以太网原理通俗易懂图文说明PPT课件

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
• 但VLAN技术也有缺点:
• 使用VLAN来划分网络后,网络的效率提高不少,可是本来不需要相互 访问的两个部门,现在又要少量的访问需求,该怎么办到呢?
我有个办法,你看行吗—— 让VLAN只限制 广播报文,不限制单播报文!
第28页/共44页
解决办法(一)
解 决办法 (一)
使用路由器连接不同的VLAN
成固定的?
第4页/共44页
以太网帧结构
DMAC SMAC Length/T DATA/PAD
FCS
Ethernet_II 802.3
Length/Type值
含义
Length/T > 1500 代表了该帧的类型 Length/T <= 1500 代表了该帧的长度
第5页/共44页
以太网原理---CSMA/CD
( L2+路 由 器 ) 模 式的缺 陷
1.需要多个设备,组网复杂; 2.VLAN间通信通过路由器完成; 3.路由器价格昂贵,速率较低。
LANSwitch单个100M端 10.110.10.0
口64字节包转发能力 148,810pps
工程部 VLAN
10.110.20.0
市场部 VLAN
传统路由器整机64字节包 转发能力通常< 100,100pps
共享式以太网传输介质
共 享式以 太网传 输介质
10Base5:粗同轴电缆(5代表电缆的字段长度是500米)
10Base2:细同轴电缆(2代表电缆的字段长度是200米)
• 在共享式以太网之时,使用一种称为抽头的设备建立与同轴电缆的连接。须 用特殊的工具在同轴电缆里挖一个小洞,然后将抽头接入。此项工作存在一 定的风险:因为任何疏忽,都有可能使电缆的中心导体与屏蔽层短接,导致 这个网络段的崩溃。同轴电缆的致命缺陷是:电缆上的设备是串连的,单点 的故障可以导致这个网络的崩溃。
第19页/共44页
三种交换模式
三 种交换 模式
• Cut-Through: • 交换机接收到目的地址即开始转发过程 • 延迟小 • 交换机不检测错误
• Store-and-Forward: • 交换机将全部内容接收才开始转发过程 • 延迟大 • 交换机检测错误,不会有错包
• Frag-free: • 交换机接收完数据包的前64字节(一个最短帧长度),然后根据头信息 查表转发。 • 结合了直通方式和存储转发方式的优点。
4.向所有端口转发广播帧和多播帧(不包括源端口)。
第18页/共44页
你知道为什么有这样的限 制吗?
正确答案
正 确答案
从这个端口接收的报文,肯定被这个端口所在的网段已 知,所以没有必要从这个端口再发送一遍。
不仅仅是没有必要的问题,而是一定不能再发送,因为这 样一个报文会在网段中出现两次。造成严重错误
第25页/共44页
课程内容
第一章 以太网基本概念 第二章 HUB和L2交换机出现 第三章 VLAN和L3交换机出现 第四章 GE/10GE以太网出现
第26页/共44页
VLAN的起源——基于端口分组
VLAN的 起 源 ——基 于 端 口 分 组
解决广播泛滥问题的主导思想:将没有互访需求的主机隔离开
习得到的,而是通过IGMP窥探,CGMP等
协议获得的。
第15页/共44页
MAC地址 MACA MACB MACC MACD
所在端口 1 1 2 2
基于目的地址转发
MACD MACA
......
