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计算机三级《网络技术》基础知识：以太网2015计算机三级《网络技术》基础知识：以太网1.以太网的发展1976年7月，Bob在ALOHA网络的基础上，提出总线型局域网的设计思想，并提出冲突检测、载波侦听与随机后退延迟算法，将这种局域网命名为以太网(Ethernet)。
以太网的核心技术是：介质访问控制方法CDMA/CD.这种方法解决了多结点共享公用总线的问题。
早期以太网的传输介质是同轴电缆，后用双绞线，再后用光纤。
2.以太网的帧结构与工作流程(1)以太网数据发送流程冲突：多个站点同时利用总线发送数据，导致数据接收不正确。
总线网没有控制中心，如果一个站点发送数据帧，以广播方式通过总线发送，每一个站点都能收到数据帧，其它站点也可以同时发送，因此冲突不可避免。
CSMA/CD发送流程可简单概括为：先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发。
实现公共传输介质的控制策略，需要解决的问题是：载波侦听，冲突检测，冲突后的处理方法。
(a)载波侦听结点利用总线发送数据时，首先侦听总线是否空闲，以太网规定发送数据采用曼彻斯特编码。
判断总线是否空闲可以判断总线上是否有电平跳变。
不发生跳变总线空闲。
此时如果有结点已准备好发送数据，可以启动发送。
(b)冲突检测方法载波侦听不能完全消除冲突，原因是数字信号是以一定的速率传输的。
例如：结点A发送数据帧时，离他1000m距离的结点在一定的时间延迟后才能收到数据帧，此时间段内如果B也发送数据，造成冲突。
从物理层上看，冲突时多个信号叠加，导致波形不同于任何结点的波形信号。
解决方案：结点A发送数据前，先发送侦听信号，如果侦听信号在最大距离传输时间2倍时，没有冲突信号出现，结点A肯定取得总线的访问权。
冲突信号的延迟时间=2*D/V。
其中：D是结点到最远结点的距离，V表示信号传输速度，信号往返的时间为延迟时间。
进行冲突检测的方法有两种：比较法和编码违例法。
比较法：将发送信号波形与从总线上接收的信号比较，如果不同说明有冲突。
1.CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access withCollision Detection）—载波侦听多路访问/冲突检测，是一种在共享介质条件下实现多点通讯的方法。
其基本规则如下：（1）若介质空闲，发送数据；否则，转（2）；（2）若介质忙，一直监听到信道空闲，然后立即发送数据；（3）若检测到冲突，即线路上电压的摆动值超过正常值一倍，则发出一个短小的干扰（jamming）信号，使得所有站点都知道发生了冲突并停止数据的发送；（4）发完干扰信号，等待一段随机的时间后，再次试图传输，回到（1）重新开始。
2.由于CSMA/CD算法的限制，10M半双工以太网帧的帧长不能小于64字节。
3.从共享式以太网发展到交换式以太网过渡时期，出现了中继器和集线器两种互连的网络设备。
4.网络范围扩大后，信号在传送的过程中容易失真，导致误码。
中继器的功能是恢复失真信号，并放大信号。
5.集线器（HUB）和中继器都是物理层上的连接设备。
6.集线器（HUB）就是这样一种基于CSMA/CD机制工作的以太网设备，其工作原理很简单：从任何一个接口收到的数据帧（不管是单播还是广播）不加选择地转发给其它的任何端口（除接收的那个端口外）。
7.故可以这样说集线器（HUB）和中继器仅仅改变了以太网的物理拓扑，其逻辑结构仍然是总线拓扑。
8.HUB没有用MAC地址，只是对数据进行复制转发，没有过滤功能。
9.由集线器（HUB）和中继器组建以太网的实质是一种共享式以太网，故共享式以太网所具有的弊端它基本上都有，存在以下缺陷：a)冲突严重b)广播泛滥c)无任何安全性10.交换机是工作在数据链路层的设备。
以太网交换机网桥需要完成二个基本功能：a)MAC地址学习；b)转发和过滤决定。
11.DMAC代表目的终端的MAC地址，SMAC代表源MAC地址，而LENGTH/TYPE字段则根据值的不同有不同的含义：当LENGHT/TYPE > 1500时，代表该数据帧的类型（比如上层协议类型），当LENGTH/TYPE < 1500时，代表该数据帧的长度。
