2-module-底层网络技术讲解
二层基本知识_转发_协议
二层交换基本过程
通过识别MAC进行
A
Switch
B
C
D
二层交换机工作模型
工作在链路层
应应应 表表应 会会应 传传应 网网应 链链应 物物应 链链应 物物应 链链应 物物应 应应应 表表应 会会应
S witch
传传应 网网应 链链应 物物应
二层交换引擎
ASIC--Application Specific Integrated Circuit L2FDB—Layer 2 forwarding database
. .
出口集合 {1} {2} {3}
. .
交换机工作过程—转发
MAC 1234.ABCD.0001 1234.ABCD.0002 1234.ADCB.0005
. .
出口集合 {1} {2} {3}
. .
交换机接收到数据帧后，根据目的 地址查询CAM，找到出口后，把 数据包从该出口集合发送出去。 在单播的情况下，出口列表集合只 有一个元素，但在多播情况下，出 口列表集合就可能不只一个元素。 CAUTION： 多播情况下，CAM表项的建立不是 通过学习得到的，而是通过IGMP 窥探，CGMP等协议获得的。
MACD MACA
端口2
......
MACD
MACA
端口1
......
MAC地地
所所所所
MACA MACB MACC MACD
1 1 2 2
二层交换机的局限性
二层交换机将网段上的冲突域限制到了端口级、但是无法限制广播域的大小 端口间已经不存在冲突 但是广播域仍然为整个LAN
LAN LAN
广广广
冲冲广
Frame Load：有效载荷 FCS： 帧检测序列
OSI七层模型基础知识及各层常见应用解读
OSI Open Source Initiative（简称OSI，有译作开放源代码促进会、开放原始码组织）是一个旨在推动开源软件发展的非盈利组织。
OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM），它是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。
它是网络技术的基础，也是分析、评判各种网络技术的依据，它揭开了网络的神秘面纱，让其有理可依，有据可循。
一、OSI参考模型知识要点图表1：OSI模型基础知识速览模型把网络通信的工作分为7层。
1至4层被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。
5至7层是高层，包含应用程序级的数据。
每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。
由低到高具体分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
第7层应用层—直接对应用程序提供服务，应用程序可以变化，但要包括电子消息传输第6层表示层—格式化数据，以便为应用程序提供通用接口。
这可以包括加密服务第5层会话层—在两个节点之间建立端连接。
此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置，尽管可以在层4中处理双工方式第4层传输层—常规数据递送－面向连接或无连接。
包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务第3层网络层—本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，它包括通过互连网络来路由和中继数据第2层数据链路层—在此层将数据分帧，并处理流控制。
本层指定拓扑结构并提供硬件寻址第1层物理层—原始比特流的传输电子信号传输和硬件接口数据发送时，从第七层传到第一层，接受方则相反。
各层对应的典型设备如下：应用层……………….计算机：应用程序，如，HTTP表示层……………….计算机：编码方式，图像编解码、URL字段传输编码会话层……………….计算机：建立会话，SESSION认证、断点续传传输层……………….计算机：进程和端口网络层…………………网络：路由器，防火墙、多层交换机数据链路层………..网络：网卡，网桥，交换机物理层…………………网络：中继器，集线器、网线、HUB二、OSI基础知识OSI/RM参考模型的提出世界上第一个网络体系结构由IBM公司提出（74年，SNA），以后其他公司也相继提出自己的网络体系结构如：Digital公司的DNA，美国国防部的TCP/IP等，多种网络体系结构并存，其结果是若采用IBM的结构，只能选用IBM的产品，只能与同种结构的网络互联。
(完整版)二层交换机原理总结
二层交换机原理总结一．背景知识以太网这个术语通常是指由DEC 、Intel 和Xerox 公司在1982年联合公布的一个标准，它是当今TCP/IP 采用的主要的局域网技术，它采用一种称作CSMA/CD 的媒体接入方法。
在TCP/IP 世界中，以太网IP 数据报文的封装在RFC 894中定义。
以太网采用广播机制，所有与网络连接的工作站都可以看到网络上传递的数据。
通过查看包含在帧中的目标地址，确定是否进行接收或放弃。
如果证明数据确实是发给自己的，工作站将会接收数据并传递给高层协议进行处理。
以太网采用CSMA/CD （Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection ）媒体访问机制，任何工作站都可以在任何时间访问网络。
在以太网中，所有的节点共享传输介质。
如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。
二．标准以太网帧结构46-150026648前导码：由7字节的前同步码和1字节的帧起始定界符构成。
这个字段有7个字节（56位）交替出现的0和1，它的作用就是提醒接收系统有帧的到来，以及使到来的帧与计时器进行同步。
前同步码其实是在物理层添加上去的，并不是（正式的）帧的一部分。
前同步码的目标是允许物理层在接收到实际的帧起始符之前检测载波，并且与接收到的帧时序达到稳定同步。
这个字段用1字节（10101011）作为帧开始的信号，表示一帧的开始。
最后两位是11，表示下面的字段是目的地址。
目的地址（DA ）： 48位，表示帧准备发往目的站的地址，共6个字节，可以是单址（代表单个站）、多址（代表一组站）或全地址（代表局域网上的所有站）。
当目的地址出现多址时，表示该帧被一组站同时接收，称为“组播”（Multicast ）。
目的地址出现全地址时，表示该帧被局域网上所有站同时接收，称为“广播”（Broadcast ），通常以DA 的最高位来判断地址的类型，若第一字节最低位为“0”则表示单址，第一字节最低位为“1”则表示组播。
二层虚拟专用网(L2VPN)技术及标准
1、引言L2VPN技术是为了充分利用IP/MPLS网络资源来支持数据业务而推出的，用IP/MPLS网络为二层数据链路包(如ATM信元、FR帧、以太网帧)提供传送通道，以便实现IP网和数据网的融合。
业务提供商可以提供给用户的L2VPN业务有三种不同的形式，即VPWS，VPLS和IPLS。
2、L2VPN的业务形式2.1虚拟专用线路业务(VPWS)VPWS提供点到点的二层数据链路帧传送业务，其业务系统的基本参考模型如图1所示。
运营商网络边缘路由器(PE)和运营商网络内部的路由器(P)都是由运营商来维护管理的路由器，用户边缘设备(CE)通过以太网、ATM或FR等二层链路接入系统。
参考模型中各个功能组件完成的功能分别为：(1)CE是用户侧的接入设备，负责将用户业务流通过直连电路(AC)发往PE；(2)PE路由器上要支持L2VPN协议规程，包括在控制面上通过信令建立PE到PE的伪线路连接，数据面上完成二层数据链路帧到IP/MPLS标记包的封装/去封装和相应处理功能，并通过PSN隧道中的伪线路将标记包传送到对端PE；(3)P路由器支持L2VPN业务流的透明传送，不支持L2VPN规程，只起提供承载通道的作用，PE之间建立的包交换(PSN)隧道可以经过多个P路由器；(4)直连电路(AC)是指用户接入L2VPN系统所使用的ATM虚电路、FR虚电路或以太网VLAN链路；(5)伪线路(PW)是指PE之间利用L2VPN信令建立的连接，PE将AC传来的二层数据帧通过PW传送到对端PE，对端PE再恢复或重新生成二层链路帧传送到对端AC；(6)包交换(PSN)隧道是指IP/MPLS网络上的MPLS LSP(标记交换路径)或L2TP隧道，多条PW可以复用在一条PSN隧道中从PE传往对端PE。
可以看出，VPWS可以充分利用IP/MPLS网络资源来支持点到点的数据业务，但是骨干网内PE到PE的信令会话数量和PSN隧道数量可能会引发扩展性问题。
OSI模型解析
OSI模型解析OSI模型是计算机网络体系结构中的重要概念，它将网络通信的过程划分为七个不同的层次。
每一层都有自己的功能和任务，共同协作完成数据传输。
本文将对OSI模型进行详细解析，深入探究每一层的作用和相互关系。
第一层 - 物理层物理层是OSI模型的最底层，主要负责将数据转换为传输所需的电信号，并通过物理媒介进行传输。
它关注的是数据的传输单位是比特（bit），包括传输介质、电缆规范、编码方式等。
物理层主要作用是确保数据的可靠传输，例如通过传输介质的选择和电平控制来实现数据的传输。
第二层 - 数据链路层数据链路层负责在直连的节点之间提供可靠的数据传输。
它将原始数据分割成数据帧，并通过物理层提供的物理媒介进行传输。
数据链路层有两个子层，即逻辑链路控制（LLC）子层和介质访问控制（MAC）子层。
LLC子层主要处理数据帧的逻辑连接控制，而MAC 子层则处理数据的访问控制和媒介争用的问题。
第三层 - 网络层网络层是OSI模型的第三层，主要负责数据包的路由和转发。
它将数据分割成较小的数据包，并通过路由器进行传输。
网络层的主要功能是将数据从源节点发送到目标节点，通过确定最佳路径和设置优先级来实现数据的高效传输。
此外，网络层还处理数据包的片段、拥塞控制等问题。
第四层 - 传输层传输层负责提供端到端的数据传输服务。
它通过端口号来标识不同的应用程序，并通过传输协议（如TCP和UDP）来实现数据的可靠传输。
传输层提供了数据的分段、重组、流量控制和错误恢复等功能，确保数据的完整性和可靠性。
第五层 - 会话层会话层负责在不同计算机之间建立、管理和终止会话。
它通过提供会话控制机制和同步功能来实现进程之间的通信。
会话层允许应用程序在不同计算机之间建立连接，并提供同步点以确保数据的顺序和完整性。
第六层 - 表示层表示层负责对数据进行编码和解码，以确保不同系统之间的数据交换的兼容性。
它处理数据的格式转换、数据加密和解密、数据压缩和解压缩等任务。
