以太網(wǎng)賈愛茹課件

以太網(wǎng)賈愛茹以太網(wǎng)以太網(wǎng)（Ethernet）是一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)。以太網(wǎng)是Xerox[?z?rɑ?ks]施樂、DEC（DigitalEquipmentCorporation）和Intel三家公司開發(fā)的局域網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)范，后提交IEEE并成為了IEEE的正式標(biāo)準(zhǔn)，并編號(hào)為IEEE802.3。目前，IEEE802.3已成為國際流行的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一。以太網(wǎng)具有高度靈活、相對簡單、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，是目前發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)包括早期的共享式以太網(wǎng)（已基本被淘汰）和交換式以太網(wǎng)，本節(jié)主要介紹交換式以太網(wǎng)。學(xué)習(xí)目標(biāo)XUEXIMUBIAO一以太網(wǎng)卡二以太幀三以太網(wǎng)交換機(jī)四MAC地址表五ARP一、以太網(wǎng)卡使用以太網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）稱為以太網(wǎng)卡，簡稱為網(wǎng)卡，它是計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)世界相連的關(guān)鍵部件。計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、路由器都擁有網(wǎng)卡。計(jì)算機(jī)和路由器上的網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)和功能相同，與交換機(jī)上的網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)相同，功能上有所區(qū)別。理解網(wǎng)卡的基本組成和工作原理；

理解計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡和交換機(jī)上的網(wǎng)卡異同點(diǎn)；一、以太網(wǎng)卡計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡ABB.MP3數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層一、以太網(wǎng)卡ABB.MP3數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層一、以太網(wǎng)卡文件A文件A數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層一、以太網(wǎng)卡文件A文件A數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層一、以太網(wǎng)卡計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡網(wǎng)卡包含7個(gè)功能模塊：CU，控制單元OB，輸出緩存IB，輸入緩存LC，線路編碼器LD，線路解碼器TX，發(fā)射器RX，接收器一、以太網(wǎng)卡TCP/IP網(wǎng)絡(luò)層CURXLDIBTXLCOB網(wǎng)卡Frame通過網(wǎng)卡發(fā)送信息100100101...Packet計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用軟件會(huì)產(chǎn)生等待發(fā)送的原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層封裝后，得到一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)包（Packet）。網(wǎng)卡將每個(gè)數(shù)據(jù)包封裝成幀，然后，逐個(gè)傳遞給OBOB會(huì)按幀的接收順序?qū)⑦@些幀排成一個(gè)隊(duì)列，然后將隊(duì)列中的幀逐個(gè)傳遞給LCLC對這些幀進(jìn)行線路編碼，轉(zhuǎn)換成適合于在線路上進(jìn)行傳輸?shù)?