WiMAX解决方案数通基础知识-以太网二层基础知识

移动网验证部WiMAX解决方案数通根底知识

－以太网二层根底知识2024/6/2目录二层转发VLANSTP生成树镜像端口抓包端口聚合光口自协商二层转发历史：原始的Hub无法隔离播送，Hub没有MAC地址学习功能，二层的特性需要终端来处理。Hub的缺点：1.无法隔离播送域2.报文在所有端口播送，平安性较差3.终端需要担负二层的功能，例如MAC地址甄别，性能不高Page3二层转发冲突域广播域假设A与B要进行通信，A发送的数据报文，Hub在所有UP的端口进行播送，这样所有端口都收到一份数据，接收端需要进行二层分析，如果目的MAC地址是自己的MAC地址，再把报文交到三层处理使用Hub，不需要做端口镜像配置，可以抓到所有用户的交互流量Page4二层转发MAC地址MAC地址是48bit二进制的地址，如：00-e0-fc-00-00-06MAC地址分类：单播地址、多播地址和播送地址单播地址：第一字节最低位为000-e0-fc-00-00-06多播地址：第一字节最低位为101-e0-fc-00-00-06播送地址：48位全1ff-ff-ff-ff-ff-ff这些不同种类的MAC地址大家有没有见过？Page5一、多播MAC地址〔网络控制协议：STP协议、VRRP、OSPF、ISIS路由协议〕二、播送MAC地址〔播送报文，ARP〕三、单播MAC地址〔用户流量〕Page6二层转发MAC地址转发流程：1.交换机接收网段上的所有数据帧；2.利用接收数据帧中的源MAC地址来建立内部的MAC地址表；3.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网桥向所有端口转发播送帧交换机解决了Hub播送所有流量的问题，并且具有MAC层的识别功能，提高了客户端的性能。解决了新的问题，又来了问题！一个交换机的所有端口在一个播送域，如何来隔离播送域过大的问题?Page7二层转发交换机的MAC特性1.MAC地址自学习2.MAC地址老化mac-addressagtime503.MAC地址静态配置mac-addrssstatic00e0-fc11-1111GigabitEthernet0/0/34.MAC地址过滤mac-addressblackhole00e0-fc11-1115.播送抑制mac-tablelimitGigabitEthernet0/0/310交换机解决了Hub播送所有流量的问题，并且具有MAC层的识别功能，提高了客户端的性能。解决了新的问题，又来了问题！一个交换机的所有端口在一个播送域，如何来隔离播送域过大的问题?Page8VLANVLAN的概念VLAN〔VirtualLocalAreaNetwork〕即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的技术。VLAN标签格式问题：一个交换机最多能配置多少vlan?为什么?Page9VLAN交换机划分Vlan的方法：1.按照端口划分2.基于MAC地址划分端口的vlan属性Access端口只能属于一个vlan发送和接收报文不带vlan标签，内部转发带vlan标签Trunk端口属于多个vlan发送和接收报文带vlan标签，内部转发带vlan标签播送报文只能在同一个vlan下的所有端口进行播送，vlan的到来解决了前面的问题Page10VlanVLAN10VLAN10VLAN20VLAN20VLAN20标签报文VLAN10标签报文无标签报文0018-82f8-983c10GigabitEthernet0/0/46dynamic0/00018-82a8-983c20GigabitEthernet0/0/46dynamic0/0MACAddressVLAN/VSIPortTypeLspPage11STP生成树VLAN10在交换机组网应用时，各个交换机下面客户端需要互相访问，但是交换机成环以后，同一vlan的播送报文会成环，大量播送报文的处理会造成交换机CPU陡升，性能下降为了防止这种情况，STP生成树协议应运而生VLAN10VLAN10VLAN10消除环路：通过阻断冗余链路来消除网络中可能存在的路径回环。链路备份：当前活动路径发生故障时，激活冗余备份链路，恢复网络连通性。STP的作用Page12STP生成树通过在交换机之间传递一种特殊的协议报文——BPDU〔在IEEE802.1D中这种协议报文被称为“配置消息”〕来确定网络的拓扑结构。配置消息中包含了足够的信息来保证交换机完成生成树计算。Page13STP生成树STP协商需要知道的几个概念：1.根桥、指定桥2.根端口、指定端口、Block端口VLAN10VLAN10VLAN10根桥指定桥指定桥指定端口指定端口根端口指定端口根端口Block端口根桥就是“网桥ID(桥优先级+桥ID)”最优的桥，当STP的拓扑结构稳定之后由根桥负责每2秒〔HelloTime〕向树中所有的网桥发送配置BPDU报文，其他网桥接收并转发。根端口即去往根桥路径最近的端口，这个最近的衡量是靠RootPathCost来判定的。有关PathCost的计算，是每当一个端口收到一个BPDU后，会在该BPDU所指示的PathCost上加上该端口的PortPathCost〔这是可以人为配置的〕。比较累计RootPathCost最小的端口就是根端口，如果有两条开销相同的路径，那么就选择桥BID较小的。指定桥就是对下游来说向它转发BPDU报文的桥，一个LAN上除了根桥以外的所有网桥都是指定桥。为什么这么说呢？根据定义而来，指定桥上必定有指定端口〔即使是网络边缘的网桥也有——连接到主机的端口〕，而指定端口就是用来转发BPDU报文的。这里要注意的是拓扑稳定后RootPort是不发送BPDU报文的，虽然它的状态是Forwarding，它只接收BPDU。指定端口：即在一个LAN里面负责转发BPDU的端口，根桥和指定桥上都有它，但根端口只在指定桥上有，同样block端口也只存在于指定桥上。Block端口：即被对方的指定端口抑制的端口，Block端口不转发任何报文，但他接收BPDU，监听网络变化。Page14STP生成树假设SWA,SWB,SWC的桥优先级分别为0，1，2。各链路开销为2，3，6

