光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品課程開發(fā)室以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)ISSUE10

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,TB000003,以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ),ISSUE1.0,光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品課程開發(fā)室,引入,ET1,單板可以使,OptiX,2500+,(Metro3000),產(chǎn)品具有直接,接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的功能,，從而將現(xiàn)有的,SDH,網(wǎng)升級為可以傳送以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的,SDH,網(wǎng)絡(luò)為了使大家能更好地掌握,ET1,單板以太網(wǎng)業(yè)務(wù)配置的原理，我們先要學(xué)習(xí)一些以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識和基本概念我們有必要掌握以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)配置,學(xué)習(xí)目標(biāo),了解以太網(wǎng)發(fā)展的過程,掌握以太網(wǎng)發(fā)展的各個階段的網(wǎng)絡(luò)特性的優(yōu)點、缺點,學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：,參考資料,以太網(wǎng)技術(shù),VLAN,基礎(chǔ),生成樹協(xié)議原理及配置,以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識,以太網(wǎng)起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,以太網(wǎng)起源,以太網(wǎng)通信的原則：,同一時刻只能有一臺主機(jī)在發(fā)送，但可以有多臺主機(jī),同時接收,廣播；,如果一個以太網(wǎng)報文被完全發(fā)送出去，則在鏈路上肯,定不會發(fā)生沖突，即理論上不再需要發(fā)送第二次。

以太網(wǎng)起源,原始社會的主要矛盾,原始社會中沒有階級關(guān)系，所有的主機(jī)都以平等的地位連接到同,軸電纜上，但如果以太網(wǎng)中主機(jī)數(shù)目較多，則存在以下嚴(yán)重問題：,介質(zhì)可靠性差,沖突嚴(yán)重,廣播泛濫,無任何安全性,其中,介質(zhì)可靠性差,是原始社會的主要社會矛盾，當(dāng)時的社會生產(chǎn)力異常低下以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識,以太網(wǎng)起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,HUB,出現(xiàn),從同軸電纜到雙絞線：,80,年代末期，非屏蔽雙絞線（,UTP,）出現(xiàn)，并迅速得到廣泛的應(yīng)用UTP,的巨大優(yōu)勢在于：,價格低廉，只有同軸電纜的幾分之一；,制作簡單，成功率高；,收發(fā)使用不同的線纜，為實現(xiàn)全雙工奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；,邏輯拓?fù)湟琅f是總線的，但物理拓?fù)渥優(yōu)樾切危箚味尉€纜的故障不會影響到這個網(wǎng)絡(luò)HUB,出現(xiàn),傳統(tǒng)以太網(wǎng)連接設(shè)備,HUB,設(shè)備工作模型,：,僅僅是物理上的連接設(shè)備,HUB,出現(xiàn),傳統(tǒng)以太網(wǎng)連接設(shè)備,HUB,設(shè)備工作原理,：,所有的,HUB,都是半雙工的,HUB,僅僅改變了以太網(wǎng)的物理拓?fù)?HUB,出現(xiàn),HUB,的沖突域：,HUB,對所連接的,LAN,只做信號的中繼，,所有的物理設(shè)備構(gòu)成了一個沖突域。