、1的物理信號(hào)，傳遞給TXTX對物理信號(hào)的功率等特性進(jìn)行調(diào)整，然后將調(diào)整后的物理信號(hào)通過線路（例如雙絞線）發(fā)送出去一、以太網(wǎng)卡TCP/IP網(wǎng)絡(luò)層CURXLDIBTXLCOB網(wǎng)卡Frame通過網(wǎng)卡接收信息100100101RX從傳輸介質(zhì)（例如雙絞線）接收到物理信號(hào)，進(jìn)行功率等特性調(diào)整，再傳遞給LD。LD對物理信號(hào)進(jìn)行線路解碼。識(shí)別出邏輯上的0和1，還原成原始碼型，形成幀，逐個(gè)傳遞給IB。IB接收到幀后，會(huì)按幀的接收順序?qū)⑦@些幀排成一個(gè)隊(duì)列，然后將隊(duì)列中的幀逐個(gè)傳遞給CU。CU收到幀后，會(huì)對幀進(jìn)行分析和處理?？赡苤苯訉⑦@個(gè)幀丟棄，或者將這個(gè)幀的幀頭和幀尾去掉，得到數(shù)據(jù)包，然后將數(shù)據(jù)包上傳給網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)包會(huì)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層逐層處理，處理后的數(shù)據(jù)被送達(dá)給應(yīng)用軟件使用。Packet一、以太網(wǎng)卡交換機(jī)上的網(wǎng)卡一臺(tái)交換機(jī)上有多個(gè)用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)接口，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的網(wǎng)口都有一塊網(wǎng)卡與之相對應(yīng)，不同的網(wǎng)口對應(yīng)不同的網(wǎng)卡。網(wǎng)卡包含7個(gè)功能模塊：CU，控制單元OB，輸出緩存IB，輸入緩存LC，線路編碼器LD，線路解碼器TX，發(fā)射器RX，接收器一、以太網(wǎng)卡交換機(jī)上的網(wǎng)卡丟棄一、以太網(wǎng)卡交換機(jī)上的網(wǎng)卡轉(zhuǎn)發(fā)一、以太網(wǎng)卡交換機(jī)上的網(wǎng)卡泛洪一、以太網(wǎng)卡網(wǎng)卡工作在TCP/IP模型的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，同時(shí)具備數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能；1計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡是用來收發(fā)數(shù)據(jù)的，交換機(jī)上的網(wǎng)卡是用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的；2交換機(jī)和計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡在組成結(jié)構(gòu)上是完全一樣的，都是由CU、OB、IB、LC、LD、TX和RX七個(gè)功能模塊組成的；3除了CU外，交換機(jī)和計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡的各個(gè)功能模塊的工作過程完全一樣；4計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡的CU需要進(jìn)行幀的封裝和解封裝，并與計(jì)算機(jī)上TCP\IP模型的網(wǎng)絡(luò)層交換數(shù)據(jù)包。交換機(jī)上的網(wǎng)卡的CU不需要進(jìn)行幀的封裝和解封裝，而是直接與本交換機(jī)上的其他網(wǎng)卡的CU進(jìn)行幀的交換。5二、以太幀理解MAC地址掌握以太幀格式理解以太幀的種類以太幀二、以太幀MAC地址132MAC地址全稱是MediumAccessControlAddress，也稱為以太網(wǎng)地址、物理地址。MAC地址是在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中定義并規(guī)范的凡是符合IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口卡(如以太網(wǎng)卡、令牌環(huán)網(wǎng)卡等)都必須擁有一個(gè)MAC地址。二、以太幀MAC地址BIA地址48bit（6個(gè)字節(jié)）字節(jié)1字節(jié)2字節(jié)6字節(jié)5字節(jié)4字節(jié)3OUI（3個(gè)字節(jié)）制造商分配BIA地址只是MAC地址的一種，更準(zhǔn)確地說，BIA地址是一種單播MAC地址。