以太网设备硬件入门.ppt

学习目标•理解以太网传输介质及接口类型•理解以太网相关硬件术语•掌握以太网硬件排错方法课程内容•第一章第一章 以太网传输介质以太网传输介质•第二章 常见以太网设备接口•第三章 以太网硬件规范•第四章 以太网硬件故障排查3以太网传输介质•有线传输介质Ø双绞线Ø光纤Ø同轴电缆（较少使用）•无线传输介质Ø空气4双绞线概念•概念Ø双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成Ø两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波也会被另一根线上发出的电波抵消Ø把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆，在局域网中常用双绞线4对双绞线组成的5双绞线分类•非屏蔽双绞线Ø绝缘套管中无屏蔽层Ø价格低廉，用途广泛•屏蔽双绞线Ø绝缘套管中外层由铝铂包裹，以减小辐射Ø价格相对较高，高要求场合应用6注：非屏蔽双绞线缩写UTP、屏蔽双绞线缩写STP双绞线标准•CAT-1/2/3/4Ø1/2/3/4类双绞线，目前已淘汰•CAT-5Ø5类双绞线，可用于100M以太网传输•CAT-5e/6Ø超5类/6类双绞线，可用于1,000M以太网传输•CAT-6AØ超6类双绞线，可用于10,000M以太网传输•CAT-7Ø7类双绞线，可用于更高标准（大于等于10,000M）以太网传输Ø必须为屏蔽线7双绞线接口类型与线序标准•接口类型ØRJ-45水晶头•线序标准Ø568B•橙白--1，橙--2，绿白--3，蓝--4，蓝白--5，绿--6，棕白--7，棕—8Ø568A•绿白--1，绿--2，橙白--3，蓝--4，蓝白--5，橙--6，棕白--7，棕--88直通双绞线与交叉双绞线•直通双绞线（正线）Ø双绞线两端都采用同一线序标准（568A或568B）制作Ø通常用于异构设备互连•PC连接交换机•PC连接路由器•交换机连接路由器•交叉双绞线（反线）Ø双绞线一端采用568A线序标准，另一端采用568B线序标准Ø通常用于同构设备互连•PC连接PC•交换机连接交换机•路由器连接路由器•翻转双绞线Ø双绞线一端采用任意线序，另一端线序完全相反Ø用于网络设备console管理（不能用于数据传输）9Auto MDI/MDIX•概述Ø双绞线线序自适应Ø自动检测连接到自己接口上的双绞线类型（直通线或交叉线），并自动进行调节Ø免去同构设备必须使用交叉线，异构设备必须使用直通线的烦恼•功能支持情况Ø￿CISCO,H3C,ruijie主流交换机ØCISCO,H3C,ruijie主流路由器 10直通双绞线与交叉双绞线图例•图例Ø10/100M网络使用1、3、2、6传输数据Ø1000M网络使用全部8根线缆传输数据1181水晶头铜片面向自己且向上双绞线制作实验•实验物品Ø双绞线2根ØRJ-45水晶头6个Ø压线钳1把Ø双绞线测试仪1个•制作步骤Ø制作直通双绞线1根Ø制作交叉双绞线1根Ø使用测试仪测试双绞线的联通性12光纤概述•光纤概述Ø一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具Ø微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂Ø光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递•光缆概述Ø光缆一般由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成13光纤分类•单模光纤Ø当光纤的几何尺寸可以于光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，一般为5~10um，光纤只允许一种模式在其中传播，单模光纤具有极宽的带宽，特别适用于大容量、长距离的光纤通信•多模光纤Ø多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为50um、；光信号是以多个模式方式进行传播的；多模光纤仅用于较小容量、短距离的光纤传输通信14光纤跳线•带有连接器与保护层的光纤一般被称为光纤跳线•光纤跳线颜色分类Ø黄色：单模光纤Ø橙色：多模光纤•光纤跳线连接器分类ØSC-FCØLC-STØLC-LCØ……15光纤接口类型•SC•LC•ST•FC•MT-RJ（淘汰淘汰）16光电转换器•概述Ø将光纤介质转换成铜线接入Ø将铜线转换成光纤介质接入Ø俗称：光猫、光电收发器17光纤终端盒•概述Ø光纤与光纤的熔接、光纤与尾纤的熔接以及光连接器的交接Ø光纤及其元件提供机械保护和环境保护Ø提供光缆终端的安放和余端光纤存储的空间18光纤连接•互连示意图Ø设备一侧接口类型多为SC或LCØ终端盒一侧多为ST或FC1916芯多模光缆芯多模光缆接口类型SC或LC接口类型多为ST或FC500米光纤终端盒光纤跳线双绞线课程内容•第一章 以太网传输介质•第二章第二章 常见以太网设备接口常见以太网设备接口•第三章 以太网硬件规范•第四章 以太网硬件故障排查20课程内容•第一章 以太网传输介质•第二章第二章 常见以太网设备接口常见以太网设备接口•第三章 以太网硬件规范•第四章 以太网硬件故障排查21课程内容•第一章 以太网传输介质•第二章第二章 常见以太网设备接口常见以太网设备接口•第三章 以太网硬件规范•第四章 以太网硬件故障排查22常见以太网设备接口-固化接口/扩展插槽•固化接口Ø10/100M自适应电口Ø10/100/1000M自适应电口•扩展插槽Ø10/100M自适应电口Ø10/100/1000M自适应电口Ø100M光纤接口Ø1000M光纤接口Ø堆叠接口2310/100M10/100/1000M扩展插槽扩展模块常见以太网设备接口-GBIC•GBIC接口（ Giga Bitrate Interface Converter ）Ø传输标准：1,000MØ连接GBIC模块（逐渐被淘汰）•常用GBIC模块24GBIC接口模块型号模块型号介质类型介质类型传输距离传输距离接口类型接口类型GBIC-GTGBIC-GT双绞线100MRJ-45GBIC-SX多模光纤550MSCGBIC-LX多模光纤550MSC单模光纤10KMSC注：1.上表中GBIC-GT不支持自适应 2. 根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。

