：如果48位全是1，則表明該地址是廣播地址。組播MAC地址：如果最高字節(jié)的第8位是1，則表示該地址是組播地址。第36頁(yè)，共95頁(yè)。幾種主要的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)第37頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)關(guān)于Length/Type，對(duì)于Ethernet_II，它的值通常為0x0800（表示后面數(shù)據(jù)為IP）。目前我們大部分計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡只支持這種幀結(jié)構(gòu)。Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type值含義Length/T>1500Length/T<=1500代表了該幀的類(lèi)型代表了該幀的長(zhǎng)度802.3第38頁(yè)，共95頁(yè)。Ethernet_II幀結(jié)構(gòu)64到1518字節(jié)PRE:先導(dǎo)字節(jié),7個(gè)10101010SFD:幀開(kāi)始標(biāo)志,10101011第39頁(yè)，共95頁(yè)。Ethernet_II幀結(jié)構(gòu)第40頁(yè)，共95頁(yè)。LLC子層MAC子層DSAPSSAPControl8bit8bit8/16bitDMACSMACLengthLLCDATA/FCSIEEE802.3幀結(jié)構(gòu)LLC子層——幀結(jié)構(gòu)和服務(wù)第41頁(yè)，共95頁(yè)。LLC層維護(hù)一張以DSAP為索引的函數(shù)列表，每接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，以DSAP為索引調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，該函數(shù)把數(shù)據(jù)包掛到相應(yīng)接收隊(duì)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)……….126SSAPControlLLC子層——數(shù)據(jù)的上層分發(fā)第42頁(yè)，共95頁(yè)。問(wèn)題：1、MAC地址是一個(gè)（）比特的數(shù)字？2、廣播MAC地址是（）？3、組播MAC地址為（），這是一個(gè)（）﹤邏輯or物理﹥的MAC地址？4、00-10-a4-ab-21-ca是（）類(lèi)型的MAC地址？

10-80-00-3d-44-3a是（）類(lèi)型的MAC地址？總結(jié)與思考本節(jié)重點(diǎn)：對(duì)MAC子層的理解

MAC子層的工作過(guò)程

三種類(lèi)型的MAC地址

MAC數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)及收發(fā)過(guò)程

第43頁(yè)，共95頁(yè)。內(nèi)容介紹第1章以太網(wǎng)概述第2章以太網(wǎng)物理層第3章數(shù)據(jù)鏈路層第4章以太網(wǎng)交換機(jī)4.1以太網(wǎng)交換機(jī)結(jié)構(gòu)4.2以太網(wǎng)交換機(jī)工作過(guò)程4.3以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式