RK系列以太⽹卡驱动学习笔记RK系列芯⽚已经内置了以太⽹控制器，所以只需要搭配⼀颗以太⽹ PHY 芯⽚就可以实现以太⽹功能！所以不管是PHY ⼚家有多少，基本的功能是都是使⽤ RK 的驱动配置基本就可以实现，就是调⽤RK 的通⽤的驱动接⼝。
10/100M以太⽹ PHY 与 MAC 之间的接⼝主要有 MII 和 RMII。
⽽10/100/1000M 以太⽹ PHY 与MAC 之间的接⼝主要有 RGMII。
在⽤的⽐较多的 RK3288 RK3399 的芯⽚上⾯都是⽀持 RMII 和 RGMII 接⼝的，也就是都可以⽀持 100 M ⽹卡，或者 1000M⽹卡⼀、RK系列以外⽹卡驱动调试1、查看以太⽹设备是否打开；Device Drivers ->[*] Network device support ->-*- PHY Device support and infrastructure-><*> Driver for Rockchip Ethernet PHYs2、修改 dts ⽂件，看你是⽀持什么接⼝的，也就是你只有 100 M ⽹卡，还是 1000M ⽹卡即可。
修改 Y:\RK3399\kernel\arch\arm64\boot\dts\rockchip\ rgf-rk3399.dts3、千兆⽹（1000M PHY）配置clkin_gmac: external-gmac-clock {compatible = "fixed-clock";clock-frequency = <125000000>; /* PHY供给GMAC的时钟⼤⼩ */clock-output-names = "clkin_gmac";#clock-cells = <0>;};&gmac {phy-supply = <&vcc_phy>; /* PHY供电 */phy-mode = "rgmii"; /* PHY接⼝ */clock_in_out = "input"; /*时钟⽅向 */snps,reset-gpio = <&gpio3 15 GPIO_ACTIVE_LOW>; /* 复位IO及有效电平 */snps,reset-active-low;snps,reset-delays-us = <0 10000 50000>;assigned-clocks = <&cru SCLK_RMII_SRC>;assigned-clock-parents = <&clkin_gmac>;pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&rgmii_pins>;tx_delay = <0x28>; /* TX线上的延时值 */ rx_delay = <0x11>; /* RX线上的延时值 */ status = "okay";};查看原理图⾥供电、复位脚是否正确PMUPHY_RST然后就可以查看⽹卡是否存在rk3399:/ # ifconfig4、百兆⽹（100M PHY）配置clkin_gmac: external-gmac-clock {compatible = "fixed-clock";clock-frequency = <50000000>; //时钟 100M 使⽤ rmii 接⼝固定是50Mclock-output-names = "clkin_gmac";#clock-cells = <0>;};&gmac {phy-supply = <&vcc_phy>;phy-mode = "rmii"; // 说明接⼝是什么 PHYclock_in_out = "output"; // 是 output 的时候，就由 RK芯⽚提供 50M，1000M 的是 inputsnps,reset-gpio = <&gpio3 15 GPIO_ACTIVE_LOW>; // 硬件接⼝看原理图 snps,reset-active-low;snps,reset-delays-us = <0 10000 50000>;assigned-clocks = <&cru SCLK_RMII_SRC>;assigned-clock-parents = <&clkin_gmac>;pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&rgmii_pins>;。
