第4章以太網(wǎng)接入技術(shù)

第4章以太網(wǎng)接入技術(shù)4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.3VLAN基本知識(shí)4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)學(xué)習(xí)提示本章重點(diǎn)、難點(diǎn)沖突域、廣播域的概念VLAN的劃分、類型及屬性以太網(wǎng)端口類型以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)學(xué)習(xí)本章目的和要求了解以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)理解以太網(wǎng)基本原理掌握VLAN的劃分、類型、屬性等基本知識(shí)掌握以太接入在典型場(chǎng)景下的組網(wǎng)4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.1.1以太網(wǎng)發(fā)展歷程4.1.2以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.3VLAN基本知識(shí)4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)4.1.1以太網(wǎng)發(fā)展歷程現(xiàn)有以太網(wǎng)速率最高能達(dá)到多少？

探討

4.1.1以太網(wǎng)發(fā)展歷程1973以太網(wǎng)技術(shù)面世1976CSMA/CD協(xié)議獲得專利1979DIX以太網(wǎng)規(guī)范推出1980IEEE成立802.3工作組198310BASE-5“粗纜”標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，速率10Mbit/s198610BASE-2“細(xì)纜”標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布199010BASE-T“UTP”標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布1995IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，速率100Mbit/s1997全雙工以太網(wǎng)誕生1998IEEE802.z發(fā)布，速率1Gbit/s4.1.1以太網(wǎng)發(fā)展歷程201140G標(biāo)準(zhǔn)IEEE803.3bg通過(guò)；100G背板/t銅纜標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3bj開始研究2013400G標(biāo)準(zhǔn)工作組成立200210G以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ae發(fā)布2004同軸電纜萬(wàn)兆標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ak發(fā)布2007背板以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ap

發(fā)布2009以太網(wǎng)光纖通道標(biāo)準(zhǔn)FCoE獲批201040/100G

標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ba問(wèn)世2003以太網(wǎng)網(wǎng)線供電標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3af

誕生2006非屏蔽雙絞線萬(wàn)兆標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3an通過(guò)4.1.2以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)速率：10Mbit/s訪問(wèn)控制方式：CSMA/CD物理層標(biāo)準(zhǔn)：10Base-5、10Base-2、10Base-T、10Base-F等標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)含義：第一部分的數(shù)字表示傳輸速度，單位是“Mbps”；第二部分Base表示網(wǎng)絡(luò)采用信號(hào)是基帶信號(hào)；Broad表示信號(hào)是寬帶的；第三部分是數(shù)字的，表示單段網(wǎng)線長(zhǎng)度（基準(zhǔn)單位是100m）4.1.2以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)例如:

100BaseT

表示傳輸速率為100Mbps表示以基帶方式傳輸表示傳輸介質(zhì)為雙絞線4.1.2以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)速率：10Gbit/s標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.3ae（包括基于光纖的萬(wàn)兆以太網(wǎng)、基于雙絞線（6類以上）的萬(wàn)兆以太網(wǎng)、萬(wàn)兆以太廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）萬(wàn)兆以太網(wǎng)歸納思考平時(shí)設(shè)備上的FE、GE接口什么含義？GigaBitEthernet：千兆以太網(wǎng)，光口1000Base-FX，電口1000Base-TX

FastEthernet：百兆以太網(wǎng)，光口100Base-FX，電口100Base-TX4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.3VLAN基本知識(shí)4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)4.2.1MAC地址4.2.2CSMA/CD4.2.3沖突域和廣播域4.2.1MAC地址以太網(wǎng)中的工作站何判斷接收的數(shù)據(jù)是不是發(fā)給自己的呢？

