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以太網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)

ISSUE1.0光網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品課程開發(fā)室引入ET1單板可以使OptiX2500+(Metro3000)產(chǎn)品具有直接接入數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的功能，從而將現(xiàn)有的SDH網(wǎng)升級為可以傳送以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的SDH網(wǎng)絡(luò)。為了使大家能更好地掌握ET1單板以太網(wǎng)業(yè)務(wù)配置的原理，我們先要學(xué)習(xí)一些以太網(wǎng)的基礎(chǔ)知識和基本概念。我們有必要掌握以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)配置學(xué)習(xí)目標(biāo)了解以太網(wǎng)發(fā)展的過程掌握以太網(wǎng)發(fā)展的各個階段的網(wǎng)絡(luò)特性的優(yōu)點、缺點學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：參考資料《以太網(wǎng)技術(shù)》《VLAN基礎(chǔ)》《生成樹協(xié)議原理及配置》以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識以太網(wǎng)起源（原始社會）HUB出現(xiàn)（奴隸社會）L2出現(xiàn)（封建社會）VLAN出現(xiàn)（資本主義社會）L3出現(xiàn)（社會主義社會）GE/10GE出現(xiàn)（未來社會）以太網(wǎng)起源以太網(wǎng)通信的原則：

同一時刻只能有一臺主機在發(fā)送，但可以有多臺主機同時接收——廣播；

如果一個以太網(wǎng)報文被完全發(fā)送出去，則在鏈路上肯定不會發(fā)生沖突，即理論上不再需要發(fā)送第二次。以太網(wǎng)起源原始社會的主要矛盾原始社會中沒有階級關(guān)系，所有的主機都以平等的地位連接到同軸電纜上，但如果以太網(wǎng)中主機數(shù)目較多，則存在以下嚴(yán)重問題：

介質(zhì)可靠性差沖突嚴(yán)重廣播泛濫無任何安全性其中介質(zhì)可靠性差是原始社會的主要社會矛盾，當(dāng)時的社會生產(chǎn)力異常低下。以太網(wǎng)基礎(chǔ)知識以太網(wǎng)起源（原始社會）HUB出現(xiàn)（奴隸社會）L2出現(xiàn)（封建社會）VLAN出現(xiàn)（資本主義社會）L3出現(xiàn)（社會主義社會）GE/10GE出現(xiàn)（未來社會）HUB出現(xiàn)從同軸電纜到雙絞線：

80年代末期，非屏蔽雙絞線（UTP）出現(xiàn)，并迅速得到廣泛的應(yīng)用。UTP的巨大優(yōu)勢在于：價格低廉，只有同軸電纜的幾分之一；制作簡單，成功率高；收發(fā)使用不同的線纜，為實現(xiàn)全雙工奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；邏輯拓撲依舊是總線的，但物理拓撲變?yōu)樾切?，使單段線纜的故障不會影響到這個網(wǎng)絡(luò)。HUB出現(xiàn)傳統(tǒng)以太網(wǎng)連接設(shè)備HUB設(shè)備工作模型：僅僅是物理上的連接設(shè)備HUB出現(xiàn)現(xiàn)傳統(tǒng)以以太網(wǎng)網(wǎng)連接接設(shè)備備HUB設(shè)備工工作原原理：所有的的HUB都都是半半雙工工的HUB僅僅僅改變變了以以太網(wǎng)網(wǎng)的物物理拓拓撲HUB出現(xiàn)現(xiàn)HUB的沖沖突域域：HUB對所所連接接的LAN只做做信號號的中中繼，，所有的的物理理設(shè)備備構(gòu)成成了一一個沖沖突域域。HUB出現(xiàn)現(xiàn)HUB（（奴隸隸社會會）的的主要要矛盾盾從奴隸隸社會會開始始，以以太網(wǎng)網(wǎng)中第第一次次出現(xiàn)現(xiàn)了階階級的的概念念：統(tǒng)統(tǒng)治階階級和和被統(tǒng)統(tǒng)治階階級。。被統(tǒng)統(tǒng)治階階級通通常是是生產(chǎn)產(chǎn)者（（主機機），，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中的的流量量只要要由生生產(chǎn)者者產(chǎn)生生。統(tǒng)統(tǒng)治階階級通通常指指網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中的的連接接和交交換設(shè)設(shè)備（（HUB）），雖雖然他他們不不從事事生產(chǎn)產(chǎn)勞動動，但但卻對對勞動動果實實有分分配權(quán)權(quán)。奴奴隸社社會存存在如如下社社會矛矛盾：：沖突嚴(yán)嚴(yán)重廣播泛泛濫無任何何安全全性其中沖突嚴(yán)嚴(yán)重是奴隸隸社會會的主主要社社會矛矛盾，，當(dāng)時時的社社會生生產(chǎn)力力非常常低下下。以太網(wǎng)網(wǎng)基礎(chǔ)礎(chǔ)知識識以太網(wǎng)網(wǎng)起源源（原原始社社會））HUB出現(xiàn)現(xiàn)（奴奴隸社社會））L2出出現(xiàn)（（封建建社會會）VLAN出出現(xiàn)（（資本本主義義社會會）L3出出現(xiàn)（（社會會主義義社會會）GE/10GE出出現(xiàn)（（未來來社會會）L2出出現(xiàn)BRIDGE/以太太網(wǎng)交交換機機/L2設(shè)設(shè)備工工作模模型：L2出出現(xiàn)二層交交換機機原理理：接收網(wǎng)網(wǎng)段上上的所所有數(shù)數(shù)據(jù)幀幀；利用接接收數(shù)數(shù)據(jù)幀幀中的的源MAC地址址來建建立MAC地址址表（（源地地址自自學(xué)習(xí)習(xí)），，使用用地址址老化化機制制進行行地址址表維維護；；在MAC地地址表表中查查找數(shù)數(shù)據(jù)幀幀中的的目的的MAC地地址，，如果果找到到就將將該數(shù)數(shù)據(jù)幀幀發(fā)送送到相相應(yīng)的的端口口（不不包括括源端端口）），如如果找找不到到，就就向所所有的的端口口（不不包括括源端端口））發(fā)送送；向所有有端口口（不不包括括源端端口））轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)廣播播幀和和多播播幀。。問題為什么么向所所有的的端口口發(fā)送送數(shù)據(jù)據(jù)幀時時不包包含源源端口口呢？？解答不向源源端發(fā)發(fā)送，，是為為了防防止廣廣播風(fēng)風(fēng)暴。。原因:從這個個端口口接收收的報報文，，肯定定被這這個端端口所所在的的網(wǎng)段段已知知，所所以沒沒有必必要從從這個個端口口再發(fā)發(fā)送一一遍。。不僅僅僅是沒沒有必必要的的問題題，而而是一一定不不能再再發(fā)送送，因因為這這樣一一個報報文會會在網(wǎng)網(wǎng)段中中出現(xiàn)現(xiàn)兩次次。造造成嚴(yán)嚴(yán)重錯錯誤。。L2出出現(xiàn)二層交交換機機硬件件結(jié)構(gòu)構(gòu)：L2的的轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)完全全由硬硬件通通過ASIC實實現(xiàn)。。L2出出現(xiàn)全雙工工就是是解放放生產(chǎn)產(chǎn)力：：實現(xiàn)全雙工工的物質(zhì)保保證：支持全雙工工的網(wǎng)卡芯芯片＋收發(fā)發(fā)線路完全全分離物理介質(zhì)＋＋點到點的的連接（HUB都是是半雙工的的）。全雙工對以以太網(wǎng)技術(shù)術(shù)的影響：：最大吞吐量量達到雙倍倍速率；從從根本上解解決了以太太網(wǎng)的沖突突問題，以以太網(wǎng)從此此告別CSMA/CD。支持全雙工工的設(shè)備：：最近10年年制造的網(wǎng)網(wǎng)卡、L2、路由器器，HUB除外。L2出現(xiàn)生成樹協(xié)議議(STP)解決環(huán)環(huán)路問題：：通過阻斷冗冗余鏈路來來消除橋接接網(wǎng)絡(luò)中可可能存在的的路徑回環(huán)環(huán)。當(dāng)前活動路路徑發(fā)生故故障時激活活冗余備份份鏈路恢復(fù)復(fù)網(wǎng)絡(luò)連通通性。