以太网结构介绍
以太网介绍
特征
• 用户的包头基本不变 • 分层的网络允许不同的运营商建立不 同的域 • 用户的地址仍然保留，任何的修改对 于运营商都是可见的 • 运营商可以创建4096个用户VLAN， 对于大运营商仍然是不够的
• 基于策略的VLAN（Policy-Based）
基于端口的静态VLAN
• 基于端口的静态VLAN是划分虚拟局域网最简单也是 最有效的方法，它实际上是某些交换机端口的集合，
网络管理员只需要管理和配置交换机端口，而不管交
换机端口连接什么设备； • 这种划分VLAN的方法是根据以太网交换机的端口来 划分的，是目前业界定义VLAN最广泛的方法； • IEEE802.1Q规定了这种划分VLAN的国际标准。
SwitchA-Catalyst2950
7x
Ethernet
8x
9x
10x
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C 7 8 9 1011 12 A 12 34 56 1x 2x 3x 4x 5x 6x 1x 2x 3x 4x 5x 6x
A
B
臂路由也可以实现单臂 路由，如果VLAN数量多
VTP Client
PC3
PC4
实验原理图
Access
Tag
VLAN间的路由
VLAN之间的路由可以认为是不同网段之间的路
由，因此，从原理上讲，凡是具有路由功能的软 硬件设备均可担任VLAN之间的互连任务。
实际在工程中常用的是下面的两种解决方案：三
以太网介绍分析 (一)
以太网介绍分析 (一)以太网介绍分析以太网 (Ethernet) 是广泛应用于局域网的一种计算机通信技术。
它是由Robert Metcalfe和他的研究团队于1970年代末在美国计算机科学实验室发明的。
与其他局域网技术相比，以太网更加廉价、易于部署和维护，因此被广泛使用。
一、以太网的工作原理以太网利用一种称为CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）的协议来管理网络中的数据传输。
这种协议要求每台计算机在发送数据包之前侦听网络上是否有其他计算机正在发送数据。
如果网络中没有数据包，则计算机可以发送数据包。
如果两个或多个计算机同时开始发送数据包，它们会发生碰撞，并自动停止发送，然后稍微等待一段时间再次发送。
这种反复检测和等待的过程称为CSMA/CD过程。
二、以太网的拓扑结构以太网的拓扑结构包括星型拓扑、总线型拓扑和环型拓扑。
其中，星型拓扑是最为常见的拓扑结构。
它的特点是所有节点都连接到交换机上，交换机起着调度和转发数据的作用。
总线型拓扑的特点是所有节点都连接到同一条总线上，数据包从一个节点传输到另一个节点。
环型拓扑的特点是各节点连接成一个环形，数据包从一个节点传输到相邻的节点，直到到达目的节点。
三、以太网的速率和传输距离以太网的传输速率通常为10Mbps、100 Mbps或1000Mbps。
在实际应用中，越高的传输速率意味着更大的带宽和更高的传输效率。
以太网的传输距离受网线材料和信号衰减等因素影响。
一般而言，100米是以太网正常的传输距离。
四、以太网的优缺点以太网被广泛应用于局域网的原因之一是其优良的性价比。
与其他局域网技术相比，它更加便宜。
此外，它的部署和维护也更加简单。
另一方面，以太网的主要缺点是其速度相对较慢。
与一些现代的局域网技术（如光纤网络）相比，它的速度远远不够快。
总之，以太网是一种被广泛应用于局域网中的计算机通信技术。
以太网帧结构详解
以太网帧结构详解分类：计算机网络知识2011-10-25 20:28 3165人阅读评论(0) 收藏举报byte网络工作serviceaccess扩展1 以太网相关背景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。
几年后，IEEE802委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络；此三种帧的通用部分由802.2标准来定义，也就是我们熟悉的802网络共有的逻辑链路控制（LLC）。
由于目前CSMA/CD的媒体接入方式占主流，因此本文仅对以太网和IEEE 802.3的帧格式作详细的分析。
在TCP/IP世界中，以太网IP数据报文的封装在RFC 894中定义，IEEE802.3网络的IP数据报文封装在RFC 1042中定义。
标准规定：1）主机必须能发送和接收采用RFC 894（以太网）封装格式的分组；2）主机应该能接收RFC 1042（IEEE 802.3）封装格式的分组；3）主机可以发送采用RFC 1042（IEEE 802.3）封装格式的分组。
如果主机能同时发送两种类型的分组数据，那么发送的分组必须是可以设置的，而且默认条件下必须是RFC 894（以太网）。
最常使用的封装格式是RFC 894定义的格式，俗称Ethernet II或者Ethernet DIX。
下面，我们就以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。
2 帧格式Ethernet II和IEEE802.3的帧格式分别如下。
