以太网交换机常用技术和协议概要.ppt

* * * * * * * * * * * * * 以太网交换机常用技术和协议 * * * 以太网介绍 CSMA/CD原理 交换机转发原理 VLAN原理 QinQ原理 生成树原理 RRPP协议 PBB 目录 * * 以太网介绍 以太网起源于Aloha无线电系统，Digital、Intel和Xerox最初于1979年推出以太网技术规范，一般称为DIX Ethernet V2标准。 1985年，对DIX Ethernet V2标准进行了标准化，为国际标准IEEE802.3。 IEEE802.3定义了利用CSMA/CD(带冲突检测的载波侦听多路访问)技术而构建10Mbps，100Mbps，1Gbps，甚至10Gbps的局域网协议集，同时还选取了所采用的传输介质，当前主要是非屏蔽双绞线和光纤。 * * 以太网介绍 以太网交换机是一种数据链路层设备，通过设备的MAC地址进行数据帧的转发。目前情况下，以太局域网一般采用星型拓扑，中心点为集线器或交换机。 MAC(Media Access Control，介质访问控制)地址：48位，一般用12位16进制采用点分隔的方式表示，比如：0001.0323.31DD，MAC地址由硬件制造商预烧到以太网适配器中，所以也叫硬件地址。 以太网环境中，广播是特殊格式的数据帧，它的发送目标是以太网网络中的所有设备，广播的MAC地址为：FFFF.FFFF.FFFF。组播是特殊的广播，组播中，只将流量发送到某些特定设备上，组播MAC地址的前缀是：01-00-5E。 * * 以太网介绍 下面是IEEE802.3定义的以太网帧格式示例： 前同步码：802.3帧的前同步码有7个字节交替出现的0和1，它的作用就是提醒接收系统有帧到来，以及使到来的帧与输入定时进行同步。前同步码实际上是在物理层添加上去的，它并不是（正式的）帧的一部分。 帧首定界符（SFD）：802.3帧的SFD字段用1字节作为帧开始的信号。SFD给接收信号的站最后一次机会进行同步。 目的地址（DA），源地址（SA）：6字节，表示目的MAC地址，源MAC地址。 长度：表示接下来数据和填充字段的长度。 前同步码 SFD 目的地址 源地址 长度 数据和填充 CRC 7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 4字节 * * 以太网介绍 CSMA/CD原理 交换机转发原理 VLAN原理 QinQ原理 生成树原理 RRPP协议 PBB 目录 * * CSMA/CD原理 以太网所使用的接入方法就是IEEE802.3标准定义的具有碰撞检测的载波侦听多点接入（CSMA/CD）。同一以太网上的各站通过物理总线拓扑或星型拓扑连接在一起，但是其逻辑拓扑一定是一条总线，信道为各站所共享，同一时刻只能有一个站使用这个信道。一个站发送的帧将被所有的站接收，只有真正的目的地才收下这个帧，而其他的站都丢弃这个帧。连接到相同以太网网络中的设备，同一时刻只能有一台设备发送信息，这个设备具有相同的“碰撞域”。如果同一时刻，多个设备发送帧，则会发生“碰撞”，CSMA/CD就是被用来解决这个问题的。 * * CSMA/CD原理 上图4台PC通过物理层设备集线器相连组成以太网，为一个冲突域，采用CSMA/CD解决冲突碰撞问题。 CSMA/CD过程 为了侦听网络上的载波信号，局域网设备需要倾听以太网网络； 如果局域网设备没有在网络中检测到载波信号，那么它将开始发送信号。局域网设备将倾听网络上的载波信号，并且将其与输出进行匹配。 如果输入和输出之间存在差异，那么就表示其他局域网设备已经发送信号，这就是发生碰撞的情况； 为了警告导致碰撞的其他局域网设备，这台局域网设备将发出拥塞信号； 为了能够再次开始发送信号的过程，局域网设备将随机等待一段时间，这被称为退避算法。如果接下来的尝试又发生多次碰撞的情况，那么退避算法将延长等待时间。 * * 以太网介绍 CSMA/CD原理 交换机转发原理 VLAN原理 QinQ原理 生成树原理 RRPP协议 PBB 目录 * * 交换机转发原理 交换机转发是根据数据帧的目的MAC地址，查MAC表（桥接表），得到出端口号，进而将该数据帧从指定端口转发出去。在高端交换机上，一该表一般保存在CAM（Content Addressable Memory）内存中，CAM内存与一般内存不同，它是直接以内容为索引进行查找，而且查找一次CAM的时间是固定的，这样防止软件算法查找时间不固定导致的各类问题。 交换机的转发有四个流程：未知MAC扩散，源MAC学习，已知MAC转发，MAC表项计时老化。这些流程的核心是MAC表，MAC表（桥接表）示例如下，以目的MAC地址为索引查MAC表，得到该帧的出端口号。 目的MAC地址 出端口号 0001-0