L2出現(xiàn)沖突域：L2對所接接收到的數(shù)數(shù)據(jù)幀根據(jù)據(jù)MAC地地址進行二二層轉(zhuǎn)發(fā)，，沖突域被被限制到了了一個端口口上。但是是無法限制制廣播域的的大小。L2出現(xiàn)L2（封建建社會）的的主要矛盾盾在封建社會會中，全雙雙工和L2帶來了以以太網(wǎng)社會會生產(chǎn)力的的兩次重大大飛躍，徹徹底解決了了困擾以太太網(wǎng)的沖突突問題，極極大的促進進了社會進進步。并且且以太網(wǎng)的的安全性也也有所提高高。但封建建社會仍舊舊存在如下下社會矛盾盾：廣播泛濫安全性仍舊舊無法得到到有效的保保證其中廣播泛濫嚴(yán)嚴(yán)重是封建社會會的主要社社會矛盾。。以太網(wǎng)基礎(chǔ)礎(chǔ)知識以太網(wǎng)起源源（原始社社會）HUB出現(xiàn)現(xiàn)（奴隸社社會）L2出現(xiàn)（（封建社會會）VLAN出出現(xiàn)（資本本主義社會會）L3出現(xiàn)（（社會主義義社會）GE/10GE出出現(xiàn)（未來來社會）VLAN出出現(xiàn)VLAN的的起源———基于端口口分組：解決廣播泛泛濫問題的的主導(dǎo)思想想：將沒有有互訪需求求的主機隔隔離開。特點：實現(xiàn)簡單，，但只能適適用于一臺臺交換機。。VLAN出出現(xiàn)多個交換機機——劃分分VLAN：特點：必須有統(tǒng)一一的標(biāo)準(zhǔn)———VLAN。VLAN出出現(xiàn)VLAN的的標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.1Q：：VLANID12bits范范圍：（0~4095）正是這12bits徹底改變變了傳統(tǒng)的的以太網(wǎng)。。VLAN出出現(xiàn)VLAN的的劃分：根據(jù)使用策策略不同，，VLAN可以分分為：基于端口劃劃分的VLAN基于MAC地址劃分分的VLAN基于網(wǎng)絡(luò)層層協(xié)議劃分分的VLAN基于IP組組播的VLAN基于組合策策略的VLANVLAN出出現(xiàn)以太網(wǎng)設(shè)備備與802.1Q幀幀：以太網(wǎng)中的的哪些設(shè)備備識別802.1Q幀格式？？網(wǎng)絡(luò)終端用用戶設(shè)備（如安裝了了以太網(wǎng)卡卡的計算機機）網(wǎng)絡(luò)交換互互連設(shè)備（如以太網(wǎng)網(wǎng)交換機））VLAN出出現(xiàn)以太網(wǎng)交換換機的端口口分類：Access/Untagged/端端口：如果以太網(wǎng)網(wǎng)交換機的的某個端口口所連的設(shè)設(shè)備（通常常連接的是主主機）都不不識別802.1Q幀，那么么該端口就是Access端端口。Trunk/TagAware/Tagged/端口口：如果以太網(wǎng)網(wǎng)交換機的的某個端口口所連的設(shè)設(shè)備（通常常連接L2））可以識別別802.1Q幀，，那么該端端口就是Trunk端口。VLAN出出現(xiàn)三個ID：：VID：以太網(wǎng)幀中中所攜帶的的表示該幀幀所屬的VLAN的的ID，（就是改變變以太網(wǎng)世世界的那12個bit）。PVID：：L2上的所所有端口（（包括Acess和和Trunk），必必須指明屬屬于哪個VLAN。。TrunkallowVlanID：：在Trunk端口上上，必須標(biāo)標(biāo)識出允許許那些vlan通過過。。VLAN出出現(xiàn)三大紀(jì)律：：UNTAGGED端端口不能接接TAGGED端口口。兩個相連的的TAGGED端口口的PVID值要求求一致。與不支持802.1Q的設(shè)備備相連的端端口不能是是TAGGED端口口。VLAN出出現(xiàn)VLAN（（資本主主義社會））的主要矛矛盾在資本主義義社會中，，VLAN技術(shù)成功功地解決了了廣播問題題，并且使使以太網(wǎng)的的安全性有有了進一步步的提高，，此時的以以太網(wǎng)技術(shù)術(shù)趨于完美美，社會生生產(chǎn)力極大大提高，社社會物質(zhì)生生產(chǎn)空前繁繁榮。但資資本主義社社會仍舊存存在如下社社會矛盾：：人民群眾日日益增長的的過量物質(zhì)質(zhì)文化需求求與落后的的社會生產(chǎn)產(chǎn)力之間的的矛盾例如：使用用VLAN來劃分網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)后，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的效率率提高不少少，可是本本來不需要要相互訪問問的兩個部部門，現(xiàn)在在又要少量量的訪問需需求，該怎怎么辦到呢呢？