以太网硬件入门技术知识

以太网硬件入门

技术培训中心2009-05第一页，共四十三页。修订记录2修订日期修订版本修订描述作者2009-05-29V1.0初稿完成。徐立欢第二页，共四十三页。学习目标理解以太网传输介质及接口类型理解以太网相关硬件术语掌握以太网硬件排错方法第三页，共四十三页。课程内容第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查4第四页，共四十三页。以太网传输介质有线传输介质双绞线光纤同轴电缆（较少使用）无线传输介质空气5第五页，共四十三页。双绞线概念概念双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消。把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，在局域网中常用双绞线4对双绞线组成的。6第六页，共四十三页。双绞线分类非屏蔽双绞线绝缘套管中无屏蔽层价格低廉，用途广泛屏蔽双绞线绝缘套管中外层由铝铂包裹，以减小辐射价格相对较高，高要求场合应用7第七页，共四十三页。双绞线标准CAT-1/2/3/41/2/3/4类双绞线，目前已淘汰CAT-55类双绞线，可用于100M以太网传输CAT-5e/6超5类/6类双绞线，可用于1,000M以太网传输CAT-6A超6类双绞线，可用于10,000M以太网传输CAT-77类双绞线，可用于更高标准（大于等于10,000M）以太网传输必须为屏蔽线8第八页，共四十三页。双绞线接口类型与线序标准接口类型RJ-45水晶头线序标准568B橙白--1，橙--2，绿白--3，蓝--4，蓝白--5，绿--6，棕白--7，棕—8568A绿白--1，绿--2，橙白--3，蓝--4，蓝白--5，橙--6，棕白--7，棕--89第九页，共四十三页。直通双绞线与交叉双绞线直通双绞线（正线）双绞线两端都采用同一线序标准（568A或568B）制作通常用于异构设备互连PC连接交换机PC连接路由器交换机连接路由器交叉双绞线（反线）双绞线一端采用568A线序标准，另一端采用568B线序标准通常用于同构设备互连PC连接PC交换机连接交换机路由器连接路由器翻转双绞线双绞线一端采用任意线序，另一端线序完全相反用于网络设备console管理（不能用于数据传输）10第十页，共四十三页。AutoMDI/MDIX概述双绞线线序自适应自动检测连接到自己接口上的双绞线类型（直通线或交叉线），并自动进行调节免去同构设备必须使用交叉线，异构设备必须使用直通线的烦恼功能支持情况锐捷所有交换机锐捷绝大部分路由器(RSR20-14的F0/2接口不支持)11第十一页，共四十三页。直通双绞线与交叉双绞线图例图例10/100M网络使用1、3、2、6传输数据1000M网络使用全部8根线缆传输数据1281水晶头铜片面向自己且向上第十二页，共四十三页。双绞线制作实验实验物品双绞线2根RJ-45水晶头6个压线钳1把双绞线测试仪1个制作步骤制作直通双绞线1根制作交叉双绞线1根使用测试仪测试双绞线的联通性13第十三页，共四十三页。光纤概述光纤概述一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递光缆概述光缆一般由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成14第十四页，共四十三页。光纤分类单模光纤当光纤的几何尺寸可以于光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，一般为5~10um，光纤只允许一种模式在其中传播，单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量、长距离的光纤通信多模光纤多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为50um、62.5um；光信号是以多个模式方式进行传播的；多模光纤仅用于较小容量、短距离的光纤传输通信15第十五页，共四十三页。光纤接口类型SCLCSTFCMT-RJ（淘汰）16第十六页，共四十三页。光纤跳线带有连接器与保护层的光纤一般被称为光纤跳线光纤跳线连接器分类SC-FCLC-STLC-LC……光纤跳线颜色分类黄色：单模光纤橙色：多模光纤17第十七页，共四十三页。光电转换器概述将光纤介质转换成铜线接入将铜线转换成光纤介质接入俗称：光猫、光电收发器18第十八页，共四十三页。光纤终端盒概述光纤与光纤的熔接、光纤与尾纤的熔接以及光连接器的交接光纤及其元件提供机械保护和环境保护提供光缆终端的安放和余端光纤存储的空间19第十九页，共四十三页。光纤连接互连示意图设备一侧接口类型多为SC或LC终端盒一侧多为ST或FC2016芯多模光缆接口类型SC或LC接口类型多为ST或FC500米光纤终端盒光纤跳线双绞线第二十页，共四十三页。课程内容第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查21第二十一页，共四十三页。常见以太网设备接口-固化接口/扩展插槽固化接口10/100M自适应电口10/100/1000M自适应电口扩展插槽10/100M自适应电口10/100/1000M自适应电口100M光纤接口1000M光纤接口堆叠接口2210/100M10/100/1000M扩展插槽扩展模块第二十二页，共四十三页。常见以太网设备接口-GBICGBIC接口（

GigaBitrateInterfaceConverter）传输标准：1,000M连接GBIC模块（逐渐被淘汰）常用GBIC模块23GBIC接口模块型号介质类型传输距离接口类型GBIC-GT双绞线100MRJ-45GBIC-SX多模光纤550MSCGBIC-LX多模光纤550MSC单模光纤10KMSC注：1.上表中GIBC-GT不支持自适应

2.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。第二十三页，共四十三页。常见以太网设备接口-SFPSFP接口（

SmallFormfactorPluggable）传输标准：1,000M连接Mini-GBIC模块常用Mini-GBIC模块24SFP接口模块型号介质类型传输距离接口类型Mini-GBIC-GT双绞线100MRJ-45Mini-GBIC-SX多模光纤550MLCMini-GBIC-LX多模光纤550MLC单模光纤10KMLCMini-GBIC-ZX-50单模光纤50KMLCMini-GBIC-ZX-80单模光纤80KMLC注：1.上表中Mini-GIBC-GT不支持自适应

2.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。3.短距离使用长距模块时需加光衰第二十四页，共四十三页。常见以太网设备接口-XENPAKXENPAK接口传输标准：10,000M连接XENPAK模块（逐渐被淘汰）常用XENPAK模块25XENPAK接口模块型号介质类型传输距离接口类型10GBASE-SR多模光纤300MSC10GBASE-LR多模光纤300MSC单模光纤10KMSC10GBASE-ER单模光纤40KMSC注：1.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。2.短距离使用长距模块时需加光衰第二十五页，共四十三页。常见以太网设备接口-XFPXFP接口传输标准：10,000M连接XFP模块常用XFP模块26模块型号介质类型传输距离接口类型10GBASE-SR-XFP多模光纤300MLC10GBASE-LR-XFP多模光纤300MLC单模光纤10KMLC10GBASE-ER-XFP单模光纤40KMLCXFP接口注：1.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。2.短距离使用长距模块时需加光衰第二十六页，共四十三页。课程内容第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查27第二十七页，共四十三页。以太网设备接口复用概述接口复用是指在同一台设备中，某些不同类型的接口同一时刻只能使用其中的一个提升设备接口的灵活性，降低用户成本通过配置命令决定使用哪种接口怎样判别接口复用不同接口但编号一致28复用接口第二十八页，共四十三页。模块化硬件设计概述模块化设计能提升设备的灵活性与扩展性模块化设计能方便的实现硬件冗余与更换简单模块化中低端设备，采用固化端口+扩展插槽方式设计盒式设备全模块化高端设备，引擎（控制中心）、线卡（端口接入）、电源、风扇全模块化箱式设备29第二十九页，共四十三页。网络设备硬件设计标准标准标准尺寸的网络设备应满足宽为19英寸，约48.26cm高为1U的倍数，1U约4.445cm深未做规定规范网络设备的尺寸，是为了设备保持适当的尺寸以便放机柜上图例3019英寸19英寸1U2U第三十页，共四十三页。PoE概述PowerOverEthernet，利用以太网双绞线传输数据信号的同时，还能为设备提供直流供电的技术相关概念PSE供电端设备PoE适配器、PoE交换机一般通过双绞线4、5、7、8供电PD受电端设备AP、IP电话、网络摄像头一般通过双绞线4、5、7、8受电31第三十一页，共四十三页。PoE（续）供电方式“中间跨接法”(Mid-Span),使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电,相应的EndpointPSE支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。“末端跨接法”(End-Span),是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。供电过程检测：PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持IEEE802.3af标准的受电端设备。