#CCNA思科网络技术学院教程-第5章-以太网基课件.ppt

1、 1999, Cisco Systems, Inc. 2-1章章以太网基础以太网基础主要内容主要内容讨论以太网的运行方式，介绍了冲突域讨论以太网的运行方式，介绍了冲突域和广播域，及用于网络分段的设备和广播域，及用于网络分段的设备 。5.1 以太网以太网 Ethernet介绍介绍1、以太网基于、以太网基于IEEE802.3标准标准2、表示法、表示法以太网以太网 ，如，如 10BASE-T快速以太网快速以太网 ，如，如 100BASE-TXG比特以太网比特以太网 ，如，如 1000BASE-FX10 G比特以太网，如比特以太网，如 10GBASE-LR3、 基带基带 baseband 和和 宽带宽

2、带 broadband 5.1 以太网以太网 Ethernet介绍介绍4 、比特率和波特率、比特率和波特率 bps （比特每秒）（比特每秒） pps（包每秒）（包每秒）5、单工、双工、半双工、单工、双工、半双工6、 MAC 寻址寻址 硬件地址、硬件地址、NIC地址、第地址、第2层地址、以太网层地址、以太网地址，地址，48位，标识硬件唯一地址位，标识硬件唯一地址7、自动协商（、自动协商（auto negotiation）5.2 以太网工作原理以太网工作原理 以太网使用以太网使用CSMA/CD访问方法，先侦听后传访问方法，先侦听后传输。是基于竞争机制的输。是基于竞争机制的。5.3 以太帧以太帧Da

3、taSource addFCSLengthDest addVariable26640000.0C xx.xxxxVendor assignedIEEE assignedMAC Layer - 802.3PreambleEthernet II uses “Type” here and does not use 802.2.MAC Address8# Bytes1、帧格式、帧格式5.3 以太帧以太帧2、错误帧、错误帧长帧长帧 long frame，超过，超过1518字节字节短帧短帧 short frame，少于，少于64字节字节FCS错误，劣质线缆或接口故障引起错误，劣质线缆或接口故障引起幽灵幽灵

4、 Gost，可能是噪声引起，可能是噪声引起3、广播帧和多播帧、广播帧和多播帧单播（单播（unitcast），即一对一的发送。），即一对一的发送。广播（广播（broadcast），广播即一对所有。），广播即一对所有。例：广播帧将其目的地址写为：例：广播帧将其目的地址写为：FF-FF-FF-FF-FF-FF，即所有位都是，即所有位都是1。 组播（组播（multicast），即一对一组。），即一对一组。例：生成树协议的多播帧目的地址例：生成树协议的多播帧目的地址 01-80-C2-00-00-00 5.4 冲突域和广播域冲突域和广播域1、冲突和冲突域、冲突和冲突域 共享引起冲突。共享引起冲突。 以太

5、网中竞争同一带以太网中竞争同一带宽的节点集合构成冲突宽的节点集合构成冲突域。域。 扩大冲突域设备：扩大冲突域设备： 集线器（集线器（Hub）和中）和中继器继器2、解决冲突的问题、解决冲突的问题交换机可以隔开冲突域，大大提高网络的效率交换机可以隔开冲突域，大大提高网络的效率。 3、网桥和交换机、网桥和交换机 OSI模型的第二层设备，使用模型的第二层设备，使用MAC寻址。寻址。 网桥隔开冲突域。网桥隔开冲突域。 交换机可以看作多个网桥组成。交换机可以看作多个网桥组成。 通信使用广播。通信使用广播。 连接的网络处在同一个广播域里。连接的网络处在同一个广播域里。 广播域的尺寸建议小于广播域的尺寸建议小

6、于500个主机个主机4、广播域、广播域 广播域（广播域（broadcast domain）是由第）是由第2层层设备所连接的一组冲突域。设备所连接的一组冲突域。 三层设备基于三层设备基于IP转发数据包，可以分割广转发数据包，可以分割广播域。如路由器、三层交换机。播域。如路由器、三层交换机。 Each segment has its own collision domain All segments are in the same broadcast domainData LinkSwitches and Bridges Operate at Data Link LayerOR1231245.5

7、以太交换技术以太交换技术1、交换机原理、交换机原理通过端口学习通过端口学习MAC地址地址建立建立MAC地址表地址表将接收的帧经过过滤处理后转发将接收的帧经过过滤处理后转发 交换机如何学习主机位置交换机如何学习主机位置 开始交换机的开始交换机的MAC地址表是空的地址表是空的 MAC 地址表地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3ABCD交换机如何学习主机位置交换机如何学习主机位置 工作站工作站A向工作站向工作站C发送数据帧发送数据帧 交换机将交换机将E0端口和帧的源地址即工作站端口和帧的源地址即工作站A