VLAN出出現(xiàn)解決辦法———使用路路由器連接接不同的VLAN前提：VLAN和和IP子網(wǎng)網(wǎng)間是一對對一的關(guān)系系。以太網(wǎng)基礎(chǔ)礎(chǔ)知識以太網(wǎng)起源源（原始社社會）HUB出現(xiàn)現(xiàn)（奴隸社社會）L2出現(xiàn)（（封建社會會）VLAN出出現(xiàn)（資本本主義社會會）L3出現(xiàn)（（社會主義義社會）GE/10GE出出現(xiàn)（未來來社會）L3出現(xiàn)三層交換機機功能模型型：三層交換機機功能上相相當(dāng)于右圖圖中大方框框中的部分分三層交換機機把支持VLAN的的二層交換換機和路由由器的功能能集成在一一起了，因因此常常稱稱之為二三三層交換機機二層交換機機的功能和和路由器的的功能，在在三層交換換機中分別別體現(xiàn)為二二層VLAN轉(zhuǎn)發(fā)引引擎和三層層轉(zhuǎn)發(fā)引擎擎兩個部分分二層VLAN引擎與與支持VLAN的二二層交換機機的二層轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)引擎是是相同的，，是用硬件件支持多個個VLAN的二層轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)三層轉(zhuǎn)發(fā)引引擎使用硬硬件ASIC技術(shù)實實現(xiàn)高速的的IP轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)對應(yīng)到IP網(wǎng)絡(luò)模型型中，每個個VLAN對應(yīng)一個個IP網(wǎng)段段，三層交交換機中的的三層轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)引擎在各各個網(wǎng)段（（VLAN）間轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)報文，實實現(xiàn)VLAN之間的的互通，因因此三層交交換機的路路由功能通通常叫做VLAN間間路由（Inter-VLANRouting）L3出現(xiàn)L3（社會主義社社會）的主主要矛盾L3在這場場斗爭中，，失去只是是局域網(wǎng)的的枷鎖，得得到的卻是是整個internetL3雖然幾幾乎具備了了路由器的的所有功能能，但在走走向廣域網(wǎng)網(wǎng)的過程中中卻遇到了了廣域網(wǎng)接接口帶寬不不足，路由由性能低下下的尷尬。。以太網(wǎng)基礎(chǔ)礎(chǔ)知識以太網(wǎng)起源源（原始社社會）HUB出現(xiàn)現(xiàn)（奴隸社社會）L2出現(xiàn)（（封建社會會）VLAN出出現(xiàn)（資本本主義社會會）L3出現(xiàn)（（社會主義義社會）GE/10GE出出現(xiàn)（未來來社會）GE/10GE出現(xiàn)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)網(wǎng)：千兆以太網(wǎng)網(wǎng)物理層———有序集集Start_Of_Packet：在傳輸具體體數(shù)據(jù)的開開始，發(fā)送送該有序集集。IDLE需要注意的的，在沒有有數(shù)據(jù)傳輸輸?shù)臅r候物物理鏈路也也不空閑，，而是傳輸該該有序集來來保持激活活狀態(tài)。End_Of_Packet具體數(shù)據(jù)傳傳輸結(jié)束的的時候發(fā)送送該有序集集，指示數(shù)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)結(jié)束。Configuration封裝自動協(xié)協(xié)商數(shù)據(jù)GE/10GE出現(xiàn)現(xiàn)GE對以太太網(wǎng)技術(shù)的的影響：GE就是解解放生產(chǎn)力力！以低廉的價價格提供巨巨大的帶寬寬對以太網(wǎng)技技術(shù)提供平平滑的升級級和良好的的兼容GE的出現(xiàn)現(xiàn)使以太網(wǎng)網(wǎng)技