第1部分 以太网技术

第一部分

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以太网技术

图1-1 第1章 以太网……………………………………………………………….4

1.1 以太网的起源……………………………………………………………………………......4 1.2 以太网的物理层……………………………………………………………………………...4

1.2.1 以太网的线缆标准简介 ............................................................................................ 4. 1.2.2 CSMA/CD .................................................................................................................... 6 1.2.3 最小帧长与最大传输距离 ......................................................................................... 7 1.2.4 以太网的双工模式 ..................................................................................................... 7 1.2.5 以太网的自动协商 ..................................................................................................... 8 1.2.6 HUB .............................................................................................................................. 9 1.3 以太网的数据链路层……………………………………………………………………….11

1.3.1 以太网链路层的分层结构 ....................................................................................... 11 1.3.2 MAC子层 .................................................................................................................. 11 1.3.3 以太网帧结构 ........................................................................................................... 13 1.3.4 LLC子层 .................................................................................................................... 14 1.3.5 以太网交换机 ........................................................................................................... 15 1.4 以太网的发展……………………………………………………………………………….16

1.4.1 共享式以太网 ........................................................................................................... 17 1.4.2 交换式以太网 ........................................................................................................... 17 1.4.3 1000M以太网和10G以太网 ................................................................................... 18 1.5 以太网的应用……………………………………………………………………………….18

1.5.1 计算机互连 ............................................................................................................... 19 1.5.2 高速网络设备之间互连 ........................................................................................... 19 1.5.3 城域网中用户接入的手段 ....................................................................................... 19 1.6 参考资料清单………………………………………………………………………………..19

图1-2 第2章 VLAN………………………………………………………………..21

2.1.1 VLAN简介 ................................................................................................................ 21 2.1.2 VLAN的引入 ............................................................................................................ 21 2.1.3 VLAN的划分 ............................................................................................................ 23 2.1.4 VLAN帧格式 ............................................................................................................ 24 2.1.5 VLAN的基本概念 .................................................................................................... 25 2.2 VLAN内通信过程……………………………………………………………………………27

2.2.1 VLAN基本通信原理 ................................................................................................ 27 2.2.2 VLAN跨越交换机通信原理 .................................................................................... 29 2.3 VLAN间通信原理……………………………………………………………………………30

2.3.1 二层交换机＋路由器 ............................................................................................... 30 2.3.2 三层交换机 ............................................................................................................... 31 2.4 VLAN Aggregation…………………………………………………………………………..31

2.4.1 VLAN aggregation原理............................................................................................. 31 2.4.2 VLAN aggregation的优点 ......................................................................................... 32

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2.5 VLAN Stacking………………………………………………………………………………32 2.6 VLAN Mapping………………………………………………………………………………33 2.7 VLAN Damping……………………………………………………………………………...33 2.8 VLAN的应用…………………………………………………………………………………34

2.8.1 基于端口的VLAN划分 .......................................................................................... 34 2.8.2 VLAN Trunk的应用 .................................................................................................. 35 2.8.3 VLAN间互通应用 .................................................................................................... 35 2.8.4 VLAN Aggregation的应用 ........................................................................................ 36 2.9 参考资料清单………………………………………………………………………………..37

图1-3 第3章 VRRP……………………………………………………………….38

3.1 VRRP概述…………………………………………………………………………………..38 3.2 VRRP的基本概念…………………………………………………………………………..38 3.3 VRRP的工作原理…………………………………………………………………………..39 3.4 VRRP协议介绍……………………………………………………………………………..41

3.4.1 VRRP的报文结构 ..................................................................................................... 41 3.4.2 VRRP的状态机 ......................................................................................................... 42 3.5 VRRP的功能特点…………………………………………………………………………..43 3.6 VRP中的VRRP…………………………………………………………………………….43

3.6.1 主备备份 ................................................................................................................... 44 3.6.2 负载分担 ................................................................................................................... 44 3.6.3 监视接口状态 ........................................................................................................... 45 3.6.4 VRRP快速切换 ......................................................................................................... 46 3.6.5 虚拟IP地址Ping开关............................................................................................. 46 3.6.6 VRRP的安全功能 ..................................................................................................... 46

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第2章 以太网

2.1 以太网的起源

以太网技术起源于一个实验网络，该实验网络的目的是把几台个人计算机以3M的速率连接起来。“以太网”一般是指由DEC（Digital Equipment Corporation）、Intel和Xerox组成的DIX（DEC-Intel-Xerox）联盟开发并于1982年发布的10 Mb/s的以太网标准。而IEEE 802.3规范则是基于以太网的标准制定的，并与以太网标准相互兼容。

在TCP/IP中，以太网的IP数据报文的封装格式由RFC 894定义，IEEE802.3网络的IP数据报文封装由RFC 1042定义。当今最常使用的封装格式是RFC894定义的格式，通常称为Ethernet II或者Ethernet DIX。

为区别两种帧，本文以Ethernet II称呼RFC 894定义的以太帧，以IEEE802.3称呼RFC 1042定义的以太帧。

说明2.2 以太网的物理层

本节包含以下内容：

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以太网的线缆标准简介 CSMA/CD

最小帧长与最大传输距离 以太网的双工模式 以太网的自动协商 HUB

2.2.1 以太网的线缆标准简介

从以太网诞生到目前为止，成熟应用的以太网物理层标准主要有以下几种：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

10BASE-2 10BASE-5 10BASE-T 10BASE-F 100BASE-T4 100BASE-TX 100BASE-FX 1000BASE-SX 1000BASE-LX 1000BASE-CX

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1000BASE-TX

在这些标准中，前面的10、100、1000分别代表运行速率，中间的BASE指传输的信号是基带方式。

10兆以太网线缆标准

10兆以太网线缆标准在IEEE802.3中定义，线缆类型如步骤1：所示。

步骤1： 10兆以太网线缆标准

表2-1 名称 10BASE-5 10BASE-2 10BASE-T 10BASE-F 粗同轴电缆 细同轴电缆 双绞线 光纤 表2-2 电缆 500m 200m 100m 2000m 表2-3 最长有效距离

同轴电缆的致命缺陷是：电缆上的设备是串连的，单点故障就能导致整个网络崩溃。10BASE-2，10BASE-5是同轴电缆的物理标准，现在已经基本被淘汰。

100兆以太网线缆标准

100兆以太网又叫快速以太网FE（Fast Ethernet），在数据链路层上跟10M以太网没有区别，仅在物理层上提高了传输的速率。 快速以太网线缆类型如步骤1：所示。

步骤1： 快速兆以太网线缆标准

表2-4 名称 100Base-T4 100Base-Tx 100Base-Fx 四对三类双绞线 两对五类双绞线 单模光纤或多模光纤 表2-5 线缆 100m 100m 2000m 表2-6 最长有效距离

10BASE-T和100BASE-TX都是运行在五类双绞线上的以太网标准，所不同的是线路上信号的传输速率不同，10BASE-T只能以10M的速度工作，而100BASE-TX则以100M的速度工作。 100BASE-T4现在很少使用。

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