Ethernet II帧格式：----------------------------------------------------------------------------------------------| 前序| 目的地址| 源地址| 类型| 数据 |FCS |---------------------------------------------------------------------------------------------- | 8 byte | 6 byte | 6 byte | 2 byte | 46~1500 byte | 4 byte|IEEE802.3一般帧格式--------------------------------------------------------------------------------------------------------------| 前序| 帧起始定界符| 目的地址| 源地址| 长度| 数据| FCS |------------------------------------------------------------------------------------------------------------| 7 byte | 1 byte | 2/6 byte | 2/6 byte | 2 byte | 46~1500 byte | 4 byte |Ethernet II和IEEE802.3的帧格式比较类似，主要的不同点在于前者定义的2字节的类型，而后者定义的是2字节的长度；所幸的是，后者定义的有效长度值与前者定义的有效类型值无一相同，这样就容易区分两种帧格式了。
ethernet的拓扑结构
ethernet的拓扑结构
以太网是一种常见的局域网技术，它可以采用不同的拓扑结构来连接设备。
常见的以太网拓扑结构包括总线型、星型和环型。
首先，总线型拓扑结构是指所有设备都连接到同一根传输介质（通常是一根电缆），设备通过共享这根传输介质来进行通信。
在总线型拓扑结构中，所有设备可以看到在传输介质上发送的所有数据帧，但每个设备只能接收并处理发送给它的数据帧。
其次，星型拓扑结构是指所有设备都连接到一个集线器或交换机，集线器或交换机起到中继数据的作用。
在星型拓扑结构中，每个设备通过独立的链路与集线器或交换机相连，这样可以提高网络的可靠性和扩展性。
最后，环型拓扑结构是指每个设备都与相邻的两个设备相连，形成一个闭合的环路。
在环型拓扑结构中，数据帧沿着环路传输，每个设备都可以接收并发送数据帧。
这种拓扑结构通常使用双绞线或光纤作为传输介质。
除了这些常见的以太网拓扑结构外，还有混合拓扑结构，即将
不同的拓扑结构组合在一起，以满足特定的网络需求。
例如，一个大型以太网网络可能会采用星型拓扑结构的子网，而这些子网之间则采用总线型或环型拓扑结构相连。
总的来说，以太网可以根据不同的拓扑结构来构建局域网，每种拓扑结构都有其特点和适用场景，网络管理员需要根据实际情况选择合适的拓扑结构来搭建网络。
以太网(Ethernet)的帧结构
以太网（Ethernet）的帧结构
1.Ethernet V2.0帧结构 2. IEEE802.3帧结构 3. Ethernet V2.0帧结构组成详解
Ethernet V2.0帧结构
帧前 帧校 前导 目的 源地 数据 定界 验字 类型 码 地址 址 字段 符 段 46~1 7B 1B 6B 6B 2B 4B 500B 注：Ethernet帧的最小长度为64B，最大长 度为1518B。（前导码与帧前定界符不计入 帧头长度中）
前导码与帧前定界符字段
前导码的组成： 前导码的组成：56位（7B）10101010…10 1010比特序列。 作用： 作用：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。 帧前定界符的组成： 帧前定界符的组成：8位（1B）10101011比特 序列。 作用： 作用：表示下面的字段是目的地址。
数据字段
数据字段的组成： 数据字段的组成：长度在46~1500B之间的比 特序列。 特点： 特点：如果数据的长度少于46B，需要加填充 字节，补充到46B。填充字节是任意的，不计 入长度字段中。
帧校验字段
帧校验字段的组成： 32位 4B）比特序列。 帧校验字段的组成： 32位（4B）比特序列。 特点： 特点：采用CRC校验。校验的范围包括目的地 址字段，源地址字段，类型字段，数据字段。 在接收端进行校验，如果发生错误，帧将被丢 弃。 32位CRC校验的生成多项式为： G（x） =x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4 +x2+x1+1
பைடு நூலகம்
V1.0以太网交换机结构介绍
4
05 以太网交换机外观图B
熔纤盘内置结构外观图
5
06 以太网交换机单机（非接线状态）
01
395mm
550mm
02 03 04 05
双开门，分为内部插箱和外箱（插箱内的模块各接口均 处于面板上；插箱上侧放置熔纤盘，下侧是外界设备的 理线架） 插槽式设计，统一GIDE标准接口，1#插槽为交换机模 块。且预留3个插槽，供其他功能模块使用。 接口前置，易于安装维护，具备4个千兆光、4个百兆光、 16个百兆电口、4路RS-485接口。 熔纤盘内置，光缆进入设备在内部熔纤，整理好尾纤后 从内部穿过直接接入交换机。 整体尺寸：宽550mm*高395mm*深295mm
6
熔纤盘（最多4个）
熔纤盘固定条 光缆固定支架
光缆固定夹
可插拔模块 外接设备理线架
YIRITECH
翌日改变明天
THANKS FOR YOUR WATCHING!
