以太网基础学习笔记

1.PC机上的cmd命令

ping 192.168.1.100 -t （-t表示持续ping）

route print （查看PC机的路由表）

* ping包可以用wireshark抓取，关键词过滤为icmp协议包，有request与reply。

* ping需要注意PC的防火墙，还要注意ping不通时，检查拓扑网络时，检查ping包发送与接收两个方向的路径是否可行

2.路由器不同于PC，没有缺省网关的概念。

默认情况下，路由器上的路由表只知道直连的路由信息。

加入静态路由表的方法，可指定下一跳的端口或者IP地址：

（1）Router（config）#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 G0/1

（当目的地址为192.168.10.1-254网段时，该数据包的下一跳接口为G0/1端口）

（2）Router（config）#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.20.1

（当目的地址为192.168.10.1-254网段时，该数据包的下一跳地址为192.168.20.1）

3.默认情况下，网关路由的WAN端口禁ping。关闭该路由器的防火墙，就能ping了。

4.关于以太网帧

（1）以太网最小帧是64字节的原因

首先说一下时隙，时隙在一般的数字通信原理中是这样定义的：由各个消息构成的单一抽样的一组脉冲叫做一帧，一帧中相邻两个脉冲之间是时间间隔叫做时隙。

以太网的时隙有它自己的特定意义：

a.在以太网CSMA/CD规则中，若发生冲突，则必须让网上每个主机都检测到。但信号传播到整个介质需要一定的时间。

b.考虑极限情况，主机发送的帧很小，两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻，B开始发送帧。这样，当A的帧到达B时，B检测到了冲突，于是发送阻塞信号。

c.但B的阻塞信号还没有传输到A，A的帧已发送完毕，那么A就检测不到冲突，而误认为已发送成功，不再发送。

d.由于信号的传播时延，检测到冲突需要一定的时间，所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。

这里可以把从A到B的传输时间设为T,在极端的情况下A要在2T的时间里才可以检测到有冲突的存在。

（1）理想情况下，电磁波在1KM电缆的传输时延约为5us(这个数字应该记下来~~~)。

（2）在10Mbps的以太网中有个5-4-3的问题：10Mbps以太网最多只能有5个网段，4个转发器，而其中只允许3个网段有设备，其他两个只是传输距离的延长。按照标准，10Mbps 以太网采用中继器时，连接最大长度为2500米。

那么在理想的情况下，时隙可以为2500/1000*5*2us=25us，但是事实上并非如此简单，实际上的时隙一定会比25us大些，比如中继转发延时等干扰。IEEE将10M以太网的时隙定义为512比特时，即51.2us。

对于10Mbps以太网来说，10Mb/s*51.2us=512bit，所以一般说的512bit时隙长度就是这样来的。这个长度为512/8=64字节，即最小帧长度64字节。以太网在发送数据时，如果

在前面64字节没有发生冲突的话，那么后续的数据就不会发生冲突，以太网就认为这个数据的发送是成功的。

（2）100Mbps和1000Mbps以太网的时隙

100Mbps以太网的时隙仍为512位时，以太网规定一帧的最小发送时间必须为5.12μs。

1000Mbps以太网的时隙增至512字节，即4096位。

（3）帧间间隔与前导符的概念:

MAC子层的标准还规定了帧间最小的间隔是9.6us,相当于96bit的发送时间,就是说一个主机在检测到总路线开始空闲后,还要等待9.6us才能发送数据.这样做是为了使刚刚收到的数据帧的主机的接收缓存来得及清理,做好接收下一帧的准备。这便是12个字节的帧间隔的由来（Inter frame gap）。

还有8个字节的preamble是什么呢？好吧，preamble是8字节的前导符，作用在于告诉监听设备数据将要到来。

（4）线速的意义。

以一台百兆交换机为例，使用仪表，接到交换机的两个端口上，设定测试仪表上的两个端口互发64字节大小的数据包，测试时间两分钟，然后我们来再看最后测试数据，在最终的测试结果中，有一项是包转发率（fps），记录了端口每秒转发的数据包数，由于链路的吞吐量是一定的，那么大数据包的转发率会比小数据包的转发率要小。在这里64字节显示的是148,809。那现在我们可以利用这个数据来计算交换机一个端口实际处理数据包的带宽大小，计算方法是：148,809×64（字节）×8（1Byte=8bit）=76,190,208≈76Mbps，通过以上的计算，我们看到实际上只有76Mbps的带宽用来实际处理数据。其他带宽都干吗去了？

在以太网中，每个帧头都要加上了8个字节的前导符，前导符的作用在于告诉监听设备数据将要到来。然后，以太网中的每个帧之间都要有帧间隙，即每发完一个帧之后要等待一段时间再发另外一个帧，在以太网标准中规定最小是12个字节，然而帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大，在这里我用了最小值。每个帧都要有20个字节的固定开销，现在我们再来算一下交换机单个端口的实际吞吐量：148,809×（64+8+12）×8≈100Mbps，我想我说到这里大家已经明白我的意思了，交换机端口链路的"线速"数据吞吐量实际上只有76Mbps，另外一部分被用来处理了额外的开销，这两者加起来才是标准的百兆或者千兆。

根据以上的计算方法，我们也可以倒推出来千兆、百兆交换机单个端口链路64字节以及其他字节数据包下的线速包转发率，例如：百兆交换机的一个端口的线速包转发速率为：100Mbps÷8÷（64＋8＋12）=0.1488Mpps，那么千兆交换机的单个端口线速包转发速率就应该是乘以10的关系，数值就应该是1.488Mpps。

以上这个Mpps是网络设备吞吐使用的一个计量单位，即million packet per second（百万包/秒），指包转发率（也就是端口吞吐量