2022年以太网基本原理.pdf

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1、以太网基本原理以太网基本原理1、 M AC地址含义 :MAC(Medium/MediaAccess Control, 介质访问控制)MAC地址就是烧录在网卡里的、MAC地址就是由48 比特长 (6 字节 ),16进制的数字组成、0-23 位就是由厂家自己分配、24-47位叫做组织唯一标志符(organizationally unique),也就就是说, 在网络底层的物理传输过程中, 就是通过物理地址来识别主机的, 它一般也就是全球唯一的。MAC作用打个比方: 计算机比作一个家, 计算机之间的通信比作主人之间通过邮局寄信。每家有一台固定电话, 则电话号码就相当于ip 地址 , 她家的具体地址“门

2、牌号”就相当于 mac地址。邮局有ip 与 mac的对应表 , 并且时时更新。ip 与 mac一一对应 ,mac 地址固定在网卡上 ,一般不可以更改。ip 就是可以换的。如果您要寄信, 在信封上写上ip 就行 , 交给邮局 , 邮局负责送信。邮局通过ip 到大概位置 , 再通过 mac找到具体哪一家。那么邮局扮演的就是什么角色呢？就就是ARP(Address Resolution Protocol:地址解析协议) 这个角色, 负责将IP 地址映射到MAC地址上来。2、以太网 : 一种允许多个网络设备(计算机 ,打印机 ,服务器 ,终端等 )互相通讯的网络技术在 OSI 七层网络模型中提供第1、

3、2 层的功能以太网标准 :IEEE802 、3?以太网包含了三个基本元素: 物理媒介 :以铜线或光纤在网络终端间传递信号(光纤 , 双绞线 , 同轴缆 ) 帧结构 : 比特码的标准格式, 用于在网络上传递用户数据精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 以太网基本原理媒体接入控制 (MAC): 每一网络终端内都有的一组规则, 用以规范网络媒体的接入方式以太网帧结构 : 3、虚拟局域网的概念 (VLAN): 什么就是 VLAN 就是一种通过将

4、局域网内的设备逻辑地而不就是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的技术。(802、 1Q) ( 一个网络中最大能支持4096 个 VLAN ) 为什么用 VLAN? 广播问题 :( 广播风暴 ) VLAN:隔离广播域安全性 : 随意接入 VLAN:需要通过鉴权 (GVRP)才能接入VLAN VLAN本身的好处 : 提高网络效率 :不同 VLAN的流量可以被隔离允许物理距离很远的节点能共享相同的资源配置灵活 , 容易改变 LAN的成员减少第三层 (IP) 的路由数量每一个 VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站, 与物理上形成的LAN有着相同的属性。 但由于它就是逻辑地而不就是物理地划

5、分,所以同一个VLAN内的各个工作站无须被放置在同一个物理空间里, 即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个 VLAN内部的广播与单播流量都不会转发到其她VLAN中, 从而有助于控制流量、 减少设备投资、 简化网络管理、提高网络的安全性。Vlan 帧格式: TPID: 表示标记为VLAN ,TCI: 表示标记控制信息( 包括优先级 , 规范格式与VLAN ID 等) 4、TCP/IP 的含义 : TCP/IP协议并不完全符合OSI 的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型,就是一种通信协议的7 层抽象的参考模型, 其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的就是使各种硬件在相同的层次上

6、相互通信。这7 层就是 : 物理层、数据链路层、精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 以太网基本原理网络层、传输层、会话层、表示层与应用层。而TCP/IP 通讯协议采用了4 层的层级结构 , 每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4 层分别为: 应用层 : 应用程序间沟通的层, 如简单电子邮件传输(SMTP) 、文件传输协议(FTP) 、网络远程访问协议(Telnet)等。传输层 : 在此层中, 它提供了节点间的数据传送

7、, 应用程序之间的通信服务, 主要功能就是数据格式化、数据确认与丢失重传等。如传输控制协议(TCP) 、用户数据报协议 (UDP) 等,TCP 与 UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中, 这一层负责传送数据 , 并且确定数据已被送达并接收。互连网络层: 负责提供基本的数据封包传送功能, 让每一块数据包都能够到达目的主机 ( 但不检查就是否被正确接收), 如网际协议(IP) 。网络接口层( 主机 - 网络层 ): 接收 IP 数据报 并进行传输, 从网络上接收物理帧, 抽取 IP 数据报转交给下一层, 对实际的网络媒体的管理, 定义如何使用实际网络( 如 Ethernet 、 Seri

8、al Line等) 来传送数据。主要协议以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能, 都就是如何工作的: 1. IP 网际协议IP 就是 TCP/IP 的心脏 , 也就是网络层中最重要的协议。IP 层接收由更低层( 网络接口层例如以太网设备驱动程序) 发来的数据包, 并把该数据包发送到更高层-TCP或 UDP层; 相反 ,IP层也把从TCP或 UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP 数据包就是不可靠的, 因为 IP 并没有做任何事情来确认数据包就是按顺序发送的或者没有被破坏。IP 数据包中含有发送它的主机的地址( 源地址 ) 与接收它的主机的地址( 目的地址 ) 。高层的TCP与 U

