初级-以太网技术issue

2022/12/14ISSUE2.0课程编码

以太网技术Page2参考资料/知识中心/宽带/宽带公共/功能与特性/原理协议/以太网技术与标准-20020404-C/知识中心/宽带/宽带公共/功能与特性/原理协议/ARP专题学习指导-20020520-C/知识中心/宽带/宽带公共/功能与特性/原理协议/三层交换机特点与实现分析-20020527-BPage3学习完此课程，您将会：了解以太网物理层的工作过程掌握以太网口自协商的原理了解以太网交换机的交换原理目标Page4第1章以太网概述第2章以太网物理层第3章以太网数据链路层第4章以太网交换机内容介绍Page5以太网概述起源起源于Xerox公司的一个实验网，该网络的经验是Xerox,DEC,Intel1980年提出的以太网建议的基础。目标简明和成本低寻址灵活公平高速稳定和低延迟发展速率从10M、100M向1G、10G发展范围从LAN向MAN发展Page6以太网概述以太网产生10M以太网发展成熟共享式转向LAN交换机100M快速以太网千兆以太网迅速发展万兆以太网出现70年代80年代90年代92年96年2002年IEEE802.3以太网标准IEEE802.3u100BASE-T快速以太网标准IEEE802.3z/ab1000Mb/s千兆以太网标准IEEE802.3ae10GE以太网标准Page7第1章以太网概述第2章以太网物理层第3章以太网数据链路层第4章以太网交换机内容介绍Page8物理层标准10BASE210BASE510BASE-T100BASE-T4100BASE-T2100BASE-TX100BASE-FX1000BASE-TXPage9任一时刻只能接收或发送采用CSMA/CD访问机制物理上有距离限制半双工物理层Page10CS：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。冲突检测原则:

由于两个站点同时发信号，经过叠加后，会使线路上电压的摆动值超过正常值一倍，据此可以判断冲突的产生。以太网工作原理—CSMA/CDPage11同一时刻可以发送和接收最大吞吐量达到双倍速率从根本上消除了半双工的物理距离限制全双工物理层Page128种组合双工方式运行速率全双工半双工10M100M1000M10G自动协商Page13自动协商实现基础使用1ms的脉冲来携带自动协商信息。16ms每个大脉冲插入16小脉冲……Page14双工模式运行速率流量控制…...001101010101…...编码支持能力系统加电的时候，检测自动协商标志，如果允许，则从配置寄存器读出支持模式标志，编码后通过空闲脉冲发送出去。发送出去的编码格式称为基页。如果接收到对方的基页，则跟自

己发送的基页比较，找出支持能力的交集，选取最优组合运行。Page15协商原则运行速率双工模式100M10M全双工半双工运行速率双工模式100M10M全双工半双工100M，全双工Page16Hub工作原理-FLOODING12345INOUTOUTOUTOUTPage17它只能连接一种类型的物理线路集线器——I类Page18集线器——II类可以连接不同的物理介质相当于一条高速总线，使用CSMA/CD方式工作。Page19总结与思考图中各PC机安装了10/100M自适应网卡，交换机和HUB都支持自动协商，请问：PCA和交换机之间工作在什么方式？PCB和HUB之间工作在什么方式？HUB和交换机之间工作在什么方式？PCAPCBHUBLANswitchPage20第1章以太网概述第2章以太网物理层第3章以太网数据链路层第4章以太网交换机内容介绍Page21网络层物理层LLC子层MAC子层数据链路层位置和结构数据链路层网络层物理层Page22HalfDuplexMACPhysical_Layer数据线指示信号冲突和检测信号MAC子层——半双工MAC（CSMA/CD）半双工MAC跟物理层之间至少有六种信号：1、接收数据线2、发送数据线3、接收数据指示4、发送数据指示5、载波侦听6、冲突发生Page23HalfDuplexMACPhysical_Layer数据线指示信号MAC子层——全双工MAC全双工MAC跟物理层之间至少有四种信号：1、接收数据线2、发送数据线3、接收数据指示4、发送数据指示Page24MAC子层——位置针对不同的物理介质提供不同的MAC层面来访问。针对不同的双工模式，Ethernet划分为半双工MAC和全双工MAC。LLC子层TokenRingMACEthernetMACFDDIMACHalfDuplexMACFullDuplexMACPage25LLC子层MAC子层DSAPSSAPControl8bit8bit8/16bitDMACSMACLengthLLCDATA/FCSIEEE802.3帧结构LLC子层——帧结构和服务Page26以太网帧结构Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type值含义Length/T>1500Length/T<=1500代表了该帧的类型代表了该帧的长度802.3Page27第1章以太网概述第2章以太网物理层第3章以太网数据链路层第4章以太网交换机内容介绍Page28……...RXTXRXTX接收缓冲区发送缓冲区高速背板总线物理接口交换机基础结构交换机工作过程：1、接收数据并缓冲；2、缓冲发送的数据；3、利用总线完成接口交换。注意：发送缓冲区要比接收缓冲区大。Page29以太网二层交换机工作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，使用地址老化机制进行地址表的维护在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，如果找不到，就向所有的端口发送（除接收数据帧的端口）向所有端口转发广播帧和多播帧Page30交换机工作过程——学习交换机维持一个CAM表，这个表决定交换机的转发过程。每接收到一个MAC帧，则提取源MAC建立CAM项，然后向所有端口（除源端口）转发该帧。MAC出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0005..{1}{2}{3}..Page31交换机工作过程——转发交换机接收到数据帧后，根据目的地址查询CAM，找到出口后，把数据包从该出口集合发送出去。在单播的情况下，出口列表集合只有一个元素，但在多播情况下，出口列表集合就可能不只一个元素。CAUTION：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。1234.ABCD.00011234.ADCB.0005MAC出口集合1234.ABCD.00011234.ABCD.00021234.ADCB.0005..{1}{2}{3}..Page32交换机交换模式直通模式Cut-Through;

交换机接收到目的地址即开始转发过程优点：延迟小缺点：交换机不能检查出数据帧的错误储存转发模式Store-a