layer 2技术方案
Layer 2 技术方案1. 介绍Layer 2 是计算机网络中的一个概念，它是指网络分层模型中的第二层，即数据链路层。
Layer 2 技术方案主要涉及如何在传输数据时，进行链路管理、帧同步和流控等操作。
本文将介绍 Layer 2 技术方案的基本原理，并探讨几种常见的应用场景和解决方案。
2. Layer 2 技术原理Layer 2 技术主要涉及以下几个方面：2.1 链路管理链路管理是指在数据链路层中，如何建立、维护和释放链路连接。
常见的链路管理协议有 PPP（Point-to-Point Protocol）和 HDLC（High-Level Data Link Control）等。
2.2 帧同步帧同步是指在数据链路层中，如何确保数据正确传输并按照正确的顺序接收。
常见的帧同步技术有 CRC（Cyclic Redundancy Check）和 FEC（Forward Error Correction）等。
2.3 流控流控是指在数据链路层中，如何根据链路的可用带宽进行数据的传输和调度。
常见的流控技术有令牌桶算法和窗口滑动算法等。
3. Layer 2 技术应用场景Layer 2 技术在实际的网络中有着广泛的应用，下面介绍几种常见的应用场景和相应的解决方案。
3.1 以太网以太网是一种基于 Layer 2 技术的局域网标准。
它通过以太网帧格式和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）机制来实现多台设备之间的共享传输介质。
3.2 VLAN（Virtual Local Area Network）VLAN 是一种虚拟局域网技术，它可以将一个物理局域网划分成多个逻辑上独立的虚拟局域网，从而实现网络资源的灵活分配和管理。
3.3 MAC（Media Access Control）桥接MAC 桥接是一种通过对数据帧进行转发，实现不同物理局域网之间互连的技术。
以太网交换及二层协议培训
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。
计算机网络协议二从二层到三层
计算机网络协议二从二层到三层计算机网络协议二：从二层到三层计算机网络协议是计算机网络中实现通信和数据传输的规则和标准。
它们分为不同的层次，每个层次负责不同的功能。
在网络协议的体系结构中，二层和三层协议在网络通信中扮演了重要的角色。
本文将介绍从二层到三层协议的转变，并探讨其在网络通信中的作用和重要性。
一、二层协议二层协议，也称为数据链路层协议，主要用于在物理链路上进行数据传输和通信。
它负责将原始数据转换为数据帧，并通过物理介质进行传输。
常见的二层协议有以太网协议、无线局域网协议等。
以太网协议是一种广泛应用的二层协议，它定义了数据帧的结构以及数据的传输方式。
以太网协议使用物理地址（MAC地址）来标识网络中的设备，并通过冲突检测机制来确保数据的可靠传输。
它适用于局域网环境，速度高、传输可靠。
二层协议通过物理地址进行通信，只负责相邻节点之间的数据传输，无法进行跨网络的通信。
由于局限性，二层协议在大型网络中的应用有所限制。
二、三层协议三层协议，也称为网络层协议，负责在不同网络之间进行数据传输和通信。
它实现了逻辑上的地址转发和路由选择，将数据包从源节点传输到目标节点。
常见的三层协议有IP协议、ICMP协议等。
IP协议是互联网上最为重要的三层协议，定义了数据包的格式和传输规则。
IP协议使用IP地址来标识网络中的设备，并根据路由表进行路径选择。
它支持跨网络的通信，可以在不同的网络中进行数据传输。
除了IP协议，还有其他的三层协议用于网络通信。
ICMP协议用于在IP网络上进行错误报告和网络状态探测，ARP协议用于将IP地址转换为物理地址。
三层协议通过IP地址进行通信，能够实现跨网络的通信和数据传输。
它提供了灵活性和可扩展性，适用于大型网络的构建和管理。
三、从二层到三层的转变从二层到三层的转变是计算机网络发展的一个重要阶段。
随着网络规模的不断扩大，二层协议的局限性逐渐显现。
在大型网络中，二层广播会导致网络拥塞和性能下降，同时也带来了安全性和管理上的挑战。
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1
TCP/IP协议栈
Application Layer
•TCP/IP协议栈没有定义底层协议
Transport Layer Network Layer (Data) Link Layer
Logical Link Control (LLC) Media Access Control (MAC)
12
Ethernet
• 速率 • 标准: • Ethernet:
• • • • • • • 10Base5 10Base2 10Base-T 100Base-TX 100Base-FX 1000Base-FX 10000Base-FX 10 Mbps Thick coax cable（淘汰） 10 Mbps Thin coax cable（淘汰） 10 Mbps Twisted Pair 100 Mbps over Category 5 twisted pair 100 Mbps over Fiber Optics 1Gbps over Fiber Optics 10Gbps over Fiber Optics (for wide area links)