二、以太幀XXXXXXX0OUIXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX單播MACXXXXXXX1非OUIXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX組播MAC11111111非OUI1111111111111111111111111111111111111111廣播MAC000000000001111000101100110011011100110100000010單播MAC00-1e-2c-cd-cd-02001e-2ccd-cd02MAC地址二、以太幀承載特殊協(xié)議的以太幀絕大部分的以太幀以太幀結(jié)構(gòu)二、以太幀表示載荷數(shù)據(jù)的類型幀的接收者幀的發(fā)送者0x0806：ARP報(bào)文0x0800：IPV4報(bào)文0x86dd：IPV6報(bào)文0x8848：MPLS報(bào)文循環(huán)冗余校驗(yàn)以太幀結(jié)構(gòu)二、以太幀以太幀結(jié)構(gòu)1352100%單播以太幀(或簡稱單播幀)：目的MAC地址為一個(gè)單播MAC地址的幀。組播以太幀(或簡稱組播幀)：目的MAC地址為一個(gè)組播MAC地址的幀。廣播以太幀(或簡稱廣播幀)：目的MAC地址為廣播MAC地址的幀。目的MAC地址種類：單播組播廣播二、以太幀以太幀54-89-98-38-61-4754-89-98-FD-42-7854-89-98-24-1A-64172.16.1.1/16172.16.1.2/16172.16.1.3/1654-89-98-FD-42-7854-89-98-38-61-470x0800IP報(bào)文CRC目的MAC源MACType載荷幀尾FF-FF-FF-FF-FF-FF0X0806ARP報(bào)文以太幀結(jié)構(gòu)三、以太網(wǎng)交換機(jī)01.02.03.泛洪（Flooding）轉(zhuǎn)發(fā)（Forwarding）丟棄（Discarding）交換機(jī)的基本作用就是用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的。Port1Port2Port3Port4A幀交換機(jī)Port1Port2Port3Port4B幀交換機(jī)A幀Port1Port2Port3Port4C幀交換機(jī)A幀A幀A幀A幀A幀C幀MAC地址表MAC地址PortNo.E1E2E3三、以太網(wǎng)交換機(jī)1.收到的是單播幀交換機(jī)會(huì)根據(jù)幀中的目的MAC地址去查MAC地址表。如果查不到這個(gè)MAC地址，則交換機(jī)將對該幀執(zhí)行泛洪操作；如果查到了這個(gè)MAC地址，則比較這個(gè)MAC地址在MAC地址表中對應(yīng)的端口編號(hào)是不是這個(gè)幀從傳輸介質(zhì)進(jìn)入交換機(jī)的那個(gè)端口的端口編號(hào)：如果不是，則交換機(jī)將對該幀執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作（將該幀送至該幀的目的MAC地址在MAC地址表中對應(yīng)的那個(gè)端口，并從那個(gè)端口發(fā)送出去）；如果是，則交換機(jī)將對該幀執(zhí)行丟棄操作。交換機(jī)還具有MAC地址學(xué)習(xí)能力三、以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)不會(huì)去查MAC地址表，而是直接對該廣播幀執(zhí)行泛洪操作。2.收到的是廣播幀交換機(jī)的處理行為比較復(fù)雜，這里不考慮。3.收到的是組播幀三、以太網(wǎng)交換機(jī)MAC1MAC2MAC3MAC1CRCMAC20X0800IP報(bào)文E1E2E3X幀XPC1網(wǎng)卡的CUPC1網(wǎng)卡的OBPC1網(wǎng)卡的LCPC1網(wǎng)卡的TX雙絞線E1網(wǎng)卡的RXE1網(wǎng)卡的LDE1網(wǎng)卡的IBE1網(wǎng)卡的CUX幀X幀X幀X幀X幀X幀X幀X幀三、以太網(wǎng)交換機(jī)MAC1MAC地址表MAC地址PortNo.MAC2MAC3MAC1CRCMAC20X0800IP報(bào)文E1E2E3X幀XE1網(wǎng)卡的CUX幀X幀X幀MAC1E1三、以太網(wǎng)交換機(jī)MAC1MAC地址表MAC地址PortNo.MAC2MAC3E1E2E3E1網(wǎng)卡的CUMAC1E1Y幀MAC3CRCMAC10X0800IP報(bào)文Y幀Y幀MAC3E3三、以太網(wǎng)交換機(jī)MAC1MAC地址表MAC地址PortNo.MAC2MAC3E1E2E3E1網(wǎng)卡的CUMAC1E1Z幀MAC3E3MAC4CRCMAC10X0800IP報(bào)文Z幀MAC4E4三、以太網(wǎng)交換機(jī)MAC1MAC地址表MAC地址PortNo.MAC2MAC3E1E2E3E1網(wǎng)卡的CUMAC1E1W幀MAC3E3MAC2CRCFFFF-FFFF-FFFF0X0800IP報(bào)文W幀MAC4E4W幀W幀MAC2E2三、以太網(wǎng)交換機(jī)三、以太網(wǎng)交換機(jī)三、以太網(wǎng)交換機(jī)三、以太網(wǎng)交換機(jī)三、以太網(wǎng)交換機(jī)三、以太網(wǎng)交換機(jī)三、以太網(wǎng)交換機(jī)MAC地址表MAC地址表小實(shí)驗(yàn)，觀察MAC地址表MAC地址表交換機(jī)的MAC地址表也稱為MAC地址映射表，其中的每一個(gè)條目也稱為一個(gè)地址表項(xiàng)，地址表項(xiàng)反映了MAC地址與端口的映射關(guān)系。當(dāng)源MAC地址為MACx的以太幀從Portk（1≤k≤N）進(jìn)入交換機(jī)時(shí)，如果MAC地址表中不存在關(guān)于MACx的表項(xiàng)，則建立一條新的、內(nèi)容為“MACx←→Portk”的表項(xiàng)，同時(shí)將該表項(xiàng)的倒數(shù)計(jì)時(shí)器的值設(shè)置為缺省初始值300s；如果MAC地址表中存在一條關(guān)于MACx的表項(xiàng)，則該表項(xiàng)的內(nèi)容更新為“MACx←→portk”，并將該表項(xiàng)的倒數(shù)計(jì)時(shí)器的值重置為缺省初始值300s。MAC地址表中的任何一個(gè)表項(xiàng)，一旦其倒數(shù)計(jì)時(shí)器的值降為0時(shí)，則該表項(xiàng)將立即被刪除（也就是被老化掉了）。MAC地址表MAC地址表的每一個(gè)地址表項(xiàng)都有一個(gè)與之對應(yīng)的倒數(shù)計(jì)時(shí)器。MAC地址表的內(nèi)容是動(dòng)態(tài)的，新的表項(xiàng)不斷被建立，老的表項(xiàng)不斷被更新或被刪除。計(jì)數(shù)器初始值大小多交換機(jī)有什么影響？五、ARPMAC1:00-11-22-33-44-11MAC2:00-11-22-33-44-22如何獲得目的MAC地址Ping10.1.1.2ARP：地址解析協(xié)議（AddressResolutionProtocol）根據(jù)目的IP地址獲取MAC地址。五、ARP00-11-22-33-44-1100-11-22-33-44-22我是10.1.1.1，我的MAC地址是001122334411，請問IP地址10.1.1.2你的MAC地址是多少？00-11-22-33-44-3300-11-22-33-44-4410.1.1.1/1610.1.1.2/1610.1.1.3/1610.1.1.4/16ARP請求包0011-2233-4411FFFF-FFFF-FFFFCRC0X0806ARP請求幀：五、ARP00-11-22-33-44-1100-11-22-33-44-2200-11-22-33-44-3300-11-22-33-44-4410.1.1.1/1610.1.1.2/1610.1.1.3/1610.1.1.4/16ARP請求幀：ARP請求幀：ARP請求幀：ARP請求幀：PC3ARP緩存IPAddressMACAddress10.1.1.100-11-22-33-44-11PC4ARP緩存IPAddressMACAddress10.1.1.100-11-22-33-44-11PC2ARP緩存IPAddressMACAddress10.1.1.100-11-22-33-44-11ARP應(yīng)答包0011-2233-44220011-2233-4411CRC0X0806ARP應(yīng)答幀：五、ARP00-11-22-33-44-1100-11-22-33-44-2200-11-22-33-44-3300-11-22-33-44-4410.1.1.1/1610.1.1.2/1610.1.1.3/1610.1.1.4/16ARP應(yīng)答幀：ARP應(yīng)答包0011-2233-44220011-2233-4411CRC0X0806ARP應(yīng)答幀：PC1ARP緩存IPAddressMACAddress10.1.1.200-11-22-33-44-22五、ARP設(shè)備中的ARP緩存表是用來臨時(shí)存放IP地址與MAC地址的對應(yīng)關(guān)系的。當(dāng)某一設(shè)備需要向目的設(shè)備發(fā)送單播幀時(shí)，會(huì)首先查看自己的ARP緩存表中是否己經(jīng)有了目的設(shè)備的MAC地址。如果有，就直接使用它；如果沒有，就會(huì)發(fā)起ARP請求來獲取它。ARP緩存表也具有動(dòng)態(tài)特性：一個(gè)條目（從其被建立或最近一次被使用算起，會(huì)有180S（該時(shí)間值可通過配置進(jìn)行修改）的生存期；一旦過了生存期，該條目就會(huì)被刪除。習(xí)題1.（多選）下列描述中正確的是？A.網(wǎng)卡工作在數(shù)據(jù)鏈路層，只具有數(shù)據(jù)鏈路層的功能B.網(wǎng)卡工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，同時(shí)具有數(shù)據(jù)鏈路層的功能和物理層的功能C.網(wǎng)卡的線路編/解碼器只具有數(shù)據(jù)鏈路層的功能D.網(wǎng)卡的線路編/解碼器只具有物理層的功能2.（多選）下列描述中錯(cuò)誤的是？A.網(wǎng)卡的TX/RX只具有數(shù)據(jù)鏈路層的功能B.網(wǎng)卡的TX/RX只具有物理層的功能C.網(wǎng)卡是不可能與TCP/IP模型的網(wǎng)絡(luò)層交換數(shù)據(jù)的D.網(wǎng)卡有可能會(huì)與TCP/IP模型的網(wǎng)絡(luò)層交換數(shù)據(jù)習(xí)題3.（多選）下列描述中正確的是？A.當(dāng)我們說某個(gè)端口是以太口時(shí)，其實(shí)是指這個(gè)端口的網(wǎng)卡是一塊以太網(wǎng)卡B.計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)卡需要進(jìn)行幀的封裝和解封裝C.計(jì)算機(jī)上不可能有多個(gè)網(wǎng)口，因?yàn)橛?jì)算機(jī)不是用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的設(shè)備D.交換機(jī)上總是有多個(gè)網(wǎng)口，因?yàn)榻粨Q機(jī)就是用來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的設(shè)備4.（多選）下列描述中錯(cuò)誤的是？A.一塊網(wǎng)卡只能控制一個(gè)網(wǎng)口的數(shù)據(jù)收發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)行為B.一塊網(wǎng)卡可以同時(shí)控制多個(gè)網(wǎng)口的數(shù)據(jù)收發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)行為C.多塊網(wǎng)卡可以同時(shí)控制一個(gè)網(wǎng)口的數(shù)據(jù)收發(fā)/轉(zhuǎn)發(fā)行為習(xí)題5.（單選）一個(gè)網(wǎng)卡制造商利用同一個(gè)OUI最多可以生產(chǎn)多少塊網(wǎng)卡？A.1塊B.16777216塊C.256塊D.65536塊6.（單選）MAC地址05-le-10-0d-d0-03是哪個(gè)？A.單播MAC地址B.組播MAC地址C.廣播MAC地址7.（多選）下列描述中正確是？A.以太幀的格式有兩種，分別是IEEE802.3格式和IEEE802.4格式B.以太幀的格式有兩種，分別是IEEE802.3格式和EthernetII格式C.以太幀的格式有兩種，分別是EthernetI格式和EthernetII格式D.以太幀的格式有兩種，分別是IEEE802.3格式和DIX格式習(xí)題8.（多選）下列描述中正確的是？A.以太幀中的目的MAC地址只能是一個(gè)單播MAC地址B.以太幀中的源MAC地址只能是一個(gè)單播MAC地址C.組播幀的源MAC地址一定是一個(gè)單播MAC地址9.（多選）下列描述中正確的是？（）A.計(jì)算機(jī)中的MAC地址表也具有老化機(jī)制B.從統(tǒng)計(jì)的角度看，如果交換機(jī)MAC地址表中的地址表項(xiàng)越少，則交換機(jī)執(zhí)行泛洪操作的可能性就越大C.從統(tǒng)計(jì)的角度看，如果交換機(jī)MAC地址表中的地址表項(xiàng)越少，則網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)垃圾流量的可能性就越大10.（單選）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，MAC地址表中的倒數(shù)計(jì)時(shí)器的缺省初始值是？（ ）A.100s B.5min C.30min習(xí)題11.（單選）一臺(tái)交換機(jī)有8個(gè)端口，一