以太網原理通俗易懂圖文說明課件

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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,0,引入,我們知道局域網包含以太網,令牌環(huán)和令牌總線等等,這些技術當中以太網技術以其簡明高效的特點逐漸占據了主導地位,所以以下課程單獨講以太網技術。,第1頁/共44頁,引入我們知道局域網包含以太網,令牌環(huán)和令牌總線等等,這些技術,1,學習目標,描述以太網的基本概念,學習完本課程，您應該能夠：,理解以太網常見的幾種設備和理解交換機的工作過程,理解,VLAN,和,L3,交換機的工作原理,描述以太網當今的發(fā)展趨勢和千兆以太網,第2頁/共44頁,學習目標 描述以太網的基本概念學習完本課程，您應該能夠：理解,2,課程內容

2、,第一章,以太網基本概念,第二章,HUB,和,L2,交換機出現(xiàn),第三章,VLAN,和,L3,交換機出現(xiàn),第四章,GE/10GE,以太網出現(xiàn),第3頁/共44頁,課程內容第一章 以太網基本概念第3頁/共44頁,00e0.fc,39.8034,1.M A C,地址有,4 8,位，但它通常被表示為,12,位的點分十六進制數(shù)。,2.M A C,地址全球唯一，由,I E E E,對這些地址進行管理和分配。每個地址由兩部分組成，分別是供應商代碼和序列號。其中前,2 4,位二進制代表該供應商代碼。剩下的,24,位由廠商自己分配。,3.,如果,48,位全是,1,，則表明該地址是廣播地址。,4.,如果第,8,位是

3、,1,，則表示該地址是組播地址,。,你知道為什么,IP,地址不像,MAC,地址一樣做成固定的？,以太網的,MAC,地址,以太網的,MAC,地址,第4頁/共44頁,00e0.fc39.8034你知道為什么IP地址,4,Ethernet_II,DMAC,SMAC,Length/T,DATA/PAD,FCS,Length/Type,值,含義,Length/T 1500,Length/T=1500,代表了該幀的類型,代表了該幀的長度,802.3,以太網幀結構,第5頁/共44頁,Ethernet_IIDMACSMACLength/TDAT,沖突的檢測：,由于兩個站點同時發(fā)送信號，經過疊加后，會使線路上電

4、壓的擺動值超過正常值一倍。據此可判斷沖突的產生。,以太網原理,-CSMA/CD,以太網原理,-CSMA/CD,CS,：載波偵聽。,在發(fā)送數(shù)據之前進行監(jiān)聽，以確保線路空閑，減少沖突的機會。,MA,：多址訪問。,每個站點發(fā)送的數(shù)據，可以同時被多個站點接收。,CD,：沖突檢測。,邊發(fā)送邊檢測，發(fā)現(xiàn)沖突就停止發(fā)送，然后延遲一個隨機時間之后繼續(xù)發(fā)送。,第6頁/共44頁,沖突的檢測：以太網原理-CSMA/CD以太網原理-C,6,10Base5,：粗同軸電纜（,5,代表電纜的字段長度是,500,米）,10Base2,：細同軸電纜（,2,代表電纜的字段長度是,200,米）,共享式以太網傳輸介質,共享式以太網傳

5、輸介質,在共享式以太網之時，使用一種稱為抽頭的設備建立與同軸電纜的連接。須用特殊的工具在同軸電纜里挖一個小洞，然后將抽頭接入。此項工作存在一定的風險：因為任何疏忽，都有可能使電纜的中心導體與屏蔽層短接，導致這個網絡段的崩潰。同軸電纜的致命缺陷是：電纜上的設備是串連的，單點的故障可以導致這個網絡的崩潰。,第7頁/共44頁,10Base5：粗同軸電纜（5代表電纜的字段長度是500米）,7,課程內容,第一章,以太網基本概念,第二章,HUB,和,L2,交換機出現(xiàn),第三章,VLAN,和,L3,交換機出現(xiàn),第四章,GE/10GE,以太網出現(xiàn),第8頁/共44頁,課程內容第一章 以太網基本概念第8頁/共44頁

6、,星形的物理拓撲是如何實現(xiàn)的？,從同軸電纜到雙絞線,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用。,UTP,的巨大優(yōu)勢在于：,1.,價格低廉；,2.,制作簡單；,3.,收發(fā)使用不同的線纜；,4.,邏輯拓撲依舊是總線的，但物理拓撲變?yōu)樾切危?第9頁/共44頁,星形的物理拓撲是如何實現(xiàn)的？從同軸電纜到雙絞線從同軸電纜,9,HUB,設備工作模型：,應用層,表示層,會話層,傳輸層,網絡層,鏈路層,物理層,應用層,表示層,會話層,傳輸層,網絡層,鏈路層,物理層,物理層,物理層,HUB,注意：,HUB,僅僅是物理上的連接設備。,傳統(tǒng)以太網連接設備,HUB,傳統(tǒng)以

7、太網連接設備,HUB,第10頁/共44頁,HUB設備工作模型：應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理,HUB,設備工作原理：,1,2,3,4,5,IN,OUT,OUT,OUT,OUT,HUB,僅僅改變了以太網的物理拓撲,所有的,HUB,都是半雙工的,所有的,HUB,都是半雙工的,第11頁/共44頁,HUB設備工作原理：12345INOUTOUTOUTOUTH,11,HUB,LAN,LAN,LAN,LAN,LAN,HUB,對所連接的,LAN,只做信號的中繼，所有的物理設備構成了一個沖突域。,沖突域,沖突域,第12頁/共44頁,HUBLANLANLANLANLANHUB對所連接的LAN只,12,

8、由,HUB,組建以太網，依然是一種共享式以太網。,由,HUB,組建以太網的實質,由,HUB,組建以太網的實質,實際上網絡中由,HUB,組建以太網，仍然存在以下缺陷：,沖突嚴重；,廣播泛濫；,無任何安全性。,第13頁/共44頁,由HUB組建以太網，依然是一種共享式以太網。由HUB組建以太,13,(BRIDGE/,以太網交換機,/L2),設備工作模型：,L2,工作模型,L2,工作模型,應用層,表示層,會話層,傳輸層,網絡層,鏈路層,物理層,會話層,傳輸層,網絡層,鏈路層,物理層,物理層,物理層,二層交換機,鏈路層,鏈路層,表示層,應用層,第14頁/共44頁,(BRIDGE/以太網交換機/L2)設備

9、工作模型：L2工作,14,分段,1,分段,2,A,B,C,PORT1,PORT2,D,交換機典型應用,交換機,MAC,地址,所在端口,MACA,1,MACB,1,MACC,2,MACD,2,基于源地址學習,基于源地址學習,注意：,多播情況下，,CAM,表項的建立不是通過學習得到的，而是通過,IGMP,窺探，,CGMP,等協(xié)議獲得的。,第15頁/共44頁,分段1分段2ABCPORT1PORT2D,15,MAC,地址,所在端口,MACA,1,MACB,1,MACC,2,MACD,2,MACD,MACA,.,端口,1,MACD,MACA,.,端口,2,基于目的地址轉發(fā),基于目的地址轉發(fā),第16頁/共

10、44頁,MAC地址所在端口MACA1MACB1MACC2MACD2M,16,上述原則中存在三處嚴重的錯誤，你知道是什么嗎？,二層交換機原理,二層交換機原理,接收網段上的所有數(shù)據幀；,利用接收數(shù)據幀中的源,MAC,地址來建立,MAC,地址表（源地址自學習），使用地址老化機制進行地址表維護；,在,MAC,地址表中查找數(shù)據幀中的目的,MAC,地址，如果找到就將該數(shù)據幀發(fā)送到相應的端口，如果找不到，就向所有的端口發(fā)送,(,除接收幀的端口,),；,向所有端口轉發(fā)廣播幀和多播幀。,第17頁/共44頁,上述原則中存在三處嚴重的錯誤，你知道是什么嗎？二層交換機原理,17,1.,接收網段上的所有數(shù)據幀；,2.,

11、利用接收數(shù)據幀中的源,MAC,地址來建立,MAC,地址表（源地址自學習），使用地址老化機制進行地址表維護；,3.,在,MAC,地址表中查找數(shù)據幀中的目的,MAC,地址，如果找到就將該數(shù)據幀發(fā)送到相應的端口,（不包括源端口）,；,如果找不到，就向所有的端口發(fā)送,（不包括源端口）,；,4.,向所有端口轉發(fā)廣播幀和多播幀,（不包括源端口）,。,正確答案,正確答案,你知道為什么有這樣的限制嗎？,第18頁/共44頁,1.接收網段上的所有數(shù)據幀；正確答案正確答案你知道為什么有,18,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段中出現(xiàn)兩次。造成嚴重錯誤,從這個端口接收的報文，

12、肯定被這個端口所在的網段已知，所以,沒有必要,從這個端口再發(fā)送一遍。,正確答案,正確答案,第19頁/共44頁,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,19,三種交換模式,三種交換模式,Cut-Through,：,交換機接收到目的地址即開始轉發(fā)過程,延遲小,交換機不檢測錯誤,Store-and-Forward,：,交換機將全部內容接收才開始轉發(fā)過程,延遲大,交換機檢測錯誤，不會有錯包,Frag-free,：,交換機接收完數(shù)據包的前,64,字節(jié)（一個最短幀長度），然后根據頭信息查表轉發(fā)。,結合了直通方式和存儲轉發(fā)方式的優(yōu)點。,第20頁/共44頁,三種交換模式三種交換模式 Cu

13、t-Through：第20頁/,20,全雙工簡述,全雙工簡述,1.,實現(xiàn)全雙工的物質保證,2.,全雙工對以太網技術的影響,3.,支持全雙工的設備,第21頁/共44頁,全雙工簡述全雙工簡述1.實現(xiàn)全雙工的物質保證第21頁/共44,21,雙工方式,運行速率,全雙工,半雙工,10M,100M,1000M,10G,8,種組合,自動協(xié)商,第22頁/共44頁,雙工方式運行速率全雙工10M8種組合自動協(xié)商第22頁/共44,運行速率,雙工模式,100M,10M,全雙工,半雙工,運行速率,雙工模式,100M,10M,全雙工,半雙工,100M,，全雙工,協(xié)商原則,第23頁/共44頁,運行速率雙工模式100M全雙工

14、運行速率雙工模式100M全雙工,SWITCH,LAN,LAN,LAN,LAN,LAN,沖突域,廣播域,L2,對所接收到的數(shù)據幀根據,MAC,地址進行二層轉發(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。,廣播域,廣播域,沖突域,沖突域,沖突域,沖突域,第24頁/共44頁,SWITCHLANLANLANLANLAN 沖突域廣播域L2,24,其中廣播泛濫嚴重是,L2,以太網的主要缺點,為什么使用,L2,會在一定程度上提高以太網的安全性？,全雙工和,L2,交換機的缺點,全雙工和,L2,帶來了以太網兩次重大飛躍，徹底解決了困擾以太網的沖突問題，極大的改進了以太網的性能。并且以太網的安全性也有

15、所提高。但以太網存在如下缺點：,1.,廣播泛濫,2.,安全性仍舊無法得到有效的保證,第25頁/共44頁,其中廣播泛濫嚴重是L2以太網的主要缺點為什么使用L2會在一定,25,課程內容,第一章,以太網基本概念,第二章,HUB,和,L2,交換機出現(xiàn),第三章,VLAN,和,L3,交換機出現(xiàn),第四章,GE/10GE,以太網出現(xiàn),第26頁/共44頁,課程內容第一章 以太網基本概念第26頁/共44頁,SWITCH,工程部,市場部,銷售部,10.110.10.0,10.110.20.0,10.110.30.0,1,2,9,8,5,實現(xiàn)簡單，但只能適用于一臺交換機,解決廣播泛濫問題的主導思想：將沒有互訪需求的主

16、機隔離開,VLAN,的起源,基于端口分組,VLAN,的起源,基于端口分組,第27頁/共44頁,SWITCH工程部市場部銷售部10.110.10.010.1,27,我有個辦法，你看行嗎,讓,VLAN,只限制廣播報文，不限制單播報文！,VLAN,技術的優(yōu)點和缺點,VLAN,技術的優(yōu)點和缺點,VLAN,技術成功的解決了廣播問題，并且使以太網的安全性有了進一步的提高，此時的以太網技術趨于完美。,但,VLAN,技術也有缺點：,使用,VLAN,來劃分網絡后，網絡的效率提高不少，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？,第28頁/共44頁,我有個辦法，你看行嗎 讓VLAN只限制廣播報文，不限制單,28,SWITCH,工程部,VLAN,市場部,VLAN,銷售部,VLAN,10.110.10.0,10.110.20.0,10.110.30.0,使用路由器連接不同的,VLAN,前提：,VLAN,和,IP,子網間是一對一的關系,缺點：每個,VLAN,需要占用一個路由器的端口；,不同,VLAN,中的主機需配置不同的缺省網關,解決辦法（一）,解決辦法（一）,第29頁/共44頁,S