端口1
基 于目的 地址转 发
MAC地址 MACA MACB MACC MACD
所在端口 1 1 2 2
MACD MACA
引入
• 我们知道局域网包含以太网,令牌环和令牌总线等等, 这些技术当中以太网技术以其简明高效的特点逐渐占 据了主导地位,所以以下课程单独讲以太网技术。
第1页/共44页
学习目标
学习完本课程,您应该能够:
• 描述以太网的基本概念 理解以太网常见的几种设备和理解交
换机的工作过程 理解VLAN和L3交换机的工作原理 描述以太网当今的发展趋势和千兆以
太网
第2页/共44页
课程内容
第一章 以太网基本概念 第二章 HUB和L2交换机出现 第三章 VLAN和L3交换机出现 第四章 GE/10GE以太网出现
第3页/共44页
以太网的MAC地址
以 太 网 的 MAC地 址
00e0.fc39.8034
1.M A C地址有4 8位,但它通常被表示为12位的点分十六进制数。
路由算法
包转发率
成本 对路由变化的适应能力
二层交换
路由器
三层交换机
非常丰富,几乎可以支持所 有通信端口
主要以CPU加软件实现为主 。
最长匹配


比较单一,主要支持以太网
由硬件ASIC实现转发
第一包路由,以后做精确匹 配
高(命中)或者更低(没命 中) 低


不支持
支持
第35页/共44页
二个问题
二 个问题
• 2.制作简单;
• 3.收发使用不同的线缆;
• 4.逻辑拓扑依旧是总线的,但物理拓扑变为星形;
星形的物理拓扑是如何实现的?——
第9页/共44页
传统以太网连接设备HUB
传 统 以 太 网 连接设 备HUB
HUB设备工作模型:
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
HUB
物理层
物理层
注意:HUB仅仅是物理上第的10连页/接共设44页备。
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
二层交换机
链路层 物理层
第14页/共44页
链路层 物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
基于源地址学习
A
分段1
PORT1
基 于源地 址学习
分段2
C PORT2
交换机
D
B
交换机典型应用
注意:
多播情况下,CAM表项的建立不是通过学
• 在局域网中引入三层交换: • 能够更加经济的替代传统路由器。
第33页/共44页
三层交换机的应用
三 层交换 机的应 用
• 三层交换机特别适合下面这样的组网 • 几乎全以太网接口 • 路由比较稳定,变化比较少
第34页/共44页
低端的路由器和L3的区别
低端的路由器和L3的区别
项目 端口类型
转发实现途径
• 全双工和L2带来了以太网两次重大飞跃,彻底解决了困扰以太网 的冲突问题,极大的改进了以太网的性能。并且以太网的安全性 也有所提高。但以太网存在如下缺点:
• 1. 广播泛滥 • 2. 安全性仍旧无法得到有效的保证
其中广播泛滥严重是L2以太网的主要缺点
为什么使用L2会在一定程度上 提高以太网的安全性?
第20页/共44页
全双工简述
全 双工简 述
• 1.实现全双工的物质保证 • 2.全双工对以太网技术的影响 • 3.支持全双工的设备
第21页/共44页
自动协商
双工方式 全双工 半双工
运行速率 10M 100M 1000M 10G
第22页/共44页
协商原则
运行速率 100M 10M
双工模式 全双工 半双工
10.110.10.0
工程部 VLAN
SWITCH
10.110.20.0
市场部 VLAN
前提:VLAN和IP子网间是一 对一的关系
10.110.30.0
销售部 VLAN
缺点:每个VLAN需要占用一个路由器的端口; 不同VLAN中的主机第2需9页配/共置4不4页同的缺省网关
解决办法(二)---单臂路由
销售部 VLAN
什么是三层交换机
什 么是三 层交换 机
• 在逻辑上,三层交换和路由是等同的,三层交换的过程就是IP报文选路的过 程。
• 三层交换机与路由器在转发操作上的主要区别在于其实现的方式: • 三层交换机通过硬件实现查找和转发; • 传统路由器通过微处理器上运行的软件实现查找和转发; • 三层交换机的转发路由表与路由器一样,需要软件通过路由协议来建立 和维护。
• 为什么L3不增强对路由变化的适应能力? • 答:必须使用更昂贵的CUP,成本增高。
• 为什么路由器不使用L3的硬件转发? • 答:广域网路由太多,且不固定,CACHE命中率太低。
第36页/共44页
L3交换机仍有不足之处
L3交 换 机 仍 有 不足 之处
• L3交换机仍有不足之处:
第12页/共44页
由HUB组建以太网的实质
由 HUB组 建 以 太 网 的实质
• 实际上网络中由HUB组建以太网,仍然存在以下缺陷: • 冲突严重; • 广播泛滥; • 无任何安全性。
由HUB组建以太网,依然是一种共享式以太网。
第13页/共44页
L2工作模型
L2工 作 模 型
(BRIDGE/以太网交换机/L2) 设备工作模型:
......