HUB,出現(xiàn),HUB,（奴隸社會）的主要矛盾,從奴隸社會開始，以太網(wǎng)中第一次出現(xiàn)了階級的概念：統(tǒng)治階級和被統(tǒng)治階級被統(tǒng)治階級通常是生產(chǎn)者（主機(jī)），網(wǎng)絡(luò)中的流量只要由生產(chǎn)者產(chǎn)生統(tǒng)治階級通常指網(wǎng)絡(luò)中的連接和交換設(shè)備（,HUB,），雖然他們不從事生產(chǎn)勞動，但卻對勞動果實有分配權(quán)奴隸社會存在如下社會矛盾：,沖突嚴(yán)重,廣播泛濫,無任何安全性,其中,沖突嚴(yán)重,是奴隸社會的主要社會矛盾，當(dāng)時的社會生產(chǎn)力非常低下以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識,以太網(wǎng)起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,L2,出現(xiàn),BRIDGE/,以太網(wǎng)交換機(jī),/L2,設(shè)備工作模型,：,L2,出現(xiàn),二層交換機(jī)原理：,接收網(wǎng)段上的所有數(shù)據(jù)幀；,利用接收數(shù)據(jù)幀中的源,MAC,地址來建立,MAC,地址表（源地址自學(xué)習(xí)），使用地址老化機(jī)制進(jìn)行地址表維護(hù)；,在,MAC,地址表中查找數(shù)據(jù)幀中的目的,MAC,地址，如果找到就將該數(shù)據(jù)幀發(fā)送到相應(yīng)的端口（不包括源端口），如果找不到，就向所有的端口（不包括源端口）發(fā)送；,向所有端口（不包括源端口）轉(zhuǎn)發(fā)廣播幀和多播幀。

問題,為什么向所有的端口發(fā)送數(shù)據(jù)幀時不包含源端口呢？,解答,不向源端發(fā)送，是為了防止廣播風(fēng)暴原因,:,從這個端口接收的報文，肯定被這個端口所在的網(wǎng)段已知，所以沒有必要從這個端口再發(fā)送一遍不僅僅是沒有必要的問題，而是一定不能再發(fā)送，因為這樣一個報文會在網(wǎng)段中出現(xiàn)兩次造成嚴(yán)重錯誤L2,出現(xiàn),二層交換機(jī)硬件結(jié)構(gòu)：,L2,的轉(zhuǎn)發(fā)完全由硬件通過,ASIC,實現(xiàn)L2,出現(xiàn),全雙工就是解放生產(chǎn)力：,實現(xiàn)全雙工的物質(zhì)保證：,支持全雙工的網(wǎng)卡芯片收發(fā)線路完全分離,物理介質(zhì)點到點的連接（,HUB,都是半雙工的）全雙工對以太網(wǎng)技術(shù)的影響：,最大吞吐量達(dá)到雙倍速率；從根本上解決了以太網(wǎng)的沖突問題，以太網(wǎng)從此告別,CSMA/CD,支持全雙工的設(shè)備：,最近,10,年制造的網(wǎng)卡、,L2,、路由器，,HUB,除外L2,出現(xiàn),生成樹協(xié)議,(STP),解決環(huán)路問題：,通過阻斷冗余鏈路來消除橋接網(wǎng)絡(luò)中可能存在的路徑回環(huán)當(dāng)前活動路徑發(fā)生故障時激活冗余備份鏈路恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連通性L2,出現(xiàn),沖突域：,L2,對所接收到的數(shù)據(jù)幀根據(jù),MAC,地址進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)，沖突域被限制到了一個端口上但是無法限制廣播域的大小L2,出現(xiàn),L2,（封建社會）的主要矛盾,在封建社會中，全雙工和,L2,帶來了以太網(wǎng)社會生產(chǎn)力的兩次重大飛躍，徹底解決了困擾以太網(wǎng)的沖突問題，極大的促進(jìn)了社會進(jìn)步。

并且以太網(wǎng)的安全性也有所提高但封建社會仍舊存在如下社會矛盾：,廣播泛濫,安全性仍舊無法得到有效的保證,其中,廣播泛濫嚴(yán)重,是封建社會的主要社會矛盾以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識,以太網(wǎng)起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,VLAN,出現(xiàn),VLAN,的起源,基于端口分組：,解決廣播泛濫問題的主導(dǎo)思想：將沒有互訪需求的主機(jī)隔離開特點：,實現(xiàn)簡單，但只能適用于一臺交換機(jī)VLAN,出現(xiàn),多個交換機(jī),劃分,VLAN,：,特點：,必須有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),VLAN,VLAN,出現(xiàn),VLAN,的標(biāo)準(zhǔn)：,IEEE 802.1Q,：,VLAN ID 12bits 范圍：（04095）,正是這12bits徹底改變了傳統(tǒng)的以太網(wǎng),VLAN,出現(xiàn),VLAN,的劃分：,根據(jù)使用策略不同，,VLAN,可以分為：,基于端口劃分的,VLAN,基于,MAC,地址劃分的,VLAN,基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分的,VLAN,基于,IP,組播的,VLAN,基于組合策略的,VLAN,VLAN,出現(xiàn),以太網(wǎng)設(shè)備與,802.1Q,幀：,以太網(wǎng)中的哪些設(shè)備識別,802.1Q,幀格式？,網(wǎng)絡(luò)終端用戶設(shè)備,（如安裝了以太網(wǎng)卡的計算機(jī)）,網(wǎng)絡(luò)交換互連設(shè)備,（如以太網(wǎng)交換機(jī)）,VLAN,出現(xiàn),以太網(wǎng)交換機(jī)的端口分類：,Access/Untagged/,端口：,如果以太網(wǎng)交換機(jī)的某個端口所連的設(shè)備（通常,連接的是主機(jī)）都不識別,802.1Q,幀，那么該端口,就是,Access,端口。

Trunk/Tag Aware/Tagged/,端口,：,如果以太網(wǎng)交換機(jī)的某個端口所連的設(shè)備（通常,連接L2）可以識別802.1Q幀，那么該端口就是,Trunk端口,VLAN,出現(xiàn),三個,ID,：,VID,：,以太網(wǎng)幀中所攜帶的表示該幀所屬的,VLAN,的,ID,，,（就是改變以太網(wǎng)世界的那,12,個,bit,）PVID,：,L2,上的所有端口（包括,Acess,和,Trunk,），必須指明屬于哪個,VLAN,Trunk allow,Vlan,ID,：,在,Trunk,端口上，必須標(biāo)識出允許那些,vlan,通過VLAN,出現(xiàn),三大紀(jì)律：,UNTAGGED,端口不能接,TAGGED,端口兩個相連的,TAGGED,端口的,PVID,值要求一致與不支持,802.1Q,的設(shè)備相連的端口不能是,TAGGED,端口VLAN,出現(xiàn),VLAN,（資本主義社會）的主要矛盾,在資本主義社會中，,VLAN,技術(shù)成功地解決了廣播問題，并且使以太網(wǎng)的安全性有了進(jìn)一步的提高，此時的以太網(wǎng)技術(shù)趨于完美，社會生產(chǎn)力極大提高，社會物質(zhì)生產(chǎn)空前繁榮但資本主義社會仍舊存在如下社會矛盾：,人民群眾日益增長的過量物質(zhì)文化需求與落后的社會生產(chǎn)力之間的矛盾,例如：使用,VLAN,來劃分網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)絡(luò)的效率提高不少，可是本來不需要相互訪問的兩個部門，現(xiàn)在又要少量的訪問需求，該怎么辦到呢？,VLAN,出現(xiàn),解決辦法,使用路由器連接不同的,VLAN,前提：,VLAN,和,IP,子網(wǎng)間是一對一的關(guān)系。