PD端设备分类：当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗。开始供电：在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源。供电：为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过15.4W的功率消耗。断电：若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备。32第三十二页，共四十三页。以太网包转发速率计算概念以太网接口每秒转发报文的个数，又叫端口吞吐量单位：pps（packetpersecond）端口线速度在物理介质上的最大速度传输，由传输标准所决定，例如1000M以太网帧开销帧间隙：96/8=12字节同步信号：64/8=8字节33第三十三页，共四十三页。以太网包转发速率计算（续）包转发速率计算公式最大包转发速率=端口线速度/8/（最小帧长+开销）,例：1000M端口的最大包转发速率=1000/8/(64+20)≈1.488Mpps包转发速率随着帧长度的增加而降低网络设备开启一定功能后可能会导致包转发速率下降线速转发条件实际包转发速率=所有接口分别乘以接口的最大包转发速率的总和包转发速率计算例：S2628G的线速包转发速率=24*0.1488+4*1.488≈9.6Mpps，S2628G的实际包转发速率=9.6Mpps，所以S2628G可以线速转发数据RSR10-02的线速包转发速率=2*0.1488≈0.298Mpps=298Kpps，RSR10-02的实际包转发速率=260Kpps，所以RSR10-02接近线速转发能力34第三十四页，共四十三页。课程内容第一章以太网传输介质第二章常见以太网设备接口第三章以太网硬件规范第四章以太网硬件故障排查35第三十五页，共四十三页。以太网硬件故障排查-接口不能UP物理线路故障双绞线或光纤超过最大传输距离——缩短线路保证在传输要求内判断方法：测量线缆距离线缆断裂/线缆连接器接触不良/双绞线串扰过大/光衰减过大——更换线缆或更换连接器判断方法：通过专用线缆测试仪进行测试设备故障设备端口硬件故障——更换设备电口判断方法：将就近两个端口使用双绞线连接起来光口判断方法：用一根光纤打环（注：长距光模块不近端打环）设备IOS存在缺陷——更新IOS判断方法：与800二线工程师联系后进行尝试性操作36第三十六页，共四十三页。以太网硬件故障排查-接口不能UP（续）链路协商故障两端设备接口链路协商存在兼容性问题——强制两端链路的双工与速率多发原因：不同厂商设备互连、设备与光电转换器互连判断方法：尝试性操作人为故障线缆连接错误——正确连接线缆多发原因：两端线缆不是同一根、单多模光纤混用、翻转线用于数据传输接口速率类型不匹配——正确选择接口类型多发原因：10/100M电口连接Mini-GBIC-GT、100M光纤连接1000M光纤接口介质类型错误（复用接口）——正确配置接口介质类型37第三十七页，共四十三页。以太网硬件故障排查-接口能UP，但传输慢物理线路故障线缆连接器接触不良/双绞线串扰过大/光衰减过大——更换线缆或更换连接器判断方法1：登陆设备，通过showinterface（路由器）或showinterfacecounters（交换机）查看Undersize、Oversize、collisions、Fragments、Jabbers、CRCalignmenterrors、AlignmentErrors、FCSErrors、droppedpacketevents后面的数值是否在不断增长判断方法2：通过专用线缆测试仪进行测试设备故障设备端口硬件故障——更换设备判断方法：尝试性操作，需二维检测设备IOS存在缺陷——更新IOS判断方法：与800二线工程师联系后进行尝试性操作38第三十八页，共四十三页。以太网硬件故障排查-接口能UP，但传输慢（续）链路协商故障两端设备接口链路双工速率协商存在兼容性问题——强制两端链路的双工与速率判断方法：尝试性操作两端设备接口流控协商存在问题——开启/关闭流控判断方法：尝试性操作人为故障网络中存在异常流量判断方法：抓获网络报文进行分析39第三十九页，共四十三页。附：以太网接口异常流量信息解释对照表Undersize:长度小于64字节，校验和正确的报文Oversize:帧超长且校验和正确的报文Collisions:冲突帧Fragments:长度小于64字节，校验和错误的报文Jab