谢谢您的观看！
YIRITECH
翌日改变明天
以太网交换机结构介绍
2017
02 以太网交换机外观图A
熔纤盘外置结构外观图
2
03 以太网交换机单机（非接线状态）
01
315mm
单开门，分为内部插箱和外箱（插箱内的模块各接口均 处于面板上；插箱外侧为理线板） 插槽式设计，统一GIDE标准接口，1#插槽为交换机模 块。且预留3个插槽，供其他功能模块使用。 接口前置，易于安装维护，具备4个千兆光、4个百兆光、 16个百兆电口、4路RS-485接口。 熔纤盘外置，尾纤套进防爆软管，通过外箱dB头，理线 后直接接入交换机 整体尺寸：宽550mm*高315mm*深295mm
550mm
以太网帧结构详解
以太⽹帧结构详解⽹络通信协议⼀般地，关注于逻辑数据关系的协议通常被称为上层协议，⽽关注于物理数据流的协议通常被称为低层协议。
IEEE802就是⼀套⽤来管理物理数据流在局域⽹中传输的标准，包括在局域⽹中传输物理数据的802.3以太⽹标准。
还有⼀些⽤来管理物理数据流在使⽤串⾏介质的⼴域⽹中传输的标准，如帧中继FR（FrameRelay），⾼级数据链路控制HDLC（High-LevelDataLinkControl），异步传输模式ATM（AsynchronousTransferMode）。
分层模型0OSI国际标准化组织ISO于1984年提出了OSIRM（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，开放系统互连参考模型）。
OSI参考模型很快成为了计算机⽹络通信的基础模型。
OSI参考模型具有以下优点：简化了相关的⽹络操作；提供了不同⼚商之间的兼容性；促进了标准化⼯作；结构上进⾏了分层；易于学习和操作。
OSI参考模型各个层次的基本功能如下：物理层:在设备之间传输⽐特流，规定了电平、速度和电缆针脚。
数据链路层：将⽐特组合成字节，再将字节组合成帧，使⽤链路层地址（以太⽹使⽤MAC地址）来访问介质，并进⾏差错检测。
⽹络层：提供逻辑地址，供路由器确定路径。
传输层：提供⾯向连接或⾮⾯向连接的数据传递以及进⾏重传前的差错检测。
会话层：负责建⽴、管理和终⽌表⽰层实体之间的通信会话。
该层的通信由不同设备中的应⽤程序之间的服务请求和响应组成。
表⽰层：提供各种⽤于应⽤层数据的编码和转换功能，确保⼀个系统的应⽤层发送的数据能被另⼀个系统的应⽤层识别。
应⽤层：OSI参考模型中最靠近⽤户的⼀层，为应⽤程序提供⽹络服务。
分层模型-TCP/IPTCP/IP模型同样采⽤了分层结构，层与层相对独⽴但是相互之间也具备⾮常密切的协作关系。
TCP/IP模型将⽹络分为四层。
TCP/IP模型不关注底层物理介质，主要关注终端之间的逻辑数据流转发。
常见以太网帧结构详解
常见以太网帧结构详解以太网是一个常用的局域网技术，其数据传输是以帧的形式进行的。
以太网帧是以太网数据传输的基本单位，通过帧头、帧数据和帧尾等部分来描述有效载荷的数据。
以太网帧的结构如下：1. 帧前同步码（Preamble）：以太网帧的开始部分有7个字节的帧前同步码，其作用是为接收端提供定时的参考，帮助接收端进行帧同步。
2.帧起始界定符（SFD）：帧前同步码之后的1字节帧起始界定符为0x55，标志着以太网帧的开始。
3. 目标MAC地址（Destination MAC Address）：目标MAC地址占6个字节，表示帧的接收者的MAC地址。
4. 源MAC地址（Source MAC Address）：源MAC地址占6个字节，表示帧的发送者的MAC地址。
5. 长度/类型字段（Length/Type Field）：长度/类型字段占2个字节，当该字段的值小于等于1500时，表示以太网帧的长度；当该字段大于等于1536时，表示该字段定义了帧中的协议类型。
6. 帧数据（Data）：帧数据部分是以太网帧的有效载荷，其长度为46到1500字节，不包括帧头和帧尾。
7. 帧校验序列（Frame Check Sequence，FCS）：帧校验序列占4个字节，主要用于对帧进行错误检测，以保证数据的可靠性。
8. 帧尾（Frame Check Sequence，FCS）：帧尾占4个字节，用于标识以太网帧的结束。