9、DP服务在接收数据包时, 通常假设包中的源地址就是有效的。也可以这样说, IP 地址 形成了许多服务的认证基础, 这些服务相信数据包就是从一个有效的主机发送来的。IP 确认包含一个选项, 叫作 IP source routing,可以用来指定一条源地址与目的地址之间的直接路径。对于一些TCP与 UDP的服务来说, 使用了该选项的 IP 包好像就是从路径上的最后一个系统传递过来的, 而不就是来自于它的真实地点。这个选项就是为了测试而存在的, 说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常就是被禁止的连接。 那么 , 许多依靠IP 源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。2、 TCP 如果 IP 数据

10、包中有已经封好的TCP数据包 , 那么 IP 将把它们向上传送到TCP层。 TCP将包排序并进行错误检查, 同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号与确认 , 所以未按照顺序收到的包可以被排序, 而损坏的包可以被重传。TCP将它的信息送到更高层的应用程序, 例如 Telnet的服务程序与客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP 层便将它们向下传送到IP 层 , 设备驱动程序与物理介质 , 最后到接收方。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 7 页 - - - - - -

11、 - - - - 以太网基本原理面向连接的服务( 例如 Telnet、 X Windows 与 SMTP)需要高度的可靠性, 所以它们使用了TCP 。 DNS在某些情况下使用TCP(发送与接收域名 数据库 ), 但使用UDP传送有关单个主机的信息。3、 UDP UDP与 TCP 位于同一层, 但它不管数据包的顺序、错误或重发。因此,UDP 不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP 主要用于那些面向查询-应答的服务,例如 NFS。相对于, 这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网络时间协议 ) 与 DNS(DNS也使用TCP)。欺骗 UDP包比欺骗TCP包更容易 ,

12、因为 UDP没有建立初始化连接( 也可以称为握手)( 因为在两个系统间没有虚电路), 也就就是说, 与 UDP相关的服务面临着更大的危险。传输层协议主要就是: 传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)与用户数据报文协议 UDP(User Datagram rotocol)。TCP就是面向连接的通信协议, 通过 三次握手建立连接 , 通讯时完成时要拆除连接,由于 TCP 就是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。 TCP 提供的就是一种可靠的数据流服务, 采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。 TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制,

13、所谓窗口实际表示接收能力, 用以限制发送方的发送速度。 UDP 就是面向无连接的通讯协议,UDP 数据包括目的端口号与源端口号信息 , 由于通讯不需要连接 , 所以可以实现广播发送。 UDP 通讯时不需要接收方确认,属于不可靠的传输, 可能会出丢包现象, 实际应用中要求在程序员编程验证。5、IP 地址及其分类我们都已经知道,Internet就是由几千万台计算机互相连接而成的。而我们要确认网络上的每一台计算机, 靠的就就是能唯一标识该计算机的网络地址, 这个地址就叫做 IP(Internet Protocol的简写 ) 地址 , 即用 Internet协议语言表示的地址。目前 , 在 Inter

14、net里 ,IP 地址就是一个32 位的二进制地址, 为了便于记忆, 将它们分为 4 组, 每组 8 位, 由小数点分开, 用四个字节来表示, 而且 , 用点分开的每个字节的数值范围就是0255, 如 202、116、0、1, 这种书写方法叫做点数表示法。IP 地址可确认网络中的任何一个网络与计算机, 而要识别其它网络或其中的计算机, 则就是根据这些IP 地址的分类来确定的。一般将IP 地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A,B,C 三类 , 默认的网络屏蔽就是根据IP 地址中的第一个字段确定的。IP 地址类别RFC 1918 内部地址范围A 类10、 0、0、0 到 10、 255、255

15、、255 B 类172、16、 0、 0 到 172、31、 255、 255 C 类192、168、0、0 到 192、168、255、 255 使用私有地址将网络连至Internet,需要将私有地址转换为公有地址。这个转换过程称为网络地址转换(Network Address Translation,NAT),通常使用路由器来执行 NAT转换。項目TCP UDP 连接的确立yes no 数据的再次发送yes no 数据序列编号的 管理yes no Flow control （ 防止受信缓存溢出 ）yes no 优点? 可靠性有保证的通信? 可实现与线路容量相一致的高效率通信。? 可进行mul

16、ti-cast通信? 软件処理很简单缺点? 软件很大、 在存储器小的设备上很难安装。? 不能进行multi-cast通信. ? 可靠性差。应用? 通常的文件传送? mail发送? WEB数据的浏览? 动画的播放? VoIP的语音数据精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 以太网基本原理6、进制互换: 十进制转成二进制就是这样: 把这个十进制数做二的整除运算,并将所得到的余数倒过来. 例如将十进制的10 转为二进制就是这样: (1) 10/

