以太网与VLAN技术(技术版)完整版

技术基础

以太网与VLAN技术学习目标掌握局域网定义了解以太网基础技术了解VLAN技术

学习完本课程，您应该能够：汇报提纲以太网技术基础VLAN技术基础局域网定义局域网是一种互联各种设备的通信网络，并在这些设备间提供信息交换的途径。局域网同其他数据网络的主要区别：覆盖范围通常的范围是一座/一组大楼，或者是一个园区。地理范围的不同，技术解决方案也随之不同。所有权和控制权通常局域网由互联设备的组织所拥有。因此，局域网是由用户投资建设并管理维护的。速率和成本的差别一方面，局域网内部数据的速率通常高于城域网或广域网；另一方面，局域网用户获得和使用某速率的成本远低于城域网/广域网。传统以太网以太网最初是基于同轴电缆的。网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质，即共享介质。同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵循CSMA/CD规则来保证网络的正常通讯。发送监听监听监听CSMA/CD：载波监听多路访问/冲突检测载波监听：发送之前的检测多路访问：一点发送，全“线”接受冲突检测：发送过程中的检测回退：检测到冲突后的处理以太网帧格式DA：目的MAC地址SA：源MAC地址Type：类型FrameLoad：有效数据FCS：帧检测序列MAC/物理地址MAC地址是48bit二进制的地址，华为产品前3个字节是0x00E0FC。如：00-e0-fc-00-00-06；单播地址、多播地址和广播地址。单播地址：第一字节最低位为0：00-e0-fc-00-00-06；多播地址：第一字节最低位为1：01-e0-fc-00-00-06；广播地址：48位全1：ff-ff-ff-ff-ff-ff00e0.fc01.2345厂商编号序列号24bits24bits00e0.fc01.2345RomRam以太网帧承载的数据类型目的地址源地址类型数据0800IP数据包0806ARP请求/应答8035RARP请求/应答IPARPRARP46-1500662222传统(共享式)以太网设备：HUBHUB工作模型HUBPCPC传统HUB的工作过程我是土豆地瓜请回话土豆，土豆我是地瓜传统HUB的冲突域与广播域冲突域广播域传统以太网的缺陷传统的以太网在主机数目较多的情况下，性能受到严重影响：网络中个别主机的故障，会影响所有主机的通讯。多台主机在同时试图发送数据时，会使得网络冲突严重，致使网络利用率大大降低。以太网所采用的CSMA/CD技术，保证了将信道因冲突而产生的浪费缩减到最小，但不能保证网络高负荷时的传输效率。某台主机发送的广播报文，会被网络中所有主机接收；在广播报文较多的情况下，网络性能受到严重影响。广播风暴更会使得网络崩溃。并非所有的广播报文都是无用的，ARP请求、NETBIOS的名字请求，都是有用的和必须的。交换式以太网强烈的市场需求推动了交换式以太网的发展用户迫切希望能够独享更高的带宽需要找到解决冲突和广播泛滥的方法交换式以太网平时网络中所有的主机都不连通，当主机需要通信时，通过交换设备连接对端主机，完成后断开。交换设备包括：交换式集线器和交换机。使用交换设备组网，物理上和逻辑上均为星型结构。交换式以太网的优势扩展了网络带宽分割了网络碰撞域，使得网络冲突被限制在最小的范围内交换机作为更加智能的交换设备，能够提供更多用户所要求的功能：优先级、虚拟网、远程检测……交换式以太网设备：Bridge/SwitchBridge/Switch工作模型Bridge/SwitchPCPC交换机接收网段上的所有数据帧；交换机利用接收数据帧中的源MAC地址来建立内部的MAC地址表；交换机在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物理端口，如果找不到，就向所有的端口发送；如果目的MAC地址所在物理端口与该数据帧的接收端口相同，该数据帧将被交换机过滤；交换机向所有端口转发广播帧；Bridge/Switch工作原理MAC地址所在端口MACA1MACB1MACC2MACD2传统Switch的工作过程我是土豆地瓜请回话土豆，土豆我是地瓜哦，1口连的设备叫土豆4口连的设备叫地瓜，它要找土豆，而1口连的设备叫土豆，OK！传统Switch的冲突域与广播域冲突域广播域交换式以太网的技术发展随着交换式以太网技术的出现和不断发展，局域网的性能发生了质的飞跃。每一项新技术的涌现，都使得以太网向着高性能、高可靠性、高灵活度、易于管理的目标向前跨越一大步。虚拟网(VLAN)