STP协商过程：1、首先通过各个设备发送BPDU消息，选取根桥2、根桥的所有端口都为指定端口，可以转发报文3、指定桥选取根端口，离根桥最近的端口为根端口4、除根端口，其他端口为指定端口或者Block端口5、Block端口是被对方比下去的端口优先级低Page15镜像端口镜像端口交换机把被镜像的端口进出的数据复制一份到观察端口，观察端口与镜像端口没有vlan区分(即不需要划到一个vlan)常用设备镜像操作：S3528/3900系列：monitor-portethe0/9bothmirroring-portether0/10bothS5352/S9300/NE40observing-port1interfaceGigabitEthernet0/0/15interfaceGigabitEthernet0/0/9portdefaultvlan210port-mirroringtoobserve-port1bothS65/S85mirroring-group1inboundEthernet1/0/1mirrored-toEthernet1/0/2mirroring-group1outboundEthernet1/0/1mirrored-toEthernet1/0/2〔S65有的板子不支持跨板镜像〕Page16端口聚合1.手工聚合2.协议聚合(静态、动态聚合)类型说明特点手工聚合聚合组是人为创建的，系统不会自动生成；无LACP协议；管理方便；没有必要的交互协商，聚合的控制不够准确和有效动态聚合无人工干预，链路聚合组自动配置。如果一组链路能够聚合，那它们就会聚合起来；有LACP协议；即插即用；过于灵活，使用不便静态聚合聚合组和成员链路是采用手工管理；静态聚合组成员端口状态需要协商，随着外部环境的变化而改变；有LACP协议；集成前两者优点，易于管理和使用，能够准确和有效地对聚合进行控制Page17端口聚合使用链路聚合效劳的上层实体把同一聚合组内多条物理链路视为一条逻辑链路(MAC地址学习以逻辑端口为主)增加带宽：线性，可控负载分担负载分担主要以源IP和目的IP或者源Mac和目的Mac为Hash的对象；例如ATAE中的交换板Hash算法可选。源IP和目的IP相与取模(聚合端口的数量)提高可靠性：同组成员彼此动态备份当聚合端口中有一条链路断开后，流量全部走另外一条链路协议控制〔LACP协议〕LACP协议是指两端设备根据协议来选择聚合端口的对应关系

S93OSNPTNPage18光口自协商千兆光模块只有波长为850nm的模块才是多模，其它均为单模。155M光模块的有850nm、1310nm波长的是多模，但1310nm、1550nm波长的模块是单模。应该注意一下1310nm波长的有可能是单模有可能是多模。黄色光纤为单模，红色光纤为多模，另外也有其它颜色的光纤那就只能问人了。Page19光口自协商接口类型接口规格接口类型传输距离中心波长波长范围光发送功率接收灵敏度接收最大光功率1GE多模SC0.5Km850nm830nm~860nm-4dBm~-9.5dBm－13.5dBm

0dBm1GE单模中距SC10Km1310nm1270nm~1355nm-3dBm~-9.5dBm-14.4dBm-3dBm长距离传输是使用以太网光模块吗?路由器与路由器直连能不能组建城市与城市之间的网络?Page20光口自协商类别描述OC3(IR-1)OC3(LR-1)OC3(LR-2)速率155.520Mbit/s接头LC光纤1310nm，单模1550nm，单模

最大传输距离15km40km80km发送波长范围1261to1360nm1263to1360nm1480to1580nm接收波长范围1100to1600nm1100to1600nm1100to1600nmPage21光口自协商按照IEEE802.3标准，千兆以太网光口端口模式有两种：自协商和强制。自协商和强制最根本的区别就是两者在建立物理链路时发送的码流不同，自协商模式发送的是/C/码，也就是配置〔Configuration〕码流，而强制模式发送的是/I/码，也就是idle码流。/C/码和原来我们在电口上经常提到的FLP有什么区别呢？无论是/C/码〔用于千兆光口〕还是FLP脉冲〔用于10/100/1000电口〕都是用来传送协商信息的，不同之处在于，一种是以码流的方式传送协商信息，另外一种是以电脉冲的方式传送协商信息。在IEEE802.3标准上，千兆光口只支持1000M速率。在IEEE802.3标准上，支持两种双工方式：全双工〔full〕和半双工〔half〕。目前绝大多数芯片都只支持full，而不支持half，也就是市场上的绝大多数产品都是只支持全双工的。也有局部芯片full和half都支持，老的交换机产品会full和half都支持，但是在新的交换机上，一般都不会再支持half，因为对于千兆这样高速的信号来说，很少有人会用到或者愿意用half这个功能，而且考虑到市场上绝大多数产品只支持full，从互通角度上，也很少有人会用到half功能。

Page22光口自协商以下分三种情况分别讨论千兆自协商的过程：一、两端都设置为自协商模式。双方互相发送/C/码流，如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配，那么返回给对方一个带有Ack应答的/C/码，对端接收到Ack信息后，认为两者可以互通，设置端口为up状态。二、一端设置为自协商，一端设置为强制。自协商端发送/C/码流，强制端发送/I/码流，强制端无法给对端提供本端的协商信息，也无法给对端返回Ack应答，故自协商端down。但是强制端本身可以识别/C/码，认为对端是与自己相匹配的端口，所以直接设置本端端口为up状态。三、两端均设置为强制模式