端口2
第16页/共44页
二层交换机原理
二 层交换 机原理
• 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(源地址自学习),使 用地址老化机制进行地址表维护;
• 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(除接收帧的端口);
解 决 办 法 ( 二)---单 臂路 由
使用支持VLAN属性的路由器连接不同的VLAN
前提:VLAN和IP子网间是一 对一的关系
10.110.10.0
工程部 VLAN
10.110.20.0
市场部 VLAN
SWITCH
第30页/共44页
10.110.30.0
销售部 VLAN
(L2+路由器)模式的缺陷
2.M A C地址全球唯一,由 I E E E对这些地址进行管理和分配。每个地址由两部
分组成,分别是供应商代码和序列号。其中前2 4位二进制代表该供应商代码。
剩下的24位由厂商自己分配。
3.如果48位全是1,则表明该地址是广播地址。
4.如果第8位是1,则表示该地址是组播地址。
你知道为什么IP地址 不像MAC地址一样做
• 向所有端口转发广播帧和多播帧。
第17页/共44页
上述原则中存在三处严重的错 误,你知道是什么吗?
正确答案
正 确答案
1.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MAC地址表(源地址自学习),使用地址 老化机制进行地址表维护;
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(不包括源端口);如果找不到,就向所有的端口发送(不包括源端 口);
运行速率 100M 10M
双工模式 全双工 半双工
第23页/共44页
广播域
广 播域
LAN
冲突域
LAN
冲突域 SWITCH
广播域
LAN
冲突域
LAN
冲突域
LAN
冲突域
L2对所接收到的数据帧根据MAC地址进行二层转发,冲突域被限 制到了一个端口上。但是无法限制广播域的大小。
第24页/共44页
全双工和L2交换机的缺点
以 太 网 原 理 ---CSMA/CD
• CS: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。
冲突的检测: 由于两个站点同时发送信号,经过叠加后,会使线路上电压的摆动值超 过正常值一倍。据此可判第6断页冲/共突44页的产生。
10.110.30.0
销售部 VLAN
SWITCH
第31页/共44页
解决办法(三)
解 决办法 (三)
将路由器和交换机合成一个设备--三层交换机
前提:VLAN和IP子网间是一 对一的关系
10.110.10.0
工程部 VLAN
10.110.20.0
市场部 VLAN
SWITCH
第32页/共44页
10.110.30.0
10.110.10.0
10.110.20.0
10.110.30.0
工程部
市场部
销售部
12
5
SWITCH
89
实现简单,但只能适用于一台交换机
第27页/共44页
VLAN技术的优点和缺点
VLAN技 术 的 优 点 和 缺 点
• VLAN技术成功的解决了广播问题,并且使以太网的安全性有了进一步的提 高,此时的以太网技术趋于完美。
第7页/共44页
课程内容
第一章 以太网基本概念 第二章 HUB和L2交换机出现 第三章 VLAN和L3交换机出现 第四章 GE/10GE以太网出现
第8页/共44页
从同轴电缆到双绞线
从 同轴电 缆到双 绞线
• 80年代末期,非屏蔽双绞线(UTP)出现,并迅速得到广泛的应用。UTP的巨大优势在于:
• 1.价格低廉;
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
所有的HUB都是半双工的
所 有 的 HUB都 是 半 双工的
HUB设备工作原理:
1
IN
2
OUT
3பைடு நூலகம்
OUT
4
OUT
5
OUT
HUB仅仅改变了以太网的物理拓扑
第11页/共44页
冲突域
冲 突域
LAN
LAN
LAN
HUB
LAN
LAN
HUB对所连接的LAN只做信号的中继,所有的物理设备构成了一个冲突域。
相关文档
最新文档