以太网帧的长度为64到1518字节，其中有效载荷部分数据长度为46到1500字节，不同帧的长度可以根据网络需求进行调整。
在发送以太网帧时，发送方会在帧尾的后面添加额外的字节以保证整个帧的长度达到最低限制。
这些额外的字节即填充字节（Padding），用于使帧长达到最小限制的要求。
以上是以太网帧的常见结构，它描述了以太网帧的各个部分的作用和位置。
了解以太网帧的结构对于理解以太网的工作原理和网络通信非常重要。
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五种网络拓扑结构图
总线拓扑
星型拓扑
网状拓扑
环型拓扑
树型拓扑
100BASE-T以太网概念
背景 随着网络应用和需求急剧增加，数据传输量越来越大，网络 传输速度（宽带）成为瓶颈。 解决方案 升级到高速网络，如100BASE-T(快速以太网)、FDDI、1000B ASE-T(千兆位以太网) 发挥现有的网络技术，采用网络分段，优化服务器，增加路 由器，提高子网的网络性能 使用局域网交换机，将“共享介质局域网”改为“交换式局 域网”；
直连式
Side 1
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
Side 2
RJ-45接头
1=白/绿 2=绿 3=白/橙 4=蓝 5=白/蓝 6=橙 7=白/棕 8=棕
交叉式
100BASE-T以太网工作原理
工作原理
以太网采用带冲突检测的载波帧听多路访问（CSMA/CD）机制。 以太网中节点都可以看到在网络中发送的所有信息，因此，我 们说以太网是一种广播网络。
以太网的工作过程如下： 监听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于 忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。 若没有监听到任何信号，就传输数据 传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等 待一段时间后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突 的计算机会发送会返回到监听信道状态。 若未发现冲突则发送成功，所有计算机在试图再一次发送数 据之前，必须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运 行）。
N/A
N/A
直连线
交叉线
同类接口互连用交叉线，异类接口互连用直连线 H3C以太网交换机支持MDI/MDIX自适应，不必考虑连线 类型
交叉与直连网线连接顺序
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕 1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
导引
100BASE-T以太网的拓扑结构 100BASE-T以太网拓扑结构中的设备及连接线 100BASE-T以太网工作原理
100BASE-T以太网的拓扑结构
网络拓扑结构的概念
拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点、将连接实体的 线路抽象成线，进而研究点线面之间的关系 在计算机网络中，将主机和终端抽象成为为点，将通信介质抽 象成为线，形成点和线组成的图形，使人们对网络整体有明确 的全貌印象。 按网络的拓扑结构分为： 总线型、环形、星型、树型、网状。
局域网交换机是交换式局域网的核心设备，能够有效 地增加网络带宽。交换机的端口类型有半双工和全双 工两种方式，在网络结构和连接线路不变的情况下采 用全双工方式可以增加网络节点的数据吞吐量。
交换机
路由器
路由器功能： 路由器（Router）是网络中进行网间连接的关键设备。 可以说，路由器是Internet中最为重要的互联设备，因 为它处于网络层，能够跨越不同的物理网络类型，连接 多个逻辑上分开的网络。 路由器的基本功能可以概括地归纳为“为到达的数据包 选择一条最佳的路径”。 除此之外还可以实现对IP数据包进行差错处理及简单的 拥塞控制等功能