第5章以太網(wǎng)VLAN第6章千兆以太網(wǎng)第7章二層組播第8章生成樹(shù)協(xié)議第44頁(yè)，共95頁(yè)?！?..RXTXRXTX接收緩沖區(qū)發(fā)送緩沖區(qū)高速背板總線(xiàn)交換機(jī)工作過(guò)程：1.接收數(shù)據(jù)并緩沖；2.緩沖發(fā)送的數(shù)據(jù)；3.利用總線(xiàn)完成接口交換。注意：1.發(fā)送緩沖區(qū)要比接收緩沖區(qū)大。2.端口之間的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)依靠MAC轉(zhuǎn)發(fā)表來(lái)實(shí)現(xiàn)。以太網(wǎng)交換機(jī)－基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)第45頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)交換機(jī)－硬件結(jié)構(gòu)L2的轉(zhuǎn)發(fā)完全由硬件通過(guò)ASIC實(shí)現(xiàn)，以低廉的價(jià)格實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)速的轉(zhuǎn)發(fā)還有強(qiáng)大的背板總線(xiàn)做支撐。第46頁(yè)，共95頁(yè)。交換機(jī)維持一個(gè)CAM表，這個(gè)表決定交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程。每接收到一個(gè)MAC幀，則剝?nèi)≡碝AC建立CAM項(xiàng)，然后向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)該幀。MAC出口集合..{port1}{port2}{port3}..以太網(wǎng)交換機(jī)－工作過(guò)程基于源端口的學(xué)習(xí)：第47頁(yè)，共95頁(yè)。1、交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)目的地址查詢(xún)CAM，找到出口后，把數(shù)據(jù)包從該出口集合發(fā)送出去。2、在單播的情況下，出口列表集合只有一個(gè)元素，但在多播情況下，出口列表集合就可能不只一個(gè)元素。3、多播情況下，CAM表項(xiàng)的建立不是通過(guò)學(xué)習(xí)得到的，而是通過(guò)IGMP窺探，CGMP等協(xié)議獲得的。MAC出口集合..{port1}{port2}{port3}..以太網(wǎng)交換機(jī)－工作過(guò)程基于宿端口的轉(zhuǎn)發(fā)：第48頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)交換機(jī)－工作過(guò)程交換機(jī)還為每個(gè)CAM表項(xiàng)提供了一個(gè)定時(shí)器，該定時(shí)器從一個(gè)初始值開(kāi)始遞減，每當(dāng)使用了一次該表項(xiàng)（接收到了一個(gè)數(shù)據(jù)幀，查找CAM表后用該項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)），定時(shí)器被重新設(shè)置。如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用該CAM表的轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，則定時(shí)器遞減到零，于是該CAM表項(xiàng)被刪除。－－此定時(shí)器的時(shí)間就是老化時(shí)間，通常缺省為5分鐘。老化時(shí)間：第49頁(yè)，共95頁(yè)。工作過(guò)程：交換機(jī)把接收到的整個(gè)數(shù)據(jù)幀緩存，檢查數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度，進(jìn)行CRC校驗(yàn)然后查詢(xún)CAM，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。特點(diǎn)：提高了可靠性，可以讓數(shù)據(jù)包提前濾掉，但速度上有折扣。以太網(wǎng)交換機(jī)－交換方式存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：第50頁(yè)，共95頁(yè)。工作過(guò)程：交換機(jī)接收數(shù)據(jù)幀的時(shí)候，只要接收完幀頭信息，發(fā)上查詢(xún)CAM表，根據(jù)結(jié)果直接轉(zhuǎn)發(fā)。特點(diǎn)：大大提高了轉(zhuǎn)發(fā)速度，但可能轉(zhuǎn)發(fā)一些錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包。以太網(wǎng)交換機(jī)－交換方式直通方式：第51頁(yè)，共95頁(yè)。工作過(guò)程：交換機(jī)接收完數(shù)據(jù)幀的前64個(gè)字節(jié)（一個(gè)最短幀的長(zhǎng)度），然后根據(jù)頭信息，查CAM表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。特點(diǎn)：濾掉了一些碎片，結(jié)合了前兩種的優(yōu)點(diǎn)。以太網(wǎng)交換機(jī)－交換方式碎片隔離：第52頁(yè)，共95頁(yè)。問(wèn)題：1、交換機(jī)為什么建立這種學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制？2、ping命令，在各網(wǎng)絡(luò)層面上是如何動(dòng)作的？總結(jié)與思考本節(jié)重點(diǎn)：以太網(wǎng)交換機(jī)的工作過(guò)程和交換方式答1：因?yàn)閿?shù)據(jù)幀宿端口的不確定性。通過(guò)學(xué)習(xí)，確定宿端口，然后轉(zhuǎn)發(fā)。如果不學(xué)習(xí)和HUB相同了。假如宿端口確定，就不需要學(xué)習(xí)。

答2：首先查詢(xún)自己的ARP表，是否有對(duì)應(yīng)IP的MAC，沒(méi)有發(fā)ARP廣播，三層上，和自己一個(gè)網(wǎng)段，IP包的目的地址為ping的目的地址，否則為網(wǎng)關(guān)地址。二層上，以太網(wǎng)幀則是向所有端口廣播。ARPreply后，在發(fā)ICMP請(qǐng)求，然后收到reply，表示通。第53頁(yè)，共95頁(yè)。內(nèi)容介紹第1章以太網(wǎng)概述第2章以太網(wǎng)物理層第3章數(shù)據(jù)鏈路層第4章以太網(wǎng)交換機(jī)第5章以太網(wǎng)VLAN5.1VLAN的作用及劃分方式5.2VLAN鏈路類(lèi)型5.3802.1Q幀及數(shù)據(jù)幀收發(fā)5.4QoS第6章千兆以太網(wǎng)第7章二層組播第8章生成樹(shù)協(xié)議第54頁(yè)，共95頁(yè)。VLAN基本概念劃分VLAN的目的：抑制廣播安全性考慮管理方便VLAN劃分方式：基于端口劃分基于MAC地址劃分基于協(xié)議劃分基于子網(wǎng)劃分第55頁(yè)，共95頁(yè)?？梢酝ㄟ^(guò)配置的形式明確指定端口所屬的VLAN。特點(diǎn)：配置簡(jiǎn)單、含義明確、與實(shí)際聯(lián)系緊密，應(yīng)用廣泛。目前我們用的多是這種方式。劃分方式——基于端口VLAN表主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D以太網(wǎng)交換機(jī)Port1Port2Port7Port10端口所屬VLANPort1VLAN5Port2VLAN10…………Port7VLAN5…………Port10VLAN10第56頁(yè)，共95頁(yè)。通過(guò)MAC地址指定端口所屬的VLAN，需要服務(wù)器和客戶(hù)端的支持；和CAM配合可實(shí)現(xiàn)VLAN－端口的轉(zhuǎn)換。特點(diǎn)：安全性高、配置比較煩瑣，應(yīng)用較少。劃分方式——基于MAC地址VLAN表主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D以太網(wǎng)交換機(jī)MACAMACBMACCMACDMAC地址所屬VLANMACAVLAN5MACBVLAN10MACCVLAN5MACDVLAN10第57頁(yè)，共95頁(yè)?；趨f(xié)議的VLANVLAN表協(xié)議類(lèi)型所屬VLANIPX協(xié)議VLAN5IP協(xié)議VLAN10…………通過(guò)二層數(shù)據(jù)中協(xié)議字段，判斷上層運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如IP或者是IPX協(xié)議。特點(diǎn)：不需要附加的幀標(biāo)簽來(lái)識(shí)別VLAN，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量，技術(shù)要求高，應(yīng)用較少。主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D使用IPX協(xié)議運(yùn)行IP協(xié)議使用IPX協(xié)議運(yùn)行IP協(xié)議以太網(wǎng)交換機(jī)第58頁(yè)，共95頁(yè)?；谧泳W(wǎng)的VLANVLAN表IP網(wǎng)絡(luò)所屬VLANIP/24VLAN5IP/24VLAN10…………根據(jù)報(bào)文中的IP地址決定報(bào)文屬于哪個(gè)VLAN。特點(diǎn)：可以按傳輸協(xié)議劃分網(wǎng)段、技術(shù)要求高，應(yīng)用較少。主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D9以太網(wǎng)交換機(jī)第59頁(yè)，共95頁(yè)。VLAN鏈路類(lèi)型接入鏈路干道鏈路交換機(jī)間的鏈路----干道（Trunk/TAG）鏈路，主機(jī)和交換機(jī)間----接入（Access）鏈路。在Trunk（TAG）鏈路上傳輸?shù)膸瑪y帶VLANID，用來(lái)正確的區(qū)分幀所屬的VLAN。第60頁(yè)，共95頁(yè)。