8、的的MAC地址写入表中地址写入表中 由于不知道工作站由于不知道工作站C在何处，所以向其他的端口复制转发（又称泛射）在何处，所以向其他的端口复制转发（又称泛射） MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E0E1E2E3DCBA交换机如何学习主机位置交换机如何学习主机位置 Station D sends a frame to station C Switch caches station D MAC address to port E3 by learnin

9、g the source Address of data frames The frame from station D to station C is flooded out to all ports except port E3 (unknown unicasts are flooded)MAC address table0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0: 0260.8c01.1111E3: 0260.8c01.4444E0E1E2E3DCAB交换机如何过滤数据帧交换机如何过滤数据帧 Station A s

10、ends a frame to station C Destination is known, frame is not flooded E0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3XXDCABMAC address table广播和多播帧广播和多播帧 Station D sends a broadcast or multicast frame Broadcast an

11、d multicast frames are flooded to all ports other than the originating port0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444E0E1E2E3DCABE0: 0260.8c01.1111E2: 0260.8c01.2222E1: 0260.8c01.3333E3: 0260.8c01.4444MAC address table2、 STP生成树协议生成树协议多个连接，产生环路，易发生广播风暴。多个连接，产生环路，易发生广播风暴。2、 STP生成树协议生成树协议

12、广播风暴（广播风暴（Broadcast Storms）以太网帧无休止的循环复制，造成网络以太网帧无休止的循环复制，造成网络拥塞、瘫痪。拥塞、瘫痪。解决方案：解决方案： STP生成树协议，避免环路生成树协议，避免环路Solution: Spanning-Tree ProtocolProvides a loop free redundant network topology by placing certain ports in the blocking stateBlock 阻塞阻塞x3、深入理解、深入理解 STP生成树协议生成树协议STP（Spanning Tree Protocol）由规范由

13、规范IEEE 802.1D规定，是指通过生成规定，是指通过生成树的算法，暂时切断所有冗余的连接，使网络树的算法，暂时切断所有冗余的连接，使网络拓扑生成一个树的结构，消除网络循环，即保拓扑生成一个树的结构，消除网络循环，即保证从树的一点到其它任何一点只有一条路径。证从树的一点到其它任何一点只有一条路径。STP使用一种称为网桥协议数据单元使用一种称为网桥协议数据单元BPDU（bridge protocol data unit），它携），它携带一些必要的信息在整个网络中进行多目广播带一些必要的信息在整个网络中进行多目广播，通过，通过BPDUs的信息，完成生成树。的信息，完成生成树。 BPDU字节数目

14、字段2协议标识1版本1消息类型1保留8根ID4到根的开销8网桥网桥ID2端口端口ID2消息年龄2最大年龄2呼叫时间2转发延迟生成树的过程生成树的过程 1、所有连接的网桥通过多播发送BPDUs，通告自己的网桥ID，找到具有最低网桥ID网桥，并选举这个网桥为根网桥（root bridge），即“树干”2、计算非根网桥到根网桥的路径开销（cost），选择与根网桥连接的具有最低开销的端口为根端口（root port）3、选择其他网桥到根网桥具有最低路径开销的端口为指定端口（designated port），该网桥为指定网桥（designated bridge），其他与根网桥相连的端口为非指定端口（No

15、ndesignated port） 4、设置根端口、指定端口转发数据（forwarding)，非指定端口阻塞(blocking)。生成树的过程生成树的过程网桥网桥ID 由由8各字节组成，前各字节组成，前2个为网桥的优先级，后六个为该网个为网桥的优先级，后六个为该网桥的桥的MAC地址。网桥的优先级可以修改，通常通过这地址。网桥的优先级可以修改，通常通过这种办法改变网桥种办法改变网桥ID的值，可以人为控制根网桥的选举，的值，可以人为控制根网桥的选举，以达到网络优化的目的。以达到网络优化的目的。开销开销是标识网络路径优劣常用的一种算法，比如是标识网络路径优劣常用的一种算法，比如100M的开的开销为销

16、为19，10M的开销为的开销为100，显然连接速率快的开销低，显然连接速率快的开销低。在选择根端口或指定端口时，如果开销相同，则选择。在选择根端口或指定端口时，如果开销相同，则选择具有最小端口具有最小端口ID的端口。的端口。端口端口ID由由2个字节组成，为个字节组成，为1个字节的优先级和个字节的优先级和1个字节的端口个字节的端口号。在选择根端口或指定端口时，如果开销相同，则选号。在选择根端口或指定端口时，如果开销相同，则选择具有最小端口择具有最小端口ID的端口。的端口。 阻塞和转发阻塞和转发阻塞（阻塞（blocking）的端口并没有被禁止（）的端口并没有被禁止（deny），只是不转发数据，但能

