以太网设备硬件入门

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背板带宽
• 背板带宽
– 线卡插槽和背板之间的接口带宽 – 背板设计时决定的参数 – 一般用于衡量箱式交换机的背板
• 背板的衡量标准
– 背板带宽大于等于“线卡交换容量*线卡数量*2” 时,可实现全双工无阻塞转发数据
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面向十万兆平台的交换机由来
• S8610计算例
– 背板:3.2T(设计时决定) – 线卡数量:8 – 每线卡最大交换容量=3.2T/8/2=0.2T – 100G接口要求的交换容量=0.1T*2=0.2T – 每线卡至少可以保证1个100G接口的全双工无 阻塞转发
– 568B
• 橙白--1,橙--2,绿白--3,蓝--4,蓝白--5,绿--6,棕白--7, 棕—8
– 568A
• 绿白--1,绿--2,橙白--3,蓝--4,蓝白--5,橙--6,棕白--7,棕-8
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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
常见以太网设备接口-XENPAK
• XENPAK接口
– 传输标准:10,000M – 连接XENPAK模块(逐渐被淘汰)
XENPAK接口
• 常用 XENPAK 模块 10GBASE-SR 多模光纤 300M
10GBASE-LR 10GBASE-ER 多模光纤 单模光纤 单模光纤 300M 10KM 40KM
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常见以太网设备接口-SFP
• SFP接口( Small Formfactor PluggableSFP )接口
– 传输标准:1,000M – 连接Mini-GBIC模块
• 常用 Mini-GBIC Mini-GBIC-GT 双绞线 模块 100M
Mini-GBIC-SX
Mini-GBIC-LX Mini-GBIC-ZX-50 Mini-GBIC-ZX-80
模块型号
介质类型
传输距离
接口类型 RJ-45
多模光纤
多模光纤 单模光纤 单模光纤 单模光纤
550M
550M 10KM 50KM 80KM
LC
LC LC LC LC
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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
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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 • 光纤跳线颜色分类
– 黄色:单模光纤 – 橙色:多模光纤
• 光纤跳线连接器分类
– – – – SC-FC LC-ST LC-LC ……
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光纤接口类型
• SC
• LC • ST • FC • MT-RJ(淘汰)
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光电转换器
• 概述
10/100M 10/100/1000M
扩展模块
• 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
扩展插槽
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常见以太网设备接口-GBIC
GBIC接口 • GBIC接口( Giga Bitrate Interface Converter )
16芯多模光缆
500 米或LC – 设备一侧接口类型多为 SC – 终端盒一侧多为ST或FC
光纤跳线
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课程内容
• • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 以太网传输介质 常见以太网设备接口 以太网硬件规范 以太网硬件故障排查
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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
• 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)
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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(packet per second)
• 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 96比特 64比特 6字节 6字节 – 同步信号:64/8=8字节
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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
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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
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双绞线标准
• CAT-1/2/3/4
– 1/2/3/4类双绞线,目前已淘汰
• CAT-5
– 5类双绞线,可用于100M以太网传输
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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 复用接口 – 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
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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
• 无线传输介质
– 空气
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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。
– 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
1U 19英寸 19英寸
2U
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PoE
• 概述
– Power Over Ethernet,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
• 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
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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
• 图例
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– 10/100M网络使用1、3、2、6传输数据 水晶头铜片面 – 1000M网络使用全部8根线缆传输数据向自己且向上
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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
– 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
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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
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光纤连接
• 互连示意图
接口类型SC 或LC 光纤终端盒 接口类型多为 ST或FC 双绞线
10GBASE-LR-XFP 10GBASE-ER-XFP 多模光纤 单模光纤 单模光纤
模块型号
介质类型 传输距离 接口类型 300M 300M 10KM 40KM LC LC LC LC
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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
课程内容
• • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 以太网传输介质 常见以太网设备接口 以太网硬件规范 以太网硬件故障排查

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IEEE 802.3af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。
• 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-7
– 7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
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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
以太网硬件入门
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
课程内容
• • • • 第一章 第二章 第三章 第四章 以太网传输介质 常见以太网设备接口 以太网硬件规范 以太网硬件故障排查
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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)
模块型号
介质类型 传输距离 接口类型 SC SC SC SC
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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
常见以太网设备接口-XFP
• XFP接口
– 传输标准:10,000M – 连接XFP模块
XFP接口
• 常用 XFP模块 10GBASE-SR-XFP 多模光纤
帧间隙
2字节 46—1500字节 4字节
同步信号 DMAC SMAC TYPE/LEN 以太网802.3的帧结构
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交换Βιβλιοθήκη Baidu量
• 交换容量
– 网络设备接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞 吐的最大数据量 – 网络设备设计时决定的参数 – 一般用于衡量盒式交换机或箱式交换机整机转发能 力
• 交换容量的衡量标准
– 盒式交换容量大于等于“端口速率 * 端口数量 * 2” 时,可实现全双工无阻塞转发数据 – 箱式交换机整机交换容量等于“线卡交换容量 * 线 卡数量”
– 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
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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Endpoint PSE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。
– 传输标准:1,000M – 连接GBIC模块(逐渐被淘汰)
模块型号 介质类型 传输距离 • 常用 GBIC 模块 GBIC-GT GBIC-SX 双绞线 100M 550M 550M 10KM 多模光纤 多模光纤
接口类型 RJ-45 SC SC SC
GBIC-LX
单模光纤
注:1.上表中GBIC-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。
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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
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Auto MDI/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
– 所有交换机 – 绝大部分路由器(RSR20-14的F0/2接口不支持)
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直通双绞线与交叉双绞线图例
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