在TAG鏈路上傳輸這種類(lèi)型的幀，對(duì)端交換機(jī)根據(jù)802.1Q中的VLANID來(lái)區(qū)分正確的VLAN,然后向該VLAN包含的端口轉(zhuǎn)發(fā).NAMEVLUETYPE（2bytes)PRI(3bits)CFI(1bit)VID(12bits)8100優(yōu)先級(jí)用于環(huán)形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)VLANID802.1Q幀格式D_AddrS_Addr802.1qL/TDATATYPEPRI/CFI/VID6bytes6bytes4bytes2bytes46-1517bytes4bytesFCS第61頁(yè)，共95頁(yè)。以太網(wǎng)端口類(lèi)型Tag能接收包含VLANID幀的端口,常用作交換機(jī)間連接Access不能識(shí)別VLANID幀,用來(lái)連接終端Hybrid既能識(shí)別標(biāo)記幀,又能接收非標(biāo)記幀,有一個(gè)默認(rèn)VLAN用于接收到的非標(biāo)記幀10235第62頁(yè)，共95頁(yè)。數(shù)據(jù)包端口TagUntagTagaware(入)透?jìng)鱽G棄Tagaware(出)透?jìng)鳎瑼ccess(入)丟棄添加默認(rèn)VLANIDAccess(出)剝離VLANID－Hybrid(入)透?jìng)魈砑幽J(rèn)VLANIDHybrid(出)如果VLANID相同，剝離VLANID，反之則透?jìng)鳎蕴W(wǎng)基本術(shù)語(yǔ)－Tag屬性(續(xù))第63頁(yè)，共95頁(yè)。Internet如果沒(méi)有服務(wù)質(zhì)量保證，關(guān)鍵性業(yè)務(wù)可能因?yàn)榈貌坏綆挾苡绊懸蕴W(wǎng)QoS保證第64頁(yè)，共95頁(yè)。三比特的優(yōu)先級(jí)字段802.1Q幀格式，為實(shí)施帶優(yōu)先級(jí)的服務(wù)提供了基礎(chǔ)高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包以太網(wǎng)QoS保證D_AddrS_Addr802.1qL/TDATATYPEPRI/CFI/VIDFCS6bytes6bytes4bytes2bytes46-1517bytes4bytes第65頁(yè)，共95頁(yè)。優(yōu)先級(jí)隊(duì)列0123456712優(yōu)先級(jí)隊(duì)列01234567123優(yōu)先級(jí)跟交換機(jī)發(fā)送隊(duì)列的對(duì)應(yīng)關(guān)系第66頁(yè)，共95頁(yè)。1、VLAN域和以太網(wǎng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀之間的關(guān)系？答：VLAN域?qū)σ蕴W(wǎng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)的端口范圍進(jìn)行了約束。以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)連接通信。2、VLAN之間如何通信？答：通常不同VLAN屬于不同的網(wǎng)段，如果需要通信，必須通過(guò)路由器轉(zhuǎn)接，或者直接使用三層交換機(jī)?？偨Y(jié)與思考本節(jié)重點(diǎn)：VLAN的劃分和數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)第67頁(yè)，共95頁(yè)。內(nèi)容介紹第1章以太網(wǎng)概述第2章以太網(wǎng)物理層第3章數(shù)據(jù)鏈路層第4章以太網(wǎng)交換機(jī)第5章以太網(wǎng)VLAN第6章千兆以太網(wǎng)第7章二層組播第8章生成樹(shù)協(xié)議第68頁(yè)，共95頁(yè)。0101010110101010…...01010101011010101010…...鏈路層物理層千兆以太網(wǎng)物理層——8B10B編碼第69頁(yè)，共95頁(yè)。代碼組8B10B不對(duì)稱(chēng)影射10B：1024種組合8B：256種組合數(shù)據(jù)代碼組特殊代碼組保留代碼組第70頁(yè)，共95頁(yè)。特殊代碼組特殊代碼組有序集有序集鏈路層數(shù)據(jù)有序集把數(shù)據(jù)封裝在有序集中進(jìn)行傳輸有序集和數(shù)據(jù)封裝一個(gè)或多個(gè)特殊代碼組的整體是有序集，有序集是特殊代碼的組合有序集是個(gè)整體在傳輸鏈路層數(shù)據(jù)的時(shí)候，在數(shù)據(jù)前后添加有序集，指示傳輸?shù)拈_(kāi)始第71頁(yè)，共95頁(yè)。有序集示例Start_Of_Packet在傳輸具體數(shù)據(jù)的開(kāi)始，發(fā)送該有序集。