17、接收），只是不转发数据，但能接收STP呼呼入的帧，一旦网络拓扑发生变化，比如转发入的帧，一旦网络拓扑发生变化，比如转发数据的端口或线路失效，阻塞的端口很快转数据的端口或线路失效，阻塞的端口很快转换为转发（换为转发（forwarding）状态，使网络连通）状态，使网络连通，继续转发数据，这也是冗余备份（，继续转发数据，这也是冗余备份（redundancy）的基本原理，我们也称热备份）的基本原理，我们也称热备份。阻塞的端口经过侦听、学习两个状态后，。阻塞的端口经过侦听、学习两个状态后，变为转发状态，网络从断开到重新连通，这变为转发状态，网络从断开到重新连通，这段时间称为网络的收敛（段时间称为网络的

18、收敛（convergence），），显然这个收敛时间越小越好。显然这个收敛时间越小越好。 Switch YDefault priority 32768MAC 0c0022222222Switch XDefault priority 32768 MAC 0c0011111111生成树协议生成树协议端口状态端口状态Root bridgexPort 0Port 1Port 0Port 1100baseT10baseT Designated port (F)Root port (F)Nondesignated port (B)Designated port (F)Switch YMAC 0c00222

19、22222Default priority 32768Switch XMAC 0c0011111111Default priority 32768 Port 0Port 1Port 0Port 1Switch ZMac 0c0011110000Default priority 32768Port 0Can you figure out :What is the root bridge?What are the designated, nondesignated, and root ports?Which are the forwarding and blocking ports? 100bas

20、eT100baseTSpanning-Tree:Switch YMAC 0c0022222222Default priority 32768Switch XMAC 0c0011111111Default priority 32768 Port 0Port 1Port 0Port 1Switch ZMac 0c0011110000Default priority 32768Port 0Can you figure out:What is the root bridge?What are the designated, nondesignated, and root parts?Which are

21、 the forwarding and blocking ports? 100baseT100baseTSpanning-Tree:Designated port (F)Root port (F)Nondesignated port (BLK)Designated port (F)Root port (F)5.6 局域网的扩展技术局域网的扩展技术 LAN的节点数目过多会引发网络拥塞。的节点数目过多会引发网络拥塞。例如：塞车例如：塞车1、VLAN 技术技术 Segmentation网段划分网段划分 Flexibility扩展性扩展性 Security安全性安全性3rd floor2nd floo

22、r1st floorSALESHRENGA VLAN = A broadcast domain = Logical network (subnet) VLAN 虚拟局域网技术虚拟局域网技术Switch AGreenVLANBlackVLAN RedVLANSwitch BGreenVLANBlackVLANRedVLAN Trunk 每个逻辑每个逻辑VLAN像一个独立的物理桥像一个独立的物理桥 各各VLAN 可以横跨多个交换机可以横跨多个交换机 Trunks 管道为多个管道为多个VLAN运载交通信息运载交通信息 Fast Ethernet2、Trunk 管道协议管道协议使用协议：使用协议：IE

23、EE 802.1QISL (Cisco专用）专用）配置：配置：干线连接的两端。干线连接的两端。VLAN Tag stripped by forwarding portVLAN Tag added by incoming portTrunk3、VLAN间通信间通信使用三层设备。使用三层设备。如，多层交换机、路由器。如，多层交换机、路由器。5.7 用用PowerPoint绘制网络拓扑图绘制网络拓扑图介绍校园网介绍校园网 C3550-12G中心管理机房 (图书馆)CERNET InternetU N I V E R S I T YU N I V E R S I T Y市内校总部图示说明1000M10

24、0M拨号访问综合楼1综合教学大楼2学生宿舍个楼（1-7宿舍）大连理工大学城市学院校园网网络拓扑图数据库服务器文件服务器认证网管100M1000M10/100M多媒体教室IP/TV100M1000MInternet远程教育IP/TV教学监督IP/TVVOD服务器WEB/Mail服务器100M100MWLAN无线用户无线局域网 交换机C3550-12TCERNET InternetU N I V E R S I T YU N I V E R S I T Y市内校总部1000MADSL综合教学楼1综合教学大楼2学生宿舍个楼（2-7宿舍）大连理工大学城市学院校园网网络拓扑图数据库服务器文件服务器认证

25、网管100/1000M1000M10/100M1000MInternetVOD服务器WEB/Mail服务器计算机机房100M图书馆2区1区N7XP2400E1V2100MV2V21000MSingle- ModeMulti-Mode1000MSingle- ModeMulti-Mode1000M1000M1000MUTPUTPDNS服务器计费网络中心机房本章总结本章总结局域网技术：局域网技术： MAC地址表地址表 生成树生成树Spanning-tree 虚拟局域网虚拟局域网VLAN绘制网络拓扑图绘制网络拓扑图综合布线系统介绍综合布线系统介绍局域网规划设计：局域网规划设计： MAC地址表地址表 生成树生成树Spanning-tree 虚拟局域网虚拟局域网VLAN