交换技术一、 以太网以太网技术标准主要定义了数据链路层和物理层的规范。
同一层次的技术标准包括令牌环网等等。
TCP/IP 协议本身是与数据链路层和物理层无关的，TCP/IP 协议栈可以架构在以太网技术上，也可以是令牌环网。
LLCMAC物理层数据链路层以太网技术范围以太网是广播网。
半双工传输时采用CSMA/CD 技术，全双工模式不需要。
在采用CSMA/CD 传输介质访问的以太网中，任何一个CSMA/CD LAN 工作站在任何一时刻都可以访问网络。
发送数据前，工作站要侦听网络是否堵塞，只有检测到网络空闲时，工作站才能发送数据。
工作站在发送数据帧时需要等待一个时间片的时间，用来检测刚才发送出去的帧是否发生冲突。
冲突发生时，采用时间指数退避算法，延后一段时间后在发送数据包。
一层设备：代表设备是HUB ，作用于7层网络模型的第1层，物理层，主要用于电信号的放大，以增加传输距离。
一层设备不存在交换。
以太网HUB 工作于半双工状态，HUB 连接的所有主机同时只能有一台主机发送以太帧，并且所有的主机都能够接收到这个帧，所有的端口处于同一个冲突域，一个广播域。
以太网帧结构：最小以太帧为64字节，若小于64字节，则需要“填充”。
二、 交换机基本结构目前的L2/L3交换芯片一般采用分布式交换的体系结构，主要包括：CPU （带管理的交换机）或者EEPROM （不带管理的交换机）、交换结构、MAC 芯片、物理层芯片几个部分，如果是提供光口还需要光模块。
其中的核心是MAC 芯片，实现了MAC 源地址学习和L2层以太帧转发，以及流量控制功能，如果是L3芯片，则在MAC 层芯片中还有路由模块。
所有的2层地址学习、2层转发和3层路由都是分散在各个MAC芯片中完成的。
虽然地址学习是分散在各个芯片中完成的，但是系统中的所有MAC芯片会通过内部通讯协议通过交换结构互相交换地址学习信息，使得整个系统中的地址学习表是统一的。
图中所示的是一个L2/L3层交换的MAC芯片，它主要包括了L2交换模块、L3路由模块、流分类模块和转发引擎等几个部分：1、L2交换模块主要进行MAC地址学习和L2层转发判断2、L3路由模块主要根据路由表进行L3层路由转发，如果是L2芯片则没有这个模块3、流分类模块主要是对进入以太帧做QOS方面的调整或者流量限制。
以太网发展简史：1.1973年，位于加利福尼亚Palo Alto 的Xerox公司提出并实现了最初的以太网。
Robert Metcalfe博士被公认为以太网之父，他研制的实验室原型系统运行速度是 2.94兆比特每秒(3Mb/s)。
2.1980年， Digital Equipment Corporation ，Intel，Xerox三家联合推出10Mbps DIX以太网标准[DIX80]。
IEEE 802.3标准规范则是基于这个最初的以太网技术制定的。
3.1995年，IEEE正式通过了802.3u快速以太网标准。
4.1998年，IEEE802.3z千兆以太网标准正式发布。
5.1999年，发布IEEE802.3ab标准，即1000BASE-T标准。
6.2002年7月18日，IEEE通过了802.3ae，即10Gbit/s以太网，又称为万兆以太网，它包括了10GBASE-R,10GBASE-W,10GBASE-LX4三种物理接口标准。
7.2004年3月，IEEE批准铜缆10G以太网标准802.3ak，新标准将作为10GBASE-CX4实施，提供双轴电缆上的10Gbps的速率。
8.在刚萌芽时期的以太网是共享式以太网，当时存在常见几种传输介质：9.10Base5：粗同轴电缆（5代表电缆的最大传输距离是500米）10.10Base2：细同轴电缆（2代表电缆的最大传输距离是200米）11.但是在共享式以太网之前，使用一种称为抽头的设备建立与同轴电缆的连接。
须用特殊的工具在同轴电缆里挖一个小洞，然后将抽头接入。
此项工作存在一定的风险：因为任何疏忽，都有可能使电缆的中心导体与屏蔽层短接，导致这个网络段的崩溃。
同轴电缆的致命缺陷是：电缆上的设备是串连的，单点的故障可以导致这个网络的崩溃。