to Network Layer
Data Link Layer
Logical Link Control Medium Access Control
to Physical Layer
5
LAN标准－－IEEE 802 Standards
IEEE 802 standard 802.1 802.2
802.11 802.3 802.4 802.5
Sublayer in Local Area Networks
2
两种类型底层网络
– 广播网络: 所有站点共享同一信道 – 点到点网络: 主机对（或路由器）直接相连
Broadcast Netw ork
Point-to-Point Netw ork
• 通常：LAN是广播网络，WAN是点到点网络。
3
Local Area Networks
• • • • 通常用于构建企业网 广播网络 拓扑：总线、环、星形 应用实例：Ethernet
Bus LAN
Ring LAN
4
MAC and LLC
• 在广播网络中，站点必须确保同一时刻只有一个站点传送数据 • 在广播信道上决定站点是否可以传送数据的协议称作Medium Access Control (MAC) 协议 • MAC协议在体系结构中位于数据链路层的MAC子层 • MAC子层之上是Logical Link Control (LLC)子层
IEEE Reference Model
Logical Link Control Medium Access Control Physical Layer
Higher Layer
Data Link Layer
Physical Layer
6
体系结构应用模式
• 两种应用模式 – IEEE802标准模式 – Internet模式
Router Router
Router
Router
Point-to-Point Links
9
点到点链路的数据链路层协议
• SLIP (Serial Line IP)
• 第一个在拨号链路上传送IP数据报的协议 (from 1988) • 封装协议，没有其他功能
• PPP (Point-to-Point Protocol):
匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）
匹配电阻
只有 D 接受 B 发送的数据 A 不接受 B B向 D 发送数据
C 不接受
D 接受
E 不接受
14
10Mbps -10 Gbps 802.3, Ethernet II (DIX)
13
以太网的广播方式发送
• 总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 • 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只 有 D 才接收这个数据帧。 • 其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据 帧，因此就丢弃这个数据帧而不能够收下来。 • 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
• SLIP (1992)的升级版，带有附加功能 • 用于拨号接入和高速路由器互连
• HDLC (High-Level Data Link) :
• 广泛使用(1979) • Cisco路由器串行链路的缺省协议 • 实际上，PPP是HDLC的一个子集。
10
交换网络
• 一些数据链路层技术可以构建完整的网络，它们有自己的编 址、路由和转发机制，这些网络通常称作交换网络. • 从IP层看数据链路层交换网络：
LLC MAC PHY MACPHY来自Internet 模式
IEEE802标准模式
7
• IEEE802标准模式 – 完整的LAN层次结构和LLC的PDU格式，上层实体使用 LLC提供的服务 – IEEE标准模式意在提供一种通用的通信服务接口、如 ：X.25、NetBios、IP、IPX等。 • Internet模式 – 无LLC层、不使用LLC的PDU格式，但MAC继PHY采 用IEEE802标准，上层实体直接使用MAC帧封装PDU （对其中的Len有修改）。 – 该模式不考虑提供CO服务，并以最简化的方法提供CL 服务。
8
Point-to-Point 链路
• 点到点链路举例:
– 拨号/DSL接入 – 路由器之间的高速链路
• 这里，IP主机和路由器通过串 行缆线连接 • 点到点链路的数据链路层协议 很简单:
– IP数据报的封装 – 不需要媒质接入控制
Acce s s Route r M ode m s
Dial-Up Access
R1
Point-to-point link
R2
Point-to-point link
H2
Switched network of data link layer switches
H1
R3
Ethernet
11
交换网络
底层交换网络举例: – Switched Ethernet – ATM (Asynchronous Transfer Mode) – Frame Relay – Multiprotocol Label Switching (MPLS)