信息流优先级组播三层交换远程检测RMON

生成树协议(SpanningTreeProtocol)

千兆以太网汇报提纲以太网技术基础VLAN技术基础VLAN的产生原因－广播风暴……广播通过路由器将网络分段……广播路由器通过VLAN划分广播域广播域1VLAN10广播域3VLAN30市场部工程部财务部广播域2VLAN20限制广播域，抑制广播报文隔离用户，保证网络安全虚拟工作组，超越传统网络的工作组方式基于端口的VLAN主机A主机B主机C主机D以太网交换机VLAN表端口所属VLANPort1VLAN5Port2VLAN10…………Port7VLAN5…………Port10VLAN10Port1Port2Port7Port10基于MAC地址的VLANVLAN表MAC地址所属VLANMACAMACBMACCMACDVLAN10VLAN5VLAN10VLAN5主机A主机B主机C主机D以太网交换机MACAMACBMACCMACD基于协议的VLANVLAN表协议类型所属VLANIPX协议IP协议……VLAN5VLAN10……主机A主机B主机C主机D以太网交换机使用IPX协议运行IP协议使用IPX协议运行IP协议基于子网的VLANVLAN表IP网络所属VLANIP1.1.1.1/24IP1.1.2.1/24……VLAN5VLAN10……主机A主机B主机C主机D以太网交换机1.1.1.51.1.2.881.1.1.81.1.2.99IEEE802.1Q概述VLAN的帧格式DASATypeDataCRC标准以太网帧DASATypeDataCRCtagTPIDPriorityCFIVLANIDTCI带有IEEE802.1Q标记的以太网帧VLAN发展----VLAN与二层交换MAC端口MAC端口VLAN一个交换机内的VLAN报文转发AccessLink和TrunkLink接入链路干道链路跨越交换机的VLAN报文转发帧在网络通信中的变化VLAN20VLAN10VLAN10VLAN20带有VLAN10标签的以太网帧带有VLAN20标签的以太网帧不带VLAN标签的以太网帧Trunk和VLANVLAN2VLAN3VLAN2VLAN5VLAN3VLAN2VLAN6VLAN6VLAN3VLAN6广播报文发送TrunkLinkVLAN与二层交换----交换规则主机和交换机之间传送的是untagged报文交换机之间用干道链路(Trunk)连接交换机用Tag来标识报文所属的VLAN干道链路上传输的是TaggedFrame不同VLAN之间在二层不能相互通讯VLAN发展----VLAN与三层路由不同VLAN之间是隔离一个VLAN原则上对应一个IP子网(PVLAN，VLAN聚合除外)VLAN之间互通需要三层路由VLAN与三层路由----三层交换机+=每一个VLAN对应一个IP网段，在二层上，VLAN之间是隔离的。不同的IP网段之间的访问要跨越VLAN，可以使用三层转发引擎提供的VLAN间路由功能。三层转发引擎就相当于传统路由器的路由功能，当VLAN之间相互通信时也要，需要在三层交换引擎上分配一个路由虚接口，三层交换机上的路由虚接口与路由器的接口不同，不特定于某个物理端口。在三层交换机上为VLAN指定路由虚接口的操作就是为VLAN指定一个IP地址、子网掩码和MAC地址，MAC地址是由设备制造过程中分配的，在配置过程中由交换机自动配置。+VLANGVRP裁减VLAN1VLAN2VLAN1VLAN1VLAN2VLAN1ABABGVRP实体GVRP实体trunktrunk由于对端只有VLAN1，GVRP协议配置该Trunk链路只传送VLAN1的报文对端新增VLAN2，GVRP协议动态注册VLAN2信息，同时自动配置Trunk链路，允许Trunk链路传送VLAN1和VLAN2的报文VLAN2新增VLAN2的端口PVLAN的引入交换机上存在一个或多个primaryvlan和多个secondaryvlan。一个primaryvlan包含几个secondaryvlan，对于上层交换机只能见到primaryvlan。一个primaryvlan就是一个IP子网，即同一个primaryvlan中包含的所有secondaryvlan处在同一个子网中，节省了vlan资源。S3026accessaccessaccessaccessS2016AS2016BPVLAN的配置举例S3526e0/7e0/8e0/9e0/9e0/1e0/2e0/3e0/4VLAN1VLAN2VLAN3VLAN5S2008AS2008BVLAN4VLAN6VLAN的划分VLAN1作为缺省VLAN保留，VLAN2～VLAN100用作对园区网络设备的管理VLAN；VLAN101～VLAN200VPN用户预留；VLAN201~VL