12.80年代末期，非屏蔽双绞线（UTP）出现，并迅速得到广泛的应用。
UTP的巨大优势在于：价格低廉、制作简单，收发使用不同的线缆易于实现全双工工作模式。
计算机网络学习笔记概述网络技巧电脑资料1、计算机网络向用户提供的两个最重要的功能：（1）连通性；（2）共享2、网络、互联网以及因特网（1）网络（work）：由假设干结点（node）和连接这些结点的链路（link）组成，（2）互联网：将网络和网络通过路由器互连起来。
因而也是“网络的网络”。
（3）因特网（Inter）：世界上最大的互连网络。
主机（host）是指连接在因特网上的计算机。
综上：网络把许多计算机连接在一起，而因特网那么把许多网络连接在一起。
3、因特网开展的三个阶段：第一阶段：从单个网络 ARPANET 向互联网开展的过程。
1983 年TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。
第二阶段：建成三级构造的因特网：主干网、地区网和校园网（或企业网）。
第三阶段：形成多层次的ISP（Inter Service Provider 因特网效劳提供者）构造的因特网4、Inter 和 Inter 的区别：inter：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
Inter：专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规那么，且其前身是美国的 ARPANET。
5、制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段：因特网草案（非RFC文档），建议标准，草案标准，因特网标准6、因特网的组成：（1）边缘部分，用户直接使用，用来进展通信（传送数据、音频或视频）和资源共享；（2）核心部分，由大量网络和连接这些网络的路由器（边缘部分，称端系统(end system)）组成。
提供连通性和交换。
7、在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：（1）客户效劳器方式（C/S 方式），即Client/Server方式。
（客户是效劳的请求方，效劳器是效劳的提供方）（2）对等方式（P2P 方式），即 Peer-to-Peer方式。
（对等连接中的每一个主机既是客户又同时是效劳器。
1.PC机上的cmd命令
ping 192.168.1.100 -t （-t表示持续ping）
route print （查看PC机的路由表）
* ping包可以用wireshark抓取，关键词过滤为icmp协议包，有request与reply。
* ping需要注意PC的防火墙，还要注意ping不通时，检查拓扑网络时，检查ping包发送与接收两个方向的路径是否可行
2.路由器不同于PC，没有缺省网关的概念。
默认情况下，路由器上的路由表只知道直连的路由信息。
加入静态路由表的方法，可指定下一跳的端口或者IP地址：
（1）Router（config）#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 G0/1
（当目的地址为192.168.10.1-254网段时，该数据包的下一跳接口为G0/1端口）
（2）Router（config）#ip route 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.20.1
（当目的地址为192.168.10.1-254网段时，该数据包的下一跳地址为192.168.20.1）
3.默认情况下，网关路由的WAN端口禁ping。
关闭该路由器的防火墙，就能ping了。
4.关于以太网帧
（1）以太网最小帧是64字节的原因
首先说一下时隙，时隙在一般的数字通信原理中是这样定义的：由各个消息构成的单一抽样的一组脉冲叫做一帧，一帧中相邻两个脉冲之间是时间间隔叫做时隙。
以太网的时隙有它自己的特定意义：
a.在以太网CSMA/CD规则中，若发生冲突，则必须让网上每个主机都检测到。
但信号传播到整个介质需要一定的时间。
b.考虑极限情况，主机发送的帧很小，两冲突主机相距很远。
在A发送的帧传播到B的前一刻，B开始发送帧。