100BASE-T以太网拓扑结构
100BASE-T以太网拓扑规则
最大UTP电缆长度为100m。 在一条链路上，对于延时为0.7μ s以下中继器最多只能使 用1个，可以构成每段长100m的两段链路，即站点到中继 器距离100m，中继器到交换机距离为100m。 对于光纤作为垂直布线的拓扑结构，纵向只能连接一个中 继器(集线器)。 利用全双工光纤的拓扑结构，通过非标准的100BASE-FX接 口连接，可以使工作站(远程)或集线器到路由器或交换机 的距离达到2km。 根据上述规则构成的100BASE-T拓扑结构如下图所示。
路由器
以太网拓扑结构中的连接线
主机网卡 (MDI) 主机网卡(MDI) 路由器以太口 (MDI) 交换机/集线器 接入口(MDIX) 交换机/集线器 级连口(MDI) 交叉线 交叉线 直连线 路由器以太 口(MDI) 交叉线 交叉线 直连线 交换机/集线器接 交换机/集线器 入口(MDIX) 级连口(MDI) 直连线 直连线 交叉线 N/A N/A 直连线
网络数据传输速率100Mb/s 基带 双绞线 100BASE-T
100BASE-T
数据传输速率100Mbps基带传输
采用了FDDI的PMD协议，但价格比FDDI便宜 100BASE-T的标准由IEEE802.3制定。与10BASE-T采用相 同的媒体访问技术、类似的步线规则和相同的引出线， 易于与10BASE-T集成。 每个网段只允许两个中继器，最大网络跨度为210米。 快速以太网有四种基本的实现方式：100Base-TX、100Base FX、100Base-T4和100Base-T2。每一种规范除了接口电路外 都是相同的，接口电路决定了它们使用哪种类型的电缆。为 了实现时钟/数据恢复（CDR）功能，100Base-T使用4B/5B曼 彻斯特编码机制。
HUB（中央控制器） HUB（中央控制器）
星型（Star）拓扑
星形结构以中央结点为中心，用单独的线路使中央结点与其 他各站点直接相连，采用集中式通信控制策略。
100BASE-T以太网拓扑结构中的设备及连接线
100BASE-T以太网的拓扑结构中的设备
• • • • • • 网络适配器 集线器 交换机 路由器 服务器 双绞线
网卡
主板中可以安装网卡 的PCI插槽
集线器
集线器（HUB）：又称集中器，把来自于 不同计算机网络设备的电缆集中配置于 一体，是多个网络电缆的中间转接设备 ，广泛应用于星形结构的网络中作为中 心节点。集线器有利于故障的检测和提 高网络的可靠性，能自动指示有故障的 工作站，并切除其与网络的通信，不让 出问题的区段影响整个网络的正常运行 。但应当注意，利用集线器所构建起来 的网络是共享带宽式的，其带宽由它的 端口平均分配，如总带宽为100Mb/s的集 线器，连接4台工作站同时上网时，每台 工作站平均带宽仅为100/4=25Mb/s。
网络适配器
网络适配器包括以下一些方面的功能： 实现工作站PC和局域网传输介质的物理连接和电信 号匹配，在进行数据接收和发送时将信号转化成主 机或传输介质能够理解的形式，并负责接收和执行 主机送来的各种控制命令。 实现局域网数据链路层的功能，包括传输介质的送 取控制、信息帧的发送和接收、差错校验、串并行 代码转换等。 提供数据缓冲能力。 实现某些接口功能等。 计算机使用较多的是以太网卡，每个以太网卡都有一 个全球唯一的网卡地址，它是一个长度为48位的二进 制数，为计算机提供了一个有效的物理地址。
集线器
交换机 交换机（Switch）：又称交换式集线器，是工 作于数据链路层、基于MAC识别、能完成封装 转发数据包功能的网络设备。它通过对信息进 行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端 口，而具备自动寻址能力和交换作用。通常交 换机的端口数量较多，另外，与集线器有所不 同，交换机上的所有端口均有独享的信道带宽 ，以保证每个端口上的数据快速有效传输，可 以同时互不影响的传送这些信息包，并防止传 输冲突，提高了网络的实际吞吐量。
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