以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識,以太網(wǎng)起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,L3,出現(xiàn),三層交換機(jī)功能模型,：,三層交換機(jī)功能上相當(dāng)于右圖中大方框中的部分,三層交換機(jī)把支持,VLAN,的二層交換機(jī)和路由器的功能集成在一起了，因此常常稱之為二三層交換機(jī),二層交換機(jī)的功能和路由器的功能，在三層交換機(jī)中分別體現(xiàn)為二層,VLAN,轉(zhuǎn)發(fā)引擎和三層轉(zhuǎn)發(fā)引擎兩個部分,二層,VLAN,引擎與支持,VLAN,的二層交換機(jī)的二層轉(zhuǎn)發(fā)引擎是相同的，是用硬件支持多個,VLAN,的二層轉(zhuǎn)發(fā),三層轉(zhuǎn)發(fā)引擎使用硬件,ASIC,技術(shù)實現(xiàn)高速的,IP,轉(zhuǎn)發(fā),對應(yīng)到,IP,網(wǎng)絡(luò)模型中，每個,VLAN,對應(yīng)一個,IP,網(wǎng)段，三層交換機(jī)中的三層轉(zhuǎn)發(fā)引擎在各個網(wǎng)段（,VLAN,）間轉(zhuǎn)發(fā)報文，實現(xiàn),VLAN,之間的互通，因此三層交換機(jī)的路由功能通常叫做,VLAN,間路由（,Inter-VLAN Routing,）,L3,出現(xiàn),L3,（,社會主義,社會）的主要矛盾,L3,在這場斗爭中，失去只是局域網(wǎng)的枷鎖，得到的卻是整個,internet,L3,雖然幾乎具備了路由器的所有功能，但在走向廣域網(wǎng)的過程中卻遇到了廣域網(wǎng)接口帶寬不足，路由性能低下的尷尬。

以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識,以太網(wǎng)起源（原始社會）,HUB,出現(xiàn)（奴隸社會）,L2,出現(xiàn)（封建社會）,VLAN,出現(xiàn)（資本主義社會）,L3,出現(xiàn)（社會主義社會）,GE/10GE,出現(xiàn)（未來社會）,GE/10GE,出現(xiàn),千兆以太網(wǎng),：,千兆以太網(wǎng)物理層,有序集,Start_Of_Packet,：,在傳輸具體數(shù)據(jù)的開始，發(fā)送該有序集IDLE,需要注意的，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保持激活狀態(tài)End_Of_Packet,具體數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束的時候發(fā)送該有序集，指示數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束Configuration,封裝自動協(xié)商數(shù)據(jù),GE/10GE,出現(xiàn),GE對以太網(wǎng)技術(shù)的影響,：,GE,就是解放生產(chǎn)力！,以低廉的價格提供巨大的帶寬,對以太網(wǎng)技術(shù)提供平滑的升級和良好的兼容,GE,的出現(xiàn)使以太網(wǎng)技術(shù)從企業(yè)網(wǎng)走向城域網(wǎng),10GE,就是解放生產(chǎn)力！,10G,是目前路由器技術(shù)中所能達(dá)到的最高單端口帶寬，而,10GE,由于具有以太網(wǎng)技術(shù)的許多天然優(yōu)勢，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在,10G POS,之前，并很可能取而代之10GE,的出現(xiàn)將使以太網(wǎng)技術(shù)最終沖出城域網(wǎng)，走向骨干網(wǎng)Internet,小結(jié),以太網(wǎng),的,世界,從數(shù)據(jù)報文在擁擠的同軸電纜上毫無,保證地低速,裸奔，到全雙工的雙絞線，到在,10GE,光纖中無阻塞交換,.,以太網(wǎng),的社會發(fā)展簡史就是一部生產(chǎn)力發(fā)展的歷史,！,從主機(jī)到,HUB,到,L2,到,L3.,以太網(wǎng),的社會發(fā)展簡史就是一部階級斗爭的歷史,！,從毫無安全性可言的廣播共享，到初具安全功能的,VLAN,，到路不拾遺、夜不閉戶的,802.1x.,以太網(wǎng),的社會發(fā)展簡史就是一部道德水準(zhǔn)不斷提高,，精神文明不斷進(jìn)步的歷史！,從企業(yè)網(wǎng)到城域網(wǎng)到骨干網(wǎng),.,以太網(wǎng),的社會發(fā)展簡史就是一部擴(kuò)張版圖、探索未知世界的歷史,！,小結(jié),重點掌握為什么會有以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的各個階段？,重點理解以太網(wǎng)各個發(fā)展階段的優(yōu)、缺點,。