这样，当A的帧到达B时，B检测到了冲突，于是发送阻塞信号。
c.但B的阻塞信号还没有传输到A，A的帧已发送完毕，那么A就检测不到冲突，而误认为已发送成功，不再发送。
d.由于信号的传播时延，检测到冲突需要一定的时间，所以发送的帧必须有一定的长度。
这就是时隙需要解决的问题。
这里可以把从A到B的传输时间设为T,在极端的情况下A要在2T的时间里才可以检测到有冲突的存在。
（1）理想情况下，电磁波在1KM电缆的传输时延约为5us(这个数字应该记下来~~~)。
（2）在10Mbps的以太网中有个5-4-3的问题：10Mbps以太网最多只能有5个网段，4个转发器，而其中只允许3个网段有设备，其他两个只是传输距离的延长。
按照标准，10Mbps 以太网采用中继器时，连接最大长度为2500米。
那么在理想的情况下，时隙可以为2500/1000*5*2us=25us，但是事实上并非如此简单，实际上的时隙一定会比25us大些，比如中继转发延时等干扰。
IEEE将10M以太网的时隙定义为512比特时，即51.2us。
对于10Mbps以太网来说，10Mb/s*51.2us=512bit，所以一般说的512bit时隙长度就是这样来的。
这个长度为512/8=64字节，即最小帧长度64字节。
以太网在发送数据时，如果
在前面64字节没有发生冲突的话，那么后续的数据就不会发生冲突，以太网就认为这个数据的发送是成功的。
（2）100Mbps和1000Mbps以太网的时隙
100Mbps以太网的时隙仍为512位时，以太网规定一帧的最小发送时间必须为5.12μs。
1000Mbps以太网的时隙增至512字节，即4096位。
（3）帧间间隔与前导符的概念:
MAC子层的标准还规定了帧间最小的间隔是9.6us,相当于96bit的发送时间,就是说一个主机在检测到总路线开始空闲后,还要等待9.6us才能发送数据.这样做是为了使刚刚收到的数据帧的主机的接收缓存来得及清理,做好接收下一帧的准备。
这便是12个字节的帧间隔的由来（Inter frame gap）。
还有8个字节的preamble是什么呢？好吧，preamble是8字节的前导符，作用在于告诉监听设备数据将要到来。
（4）线速的意义。
以一台百兆交换机为例，使用仪表，接到交换机的两个端口上，设定测试仪表上的两个端口互发64字节大小的数据包，测试时间两分钟，然后我们来再看最后测试数据，在最终的测试结果中，有一项是包转发率（fps），记录了端口每秒转发的数据包数，由于链路的吞吐量是一定的，那么大数据包的转发率会比小数据包的转发率要小。
在这里64字节显示的是148,809。
那现在我们可以利用这个数据来计算交换机一个端口实际处理数据包的带宽大小，计算方法是：148,809×64（字节）×8（1Byte=8bit）=76,190,208≈76Mbps，通过以上的计算，我们看到实际上只有76Mbps的带宽用来实际处理数据。
其他带宽都干吗去了？
在以太网中，每个帧头都要加上了8个字节的前导符，前导符的作用在于告诉监听设备数据将要到来。
然后，以太网中的每个帧之间都要有帧间隙，即每发完一个帧之后要等待一段时间再发另外一个帧，在以太网标准中规定最小是12个字节，然而帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大，在这里我用了最小值。
每个帧都要有20个字节的固定开销，现在我们再来算一下交换机单个端口的实际吞吐量：148,809×（64+8+12）×8≈100Mbps，我想我说到这里大家已经明白我的意思了，交换机端口链路的"线速"数据吞吐量实际上只有76Mbps，另外一部分被用来处理了额外的开销，这两者加起来才是标准的百兆或者千兆。
根据以上的计算方法，我们也可以倒推出来千兆、百兆交换机单个端口链路64字节以及其他字节数据包下的线速包转发率，例如：百兆交换机的一个端口的线速包转发速率为：100Mbps÷8÷（64＋8＋12）=0.1488Mpps，那么千兆交换机的单个端口线速包转发速率就应该是乘以10的关系，数值就应该是1.488Mpps。
以上这个Mpps是网络设备吞吐使用的一个计量单位，即million packet per second（百万包/秒），指包转发率（也就是端口吞吐量。