探討

4.2.1MAC地址IEEE802.3幀結(jié)構(gòu)Ethernet_IILength/Type值含義Length/T>1500Length/T<=1500代表了該幀的類型代表了該幀的長(zhǎng)度802.3目的MAC源MACLength/T數(shù)據(jù)FCS校驗(yàn)6字節(jié)6字節(jié) 2字節(jié) 1500字節(jié) 4字節(jié)4.2.1MAC地址000000000001111100111010100110110011001011101000001f.3a9b.32e8供應(yīng)商代碼序列號(hào)MAC地址示意圖單播地址：第一字節(jié)最低位為0。用于網(wǎng)段中兩個(gè)特定設(shè)備之間的通信，可以作為以太網(wǎng)幀的源和目的MAC地址；多播地址：第一字節(jié)最低位為1。用于網(wǎng)段中一個(gè)設(shè)備和其他多個(gè)設(shè)備通信，只能作為以太網(wǎng)幀的目的MAC；廣播地址：48位全1，即ffff.ffff.ffff。用于網(wǎng)段中一個(gè)設(shè)備和其他所有設(shè)備通信，只能作為以太網(wǎng)幀的目的MAC。4.2.2CSMA/CD總線型以太網(wǎng)中，工作站如何競(jìng)爭(zhēng)使用共享的物理信道？

探討

4.2.2CSMA/CDCSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccessprotocol/CollisionDetect，載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)和沖突檢測(cè)）啟動(dòng)發(fā)送偵聽信道總線忙？發(fā)送數(shù)據(jù)有沖突？發(fā)送完成？發(fā)送結(jié)束停發(fā)數(shù)據(jù)發(fā)干擾信號(hào)否是是否是否先聽后說(shuō)，邊聽邊說(shuō)，一旦沖突，立即停說(shuō)，隨機(jī)推遲，然后再說(shuō)。4.2.3沖突域和廣播域沖突域和廣播域的概念沖突域：通常我們把和一個(gè)工作站有可能產(chǎn)生沖突的所有工作站被看作是同一個(gè)物理網(wǎng)段，物理網(wǎng)段還有一個(gè)別稱，叫做沖突域廣播域：能接收到同一個(gè)廣播幀并產(chǎn)生響應(yīng)的通信范圍叫做廣播域。廣播域是一個(gè)邏輯網(wǎng)段。廣播域是一個(gè)邏輯上的計(jì)算機(jī)組，該組內(nèi)的所有計(jì)算機(jī)都會(huì)收到同樣的廣播信息。廣播域也就是主機(jī)間可以直接通信的范圍！4.2.3沖突域和廣播域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)沖突域、廣播域的劃分中繼器：通過(guò)中繼器雖然可以延長(zhǎng)信號(hào)傳輸?shù)木嚯x、實(shí)現(xiàn)兩個(gè)網(wǎng)段的互連。但并沒有增加網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬圖4-3中繼器原理網(wǎng)段1和網(wǎng)段2經(jīng)過(guò)中繼器連接構(gòu)成了一個(gè)單一的沖突域和廣播域4.2.3沖突域和廣播域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)沖突域、廣播域的劃分集線器（HUB）實(shí)際上相當(dāng)于多端口的中繼器。集線器同樣可以延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信距離，或連接物理結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)絡(luò)，但主要還是作為一個(gè)主機(jī)站點(diǎn)的匯聚點(diǎn)，將連接在集線器上各個(gè)接口上的主機(jī)聯(lián)系起來(lái)使之可以互相通信。主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C集線器單播數(shù)據(jù)包沖突域廣播域圖4-4集線器原理集線器和其所有接口所接的主機(jī)構(gòu)成了一個(gè)沖突域和一個(gè)廣播域4.2.3沖突域和廣播域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)沖突域、廣播域的劃分交換機(jī)（Switch）也被稱為交換式集線器。它的出現(xiàn)是為了解決連接在集線器上的所有主機(jī)共享可用帶寬的缺陷。交換機(jī)沒有過(guò)濾廣播通信的功能，如果收到一個(gè)廣播數(shù)據(jù)包，它會(huì)向其所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此廣播。交換機(jī)上的每個(gè)接口都是自己的一個(gè)沖突域，交換機(jī)和其所有接口所連接的主機(jī)共同構(gòu)成一個(gè)廣播域4.2.3沖突域和廣播域路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，可以識(shí)別網(wǎng)絡(luò)層的地址-IP地址，有能力過(guò)濾第3層的廣播消息。實(shí)際上，除非做特殊配置，否則路由器從不轉(zhuǎn)發(fā)廣播類型的數(shù)據(jù)包。因此，路由器的每個(gè)端口所連接的網(wǎng)絡(luò)都獨(dú)自構(gòu)成一個(gè)廣播域思考一個(gè)HUB的所有端口屬于同一個(gè)廣播域么，屬于同一個(gè)沖突域么？交換機(jī)呢？4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)4.3VLAN基本知識(shí)4.3.1VLAN的概念4.3.2VLAN的劃分4.3.3以太網(wǎng)端口類型4.3.1VLAN的概念廣播風(fēng)暴在什么地方引起？VLAN為何能避免廣播風(fēng)暴？