17、2, 商 5 余 0; (2) 5/2, 商 2 余 1; (3)2/2, 商 1 余 0; (4)1 2,商 0 余 1. (5)将所得的余数侄倒过来,就就是 1010, 所以十进制的10 转化为二进制就就是1010 二进制转化为十进制就是这样的: 这里可以用8421 码的方法 .这个方法就是将您所要转化的二进制从右向左数,从 0 开始数 (这个数我们叫N), 在位数就是1 的地方停下 ,并将 1 乘以 2 的 N 次方 ,最后将这些1 乘以 2 的 N次方相加 ,就就是这个二进数的十进制了. 还就是举个例子吧: 求 110101 的十进制数 .从右向左开始了(1) 1 乘以 2 的 0 次

18、方,等于 1; (2) 1 乘以 2 的 2 次方,等于 4; (3) 1 乘以 2 的 4 次方,等于 16; (4) 1 乘以 2 的 5 次方,等于 32; (5) 将这些结果相加:1416 3253 所要求的二进制数的十进制就就是53. 二进制转换十六进制 : 十六进制 ,只要每组 4 位,分别对应8、4、2、1 就行了 ,如分解为 : 0101 1011 1011 运算为 : 0101 = 4+1 = 5 1011 = 8+2+1 = 11(由于 10 为 A,所以 11 即 B) 1011 = 8+2+1 = 11(由于 10 为 A,所以 11 即 B) 结果为 :5BB 十六进

19、制转化二进制反过来凑数就行了7、以太网大客户测试内容: 首先说明一下自动协商问题: 自动协商就就是一种在两台设备间达到可能的最大传输速率的方式。它允许设备用一种方式“讨论”可能的传输速率, 然后选择双方可接受的最佳速率。它们使用叫做快速链路脉冲的FLP交换各自传输能力的通告。FLP可以让对端知道源端的传输能力就是怎样的。当交换FLP时, 两个站点根据以下从高到低的优先级侦测双方共有的最佳方式。为了两端都达到全双工方式, 要么两端都自动协商, 要么两端都强行设定。自协商定义 : 根据FLP(快速链路脉冲 ) 交换各自的传输能力, 可让着对方知道自己的传输能力就是怎么样的。精品资料 - - - 欢

20、迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 以太网基本原理产生的问题 : 一方设定自协商, 一边不设定 , 设定方自己决定速率与双工方式叫做平行检测, 但只能检测速率, 不能协商双工方式,802 、3 为了避免这种问题, 必须强行使用相同的速率与双工方式 , 所以设定的时候要么都强制 , 要么都自动协商。以下就是最常见的几种以太网接口类型: 10BASE-T: 10Mbps带宽 , 基带 , 使用 3,4 或 5 类双绞线 100BASE-TX: 100Mbps 带

21、宽 , 基带, 使用 5 类双绞线 1000BASE-SX: 1000Mbps 带宽 , 基带 , 使用 850nm多模 光纤 1000 BASE-LX: 1000Mbps 带宽 , 基带 , 使用 1300nm多模或单模光纤以太网双绞线线序:T568B 白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕双方向一样 ( 直连 ) T568A 白绿绿白蓝橙白橙蓝白棕棕另方向 T568B ( 交叉 ) 以太网服务的测试上述的以太网连接必须经过测试, 以保证它们运行正常, 并能达到所需要的性能。以太网的测试通常就是通过测试带宽, 延时与帧丢失率来完成。在以太网术语中, 这些被称为 : Throughput, Lantency

22、, Frame Loss。吞吐率 (Throughput)数据吞吐率简单来说, 就就是从源发送方, 到目的接收方可传输的最大数据量。然而吞吐率的定义与计算与对服务质量的接受程度有关。例如 ,当 10% 的丢包率被视为可接受时, 吞吐率就就是在10% 的错误率以内的最大传输数据量。本文下面讨论的吞吐率, 就是基于零错误率条件下的最大传输量。这个也就是最为普遍认同的标准。对于一个以太网系统, 绝对的最大吞吐率应该等同于其接口速率。例如, 10Mbit/s, 100Mbit/s, 1000Mbit/s。 而实际上 ,由于不同的帧长度带来不同的传输效率, 这些绝对的吞吐率就是无法达到的。越小的帧由于前

23、导码与帧间隔的原因, 其传输效率就越低。表一显示的就是在不同的帧长度下, 实际可达到的最大吞吐率。延时 (Latency)延时就是指一个帧从源点到目的点的总传输时间。这个时间包括网络节点的处理时间,与在传输介质上的传播时间。测量延时的方法就是, 发送一个带有时间戳的帧, 通过网络后 ,在接收方将当时的时间与帧所携带的时间戳比较, 从而得出延时值。为了采用同一时钟源,一般要将发出的帧环回到发送方进行比较, 因此也称为双程延时。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 7 页 - - - -

24、 - - - - - - 以太网基本原理帧丢失 (Frame Loss)简单来说 , 帧丢失就就是从发送方成功发出, 而没有到达接收方的帧的数目。一般它被显示为帧丢失率 , 即相对于总发送帧数目的一个百分比。例如 , 如果 1000 个帧被发出 ,而只有900 个帧被正确接收, 那么帧丢失率就等于: (1000-900)/1000 = 10%。 造成帧遗失的原因有很多 , 包括帧错误 , 由于带宽不足而引起的帧丢失等。北京市电信工程局有限公司通信技术工程处精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - - -