以太网交换芯片培训
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以太网交换机基础培训教材Prepared by拟制程永椿 00742 Date 日期 2005-3-13 Reviewed by 评审人 李博 00404Date 日期 2005-3-14 Approved by批准Date 日期 yyyy-mm-dd Authorized by签发Date 日期yyyy-mm-ddHuawei-3Com Technologies Co., Ltd.华为3Com 技术有限公司All rights reserved 版权所有 侵权必究Revision record修订记录Catalog目录1 以太网概述 (8)2 以太网的基础知识 (8)2.1 MAC地址 (8)2.2 以太网帧的帧格式 (9)2.2.1 以太网Ⅱ (10)2.2.2 带有802.2逻辑链路控制的IEEE 802.3 (10)2.2.3 IEEE 802.3子网访问协议(以太网SNAP) (10)2.2.4 Novell以太网 (11)2.3 CSMA/CD (11)2.4 冲突域和广播域 (12)2.5 以太网的典型设备-HUB (12)2.6 全双工以太网 (13)3 二层交换机的基本原理 (13)3.1 二层交换机 (13)3.2 支持VLAN的二层交换机 (16)3.2.1 VLAN的概念 (17)3.2.2 VLAN的划分 (18)3.2.3 VLAN的标准 (19)3.2.4 支持VLAN交换机的转发流程 (21)4 三层交换机基本原理 (24)4.1 三层交换机的提出 (24)4.2 三层交换机基本特征 (25)4.3 三层交换机的功能模型 (25)4.4 三层交换机转发流程 (27)4.4.1 IP网络规则 (27)4.4.2 三层转发流程 (27)4.4.3 选路过程 (29)4.5 路由器和交换机 (31)4.5.1 接口 (32)4.5.2 特点对照 (32)5 交换机相关协议和技术 (32)5.1 物理层特性(接口) (32)5.1.1 自协商 (33)5.1.2 智能MDI/MDIX自识别 (33)5.1.3 流控机制 (34)5.1.4 POE供电 (35)5.1.5 端口镜像 (35)5.2 二层协议和特性 (35)5.2.1 STP/RSTP/MSTP协议 (36)5.2.2 GARP/GVRP/GMRP (37)5.2.3 聚合特性 (38)5.2.4 Isolate-user-vlan (39)5.2.5 二层多播 (40)5.2.6 QinQ (41)5.3 三层特性 (41)5.3.1 SuperVLAN (41)5.4 Qos/ACL (42)5.5 安全特性 (42)5.5.1 802.1X (42)5.5.2 PORTAL (44)5.6 管理特性 (45)5.6.1 集群管理 (46)5.6.2 WEB网管 (47)5.7 IRF (47)5.8 与路由器相同的一些特性 (49)6 以太网交换机主要厂商 (49)6.1 Cisco (49)6.2 Extreme (50)6.3 Foundry (50)6.4 港湾 (50)7 参考资料 (50)图索引图1MAC地址 (9)图2常用的以太网帧格式 (10)图3由HUB组成的网络 (13)图4全双工以太网 (13)图5二层交换机结构示意图 (14)图6二层交换机的转发流程 (15)图7二层交换机工作在链路层 (15)图8交换机的冲突域和广播域 (16)图9由二层交换机构成的扁平网络 (16)图10基于端口VLAN的划分 (18)图11802.1Q VLAN帧格式 (20)图12Trunk链路实现虚拟工作组 (20)图13支持VLAN交换机交换引擎 (21)图14IVL和SVL地址学习方式 (22)图15IVL地址学习方式转发流程 (23)图16SVL地址学习方式转发流程 (23)图17支持VLAN交换机冲突域和广播域 (24)图18三层交换机功能模型 (26)图19三层交换引擎 (26)图20三层转发流程 (28)图21路由器的最长匹配转发 (30)图22三层交换机转发-精确匹配 (31)图23三层交换机转发-最长匹配 (31)图24以太网的自协商 (33)图25STP阻塞网络环路 (36)图26MSTP根据VLAN进行阻塞链路 (37)图27GARP属性注册和注销 (37)图28GARP基本原理 (38)图29Isolate-user-vlan (39)图30不支持多播功能交换机 (40)图31QinQ实现vMAN (41)图32802.1X认证体系结构 (43)图33PORTAL认证四大要素 (45)图34集群的组成 (47)图35IRF的组成 (48)图36IRF的典型应用 (49)表索引表 N/MAN参考模型 (17)表 2.路由器和三层交换机的特点对比 (32)表 3.PORTAL、PPPoE/A、802.1X三种认证方式的特点对比 (45)以太网交换机基础培训教材Keywords 关键词:以太网,交换机,LAN,VLAN,IRFAbstract 摘要:本文介绍以太网交换机的相关知识和基本原理。
目录1 以太网的历史 (2)1.1 以太网的由来 (2)1.2 以太网的现状 (2)2 以太网技术介绍 (2)2.1 网络的7层模型以及INTERNET的5层模型 (2)2.2 IEEE802.3模型 (3)2.3 以太网的几个特性 (4)2.4 以太帧格式 (5)2.5 以太网的接口类型和传输距离 (6)3 以太网技术的相关设备 (7)4 L2/L3交换体系结构概述 (10)4.1 典型的L2/L3交换体系结构分析 (10)4.2 MAC层芯片的逻辑框图 (11)4.3 交换结构的分类 (12)4.4 一个单片L2/L3交换芯片解决方案 (13)5 L2交换原理 (14)5.1 以太网交换机的两种转发模式 (14)5.2 L2交换原理中关键的几张表 (15)5.3 L2交换原理 (15)5.4 以太帧的转发流程 (18)5.5 组播业务以及L2交换机的组播原理 (18)6 L2交换机的主要功能 (21)6.1 基本功能 (21)6.2 支持的协议 (22)6.3 QOS及流量控制功能 (22)6.4 网管功能 (22)7 L2/L3交换的软件框架 (23)8 L2协议介绍 (24)8.1 STP协议 (24)8.1.1 生成树的作用 (24)8.1.2 生成树协议的一些重要概念 (25)8.1.3 生成树的运行举例 (26)8.2 GARP协议 (29)8.2.1 GARP(Generic Attribute Registration Protocol)概述 (29)8.3 TRUNKING协议 (30)1以太网的历史1.1以太网的由来以太网是Xerox公司发明的基带LAN标准,它采用带冲突检测的载波监听多路访问协议(CSMA/CD),速率为10Mbps,传输介质为同轴电缆。
以太网是在七十年代为解决网络中零散的和偶然的堵塞开发的,而IEEE 802.3标准是在最初的以太网技术基础上于1980年开发成功的。
以太网交换机原理培训以太网交换机的工作原理是基于以太网技术的,以太网是一种常见的局域网通信技术,它使用的是CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)访问机制,即发送方在发送数据之前会先监听传输媒介上是否有其他设备在发送数据,如果检测到冲突,就会等待一段随机时间后再次尝试发送。
以太网交换机内部主要包含多个交换模块和端口,每个端口都与一个计算机或者其他网络设备相连,交换模块根据交换表(也称为MAC地址表)中的信息,将数据包从一个输入端口转发到相应的输出端口。
交换表中存储了设备的MAC地址和端口之间的映射关系。
当一个数据包到达以太网交换机的输入端口时,交换模块会读取数据包头部的目标MAC地址,并检查交换表中是否有与之对应的端口信息。
如果有,交换模块就会将该数据包转发到相应的输出端口,实现数据的交换。
如果交换表中没有匹配的记录,交换模块会广播该数据包到所有其他端口,这样就能确保数据包能够达到目标设备。
同时,交换模块会将源MAC地址和端口信息添加到交换表中,以便之后的数据包能够直接转发,提高数据传输效率。
除了基本的转发功能,以太网交换机还支持其他高级功能,例如虚拟局域网(VLAN)和链路聚合。
VLAN可以将一个局域网划分成多个虚拟的子网,提高网络的隔离性和安全性。
链路聚合是将多个物理链路合并为一个逻辑链路的技术,提高链路冗余性和传输带宽。
此外,以太网交换机还能够进行流量控制和拥塞管理,以避免网络出现拥塞和延迟。
例如,交换机可以根据端口的速率,对流入的数据进行限速,以防止一些端口的流量过大影响整个局域网的性能。
总结起来,以太网交换机通过使用交换表存储设备的MAC地址和端口之间的映射关系,实现了快速、准确的数据包交换和路由。
它是局域网中不可或缺的设备之一,为提高网络性能和可靠性起到了重要作用。
目录1 网络模型及交换的定义...................................................................................................... - 3 -1.1 网络的7层模型以及INTERNET的5层模型 ................................................ - 3 -1.2 交换定义及相应的设备...................................................................................... - 4 -2 L2/L3交换体系结构概述................................................................................................... - 7 -2.1 典型的L2/L3交换体系结构分析...................................................................... - 7 -2.2 MAC层芯片的逻辑框图.................................................................................... - 8 -2.3 交换结构的分类.................................................................................................. - 9 -2.4 一个单片L2/L3交换芯片解决方案................................................................ - 10 -3 L2交换原理 ...................................................................................................................... - 11 -3.1 以太帧格式........................................................................................................ - 11 -3.2 以太网交换机的两种转发模式........................................................................ - 12 -3.3 L2交换原理中关键的几张表 .......................................................................... - 13 -3.4 L2交换原理 ...................................................................................................... - 13 -3.5 以太帧的转发流程............................................................................................ - 16 -3.6 组播的意义以及L2交换机的组播原理 ......................................................... - 17 -4 L2交换机的主要功能 ...................................................................................................... - 19 -4.1 基本功能............................................................................................................ - 19 -4.2 支持的协议........................................................................................................ - 19 -4.3 QOS及流量控制功能....................................................................................... - 20 -4.4 网管功能............................................................................................................ - 20 -5 L2/L3交换的软件框架..................................................................................................... - 20 -6 L2协议介绍 ...................................................................................................................... - 23 -6.1 STP协议............................................................................................................ - 23 -6.1.1 生成树的作用............................................................................................ - 23 -生成树协议的一些重要概念.................................................................................... - 23 -6.1.3 生成树的运行举例.................................................................................... - 24 -6.2 GARP协议........................................................................................................ - 27 -6.2.1 GARP(Generic Attribute Registration Protocol)概述 .......................... - 27 -6.3 TRUNKING协议.............................................................................................. - 28 -1网络模型及交换的定义1.1网络的7层模型以及INTERNET的5层模型等。
以太网交换及二层协议培训一、以太网交换概述以太网是一种常用的局域网技术,通过以太网交换可以构建高速、可靠的网络环境。
以太网交换是指在局域网中使用交换机将数据包从一个端口转发到另一个端口,并通过合适的算法来决定数据包的转发路径。
以太网交换可以提供快速的数据转发、广播域划分、数据冲突的避免等功能。
二、以太网交换的基本原理以太网交换的基本原理是通过学习和转发机制实现数据包的转发。
当交换机收到一个数据包时,交换机会根据数据包中的目的MAC地址来学习源MAC地址与端口的对应关系,同时建立转发表。
之后,当交换机收到数据包时,交换机会检查转发表,根据目的MAC地址找到对应的端口,并将数据包转发到对应的端口上。
如此反复,数据包可以在交换机之间快速、准确地转发。
三、以太网交换的优势相比传统的集线器,以太网交换具有以下优势:1.提供更高的带宽:以太网交换可以同时传输多个数据包,大大提高了局域网的带宽。
2.提供更快的转发速度:交换机使用专用的硬件进行转发,而不需要进行广播,因此具有更快的转发速度。
3.实现广播域划分:以太网交换可以将局域网划分为多个广播域,可以减少广播带来的网络拥塞。
4.避免冲突:通过学习和转发机制,以太网交换可以避免数据冲突,提高了数据传输的稳定性和可靠性。
四、二层协议的概念二层协议又称为数据链路层协议,主要用于控制物理链接和局域网内的数据传输。
二层协议是在物理层之上建立的,用于解决数据包的传输问题。
常见的二层协议有以太网协议、令牌环协议等。
五、以太网交换的二层协议以太网交换使用的主要二层协议是以太网协议,它定义了数据包的格式以及数据包的传输规则。
以太网协议在数据包中使用MAC地址来标识设备,通过MAC地址实现数据包的转发和定位。
以太网协议还包括了一些控制帧,用于实现数据链路的控制和管理。
六、以太网交换的改进和发展随着网络的发展,以太网交换也不断进行改进和发展。
其中一项重要的改进是VLAN(虚拟局域网)技术的应用。