探討

4.3.1VLAN的概念交換機(jī)1234主機(jī)A主機(jī)B主機(jī)C主機(jī)D廣播幀圖4-7未劃分VLAN交換機(jī)上廣播消息的傳播廣播域一般交換機(jī)不能過(guò)濾局域網(wǎng)廣播報(bào)文，因此在大型交換局域網(wǎng)環(huán)境中，有可能造成廣播消息擁塞，即廣播風(fēng)暴。這會(huì)給網(wǎng)絡(luò)帶寬帶來(lái)極大浪費(fèi)4.3.1VLAN的概念圖4-8交換機(jī)上劃分VLAN主機(jī)A主機(jī)C主機(jī)D廣播幀主機(jī)BVLAN1VLAN2廣播域廣播域1234交換機(jī)、為了防止廣播風(fēng)暴，可以把一個(gè)大的局域網(wǎng)劃分成若干個(gè)小的廣播域，從而有效抑制廣播風(fēng)暴，在不增加設(shè)備的前提下，可以采用支持VLAN的LAN交換機(jī)VLAN即虛擬局域網(wǎng)，是一種通過(guò)將局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)備邏輯的而不是物理的劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段的技術(shù)。VLAN所連接的設(shè)備可以來(lái)自不同網(wǎng)段，卻可以直接通信劃分VLAN的作用是？隔離廣播域！寬帶小區(qū)要求每個(gè)用戶都能與外界通信，但用戶之間不能互通，防止其中一用戶出現(xiàn)問(wèn)題（如中毒等）其他用戶也一起受影響。因此要為每個(gè)用戶分配一個(gè)VLAN,隔離廣播風(fēng)暴如何劃分VLAN呢？4.3.2VLAN的劃分

根據(jù)端口劃分VLAN很多VLAN設(shè)備商都利用交換機(jī)端口來(lái)劃分VLAN成員，根據(jù)交換機(jī)端口劃分的VLAN也稱為靜態(tài)VLAN.配置過(guò)程簡(jiǎn)單明了，但是不允許多個(gè)VLAN共享一個(gè)物理網(wǎng)段或交換機(jī)端口4.3.2VLAN的劃分

根據(jù)MAC地址劃分VLAN這種方式最大的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)用戶物理位置移動(dòng)時(shí)，如從一個(gè)交換機(jī)更換到另一個(gè)交換機(jī)，VLAN不需要重新配置缺點(diǎn)是用戶數(shù)較多時(shí)，初始化配置太累！4.3.2VLAN的劃分

根據(jù)子網(wǎng)劃分VLAN根據(jù)每個(gè)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層地址（IP地址）劃分，缺點(diǎn)是效率較低，檢查網(wǎng)絡(luò)層地址非常費(fèi)時(shí)。4.3.2VLAN的劃分