IDLE在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，物理鏈路也不空閑，而是傳輸該有序集來(lái)保持激活狀態(tài)。

End_Of_Packet具體數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束的時(shí)候發(fā)送該有序集，指示數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。

Configuration封裝自動(dòng)協(xié)商數(shù)據(jù)第72頁(yè)，共95頁(yè)。大量數(shù)據(jù)PAUSE幀流量控制第73頁(yè)，共95頁(yè)。終端設(shè)備把自己支持的能力編碼到上述形式的基頁(yè)中，發(fā)送給對(duì)方，相互比較，按照最優(yōu)的原則選擇運(yùn)行方式。自動(dòng)協(xié)商第74頁(yè)，共95頁(yè)。內(nèi)容介紹第1章以太網(wǎng)概述第2章以太網(wǎng)物理層第3章數(shù)據(jù)鏈路層第4章以太網(wǎng)交換機(jī)第5章以太網(wǎng)VLAN第6章千兆以太網(wǎng)第7章二層組播第8章生成樹(shù)協(xié)議第75頁(yè)，共95頁(yè)。概念媒體流服務(wù)器媒體流接收端第76頁(yè)，共95頁(yè)。IGMP加入消息每當(dāng)終端想要接收針對(duì)組G的組播數(shù)據(jù)時(shí)，它發(fā)出IGMP加入消息，交換機(jī)探測(cè)到這個(gè)消息，建立轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)（G，{I}），其中I為終端所在的端口。若另外有終端也加入G，則交換機(jī)僅僅把另外終端所在端口加入轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)即可。IGMP窺探媒體流服務(wù)器第77頁(yè)，共95頁(yè)。媒體流服務(wù)器針對(duì)組G的組播數(shù)據(jù)流交換機(jī)必須檢測(cè)每個(gè)組G的組播數(shù)據(jù)包。IGMP窺探存在的問(wèn)題第78頁(yè)，共95頁(yè)。媒體流服務(wù)器GMRP請(qǐng)求消息組播數(shù)據(jù)流GMRP：GeneralMulticastRegisterProtocolGMRP是一種交換設(shè)備和交換設(shè)備之間，交換設(shè)備和終端設(shè)備之間的信息交流協(xié)議，用來(lái)表達(dá)自己的請(qǐng)求和分發(fā)自己的本地信息。GMRP協(xié)議第79頁(yè)，共95頁(yè)。在交換機(jī)中，其CAM表里面有兩部分內(nèi)容，一部分是單播的表項(xiàng)，一部分是組播的表項(xiàng)。這兩部分表項(xiàng)有何不同？有沒(méi)有廣播的表項(xiàng)？單播和組播的不同單播表項(xiàng)對(duì)應(yīng)為一個(gè)單播MAC地址對(duì)應(yīng)一個(gè)端口。組播表項(xiàng)對(duì)應(yīng)為一個(gè)組播MAC地址可以對(duì)應(yīng)多個(gè)端口。沒(méi)有廣播的表項(xiàng)，因?yàn)樵谌笔≌也坏降刂返那闆r下，其轉(zhuǎn)發(fā)方式就是廣播。第80頁(yè)，共95頁(yè)。內(nèi)容介紹第1章以太網(wǎng)概述第2章以太網(wǎng)物理層第3章數(shù)據(jù)鏈路層第4章以太網(wǎng)交換機(jī)第5章以太網(wǎng)VLAN第6章千兆以太網(wǎng)第7章二層組播第8章生成樹(shù)協(xié)議8.1生成樹(shù)協(xié)議的作用8.2生成樹(shù)協(xié)議的基本概念8.3生成樹(shù)協(xié)議的運(yùn)行過(guò)程第81頁(yè)，共95頁(yè)。為了提高冗錯(cuò)性，交換機(jī)往往通過(guò)多條鏈路連接上層交換