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議劃分VLAN基于組合策略劃分VLAN4.3.3以太網(wǎng)端口類型（1）Acess端口收到一個(gè)報(bào)文，判斷是否有VLAN信息：如果沒有則打上端口的缺省VLAN（NativeVLAN）標(biāo)簽，并進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)，如果有則直接丟棄。Acess端口發(fā)報(bào)文時(shí)將報(bào)文的VLAN信息剝離，直接發(fā)送出去。（2）Trunk端口：收到一個(gè)報(bào)文，判斷是否有VLAN信息，如果有，則判斷VLAN與該端口的缺省VLAN是否，一致則準(zhǔn)入，不一致則丟棄；如果有沒有，則報(bào)文被打上缺省VLAN標(biāo)簽進(jìn)入端口。Trunk口發(fā)送報(bào)文時(shí)，Tag報(bào)文如與缺省VLAN一致，則丟棄VLAN標(biāo)簽發(fā)出；若不一致，則直接發(fā)出。（3）Hybrid端口收到一個(gè)報(bào)文，判斷是否有VLAN信息：如果有，則判斷該Hybrid端口是否允許該VLAN的數(shù)據(jù)進(jìn)入：如果可以則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄(此時(shí)端口上的untag配置是不用考慮的，untag配置只對(duì)發(fā)送報(bào)文時(shí)起作用)；如果沒有則打上端口的NativeVLAN，并進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)。Hybrid端口發(fā)報(bào)文，首先判斷該VLAN在本端口的屬性，如果是untag則剝離VLAN信息再發(fā)送，如果是tag則直接發(fā)送。4.1以太網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及標(biāo)準(zhǔn)4.2以太網(wǎng)基本原理4.3VLAN基本知識(shí)4.4.1小區(qū)用戶組網(wǎng)4.4.2中小企業(yè)/大企業(yè)分支機(jī)構(gòu)用戶組網(wǎng)4.4以太網(wǎng)接入典型組網(wǎng)4.4.1小區(qū)用戶組網(wǎng)組網(wǎng)需求寬帶小區(qū)的組網(wǎng)，要求可認(rèn)證、可計(jì)費(fèi)、可授權(quán)，同時(shí)可以進(jìn)行集中管理，達(dá)到電信級(jí)的可運(yùn)營(yíng)、可管理的要求。組網(wǎng)說(shuō)明在寬帶小區(qū)以太網(wǎng)接入中，小區(qū)樓道內(nèi)放置二層以太網(wǎng)交換機(jī)，下行直接接入用戶。向上可以通過(guò)GE、FE以太網(wǎng)口連接到小區(qū)中心交換機(jī)，小區(qū)中心交換機(jī)通過(guò)一個(gè)三層交換機(jī)將用戶流量匯聚后，接入到城域網(wǎng)。樓內(nèi)交換機(jī)和小區(qū)中心交換器統(tǒng)稱為接入層交換機(jī)，與實(shí)現(xiàn)認(rèn)證、授權(quán)、計(jì)費(fèi)的服務(wù)器群相連的三層交換為匯聚層交換機(jī)。4.4.2中小企業(yè)/大企業(yè)分支機(jī)構(gòu)用戶組網(wǎng)需求企業(yè)內(nèi)部的組網(wǎng)，沒有認(rèn)證、計(jì)費(fèi)、授權(quán)等需求，重點(diǎn)是保證內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全、各個(gè)部門限制相互訪問(wèn)。組網(wǎng)說(shuō)明在中小企業(yè)或大企業(yè)的分支機(jī)構(gòu)中，二層以太網(wǎng)交換機(jī)作為二層匯聚交換機(jī)，可以直接接用戶，上行連接到二/三層以太網(wǎng)交換機(jī)，可以通過(guò)路由器連接到總部或其它分支機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。在組網(wǎng)中將每個(gè)部門劃分在一個(gè)VLAN中；為了便于網(wǎng)管，需要配置網(wǎng)管協(xié)議；為了防止交換機(jī)被非法訪問(wèn)，交換機(jī)上需要配置對(duì)訪問(wèn)方式的ACL控制。

在二層交換機(jī)上作如下配置：管理VLAN配置、網(wǎng)管路由配置、網(wǎng)管配置、各種訪問(wèn)方式的ACL控制配置；Hybrid端口配置。小結(jié)1．拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，以太網(wǎng)通常采用總線型或星型結(jié)構(gòu)。不論哪一種拓?fù)洌蕴W(wǎng)在物理上都是通過(guò)MAC地址來(lái)判斷數(shù)據(jù)包的發(fā)送工作站和目的工作站。2.通常我們把和一個(gè)工作站有可能產(chǎn)生沖突的所有工作站叫做一個(gè)沖突域；能接收到同一個(gè)廣播幀并產(chǎn)生響應(yīng)的通信范圍叫做廣播域。3.VLAN即虛擬局域網(wǎng)，是一種將網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備邏輯地劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段的技術(shù)。VLAN可以按照端口、