常见以太网设备接口-SFP•SFP接口（ Small Formfactor Pluggable ）Ø传输标准：1,000MØ连接Mini-GBIC模块•常用Mini-GBIC模块25SFP接口模块型号模块型号介质类型介质类型传输距离传输距离接口类型接口类型Mini-GBIC-GTMini-GBIC-GT双绞线100MRJ-45Mini-GBIC-SX多模光纤550MLCMini-GBIC-LX多模光纤550MLC单模光纤10KMLCMini-GBIC-ZX-50单模光纤50KMLCMini-GBIC-ZX-80单模光纤80KMLC注：1.上表中Mini-GIBC-GT不支持自适应 2. 根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同 3.短距离使用长距模块时需加光衰常见以太网设备接口-XENPAK•XENPAK接口Ø传输标准：10,000MØ连接XENPAK模块（逐渐被淘汰）•常用XENPAK模块26XENPAK接口模块型号模块型号介质类型介质类型传输距离传输距离接口类型接口类型10GBASE-SR多模光纤300MSC10GBASE-LR多模光纤300MSC单模光纤10KMSC10GBASE-ER单模光纤40KMSC注：1.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同。

2.短距离使用长距模块时需加光衰常见以太网设备接口-XFP•XFP接口Ø传输标准：10,000MØ连接XFP模块•常用XFP模块27模块型号模块型号介质类型介质类型传输距离传输距离接口类型接口类型10GBASE-SR-XFP多模光纤300MLC10GBASE-LR-XFP多模光纤300MLC单模光纤10KMLC10GBASE-ER-XFP单模光纤40KMLCXFP接口注：1.根据光纤介质的纤芯大小不同，传输距离会有所不同 2.短距离使用长距模块时需加光衰课程内容•第一章 以太网传输介质•第二章 常见以太网设备接口•第三章第三章 以太网硬件规范以太网硬件规范•第四章 以太网硬件故障排查28以太网设备接口复用•概述Ø接口复用是指在同一台设备中，某些不同类型的接口同一时刻只能使用其中的一个Ø提升设备接口的灵活性，降低用户成本Ø通过配置命令决定使用哪种接口•media-type fiber（默认为media-type copper）•怎样判别接口复用Ø不同接口但编号一致29复用接口模块化硬件设计•概述Ø模块化设计能提升设备的灵活性与扩展性Ø模块化设计能方便的实现硬件冗余与更换•简单模块化Ø中低端设备，采用固化端口+扩展插槽方式设计Ø盒式设备•全模块化Ø高端设备，引擎（控制中心）、线卡（端口接入）、电源、风扇全模块化Ø箱式设备30网络设备硬件设计标准•标准Ø标准尺寸的网络设备应满足•宽为19英寸，约48.26cm •高为1U的倍数，1U约•深未做规定Ø规范网络设备的尺寸，是为了设备保持适当的尺寸以便放机柜上•图例3119英寸19英寸1U2UPoE•概述ØPower Over Ethernet，利用以太网双绞线传输数据信号的同时，还能为设备提供直流供电的技术•相关概念ØPSE•供电端设备•PoE适配器、PoE交换机•一般通过双绞线4、5、7、8供电ØPD•受电端设备•AP、IP、网络摄像头•一般通过双绞线4、5、7、8受电32PoE（续）•供电方式Ø“中间跨接法”( Mid -Span ),使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电,相应的Endpoint PSE支持POE功能的以太网交换机、路由器、集线器或其他网络交换设备。

Ø“末端跨接法”(End-Span),是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率•供电过程Ø检测：PSE设备在端口输出很小的电压,直到其检测到线缆终端的连接为一个支持标准的受电端设备ØPD端设备分类：当检测到受电端设备PD之后,PSE设备可能会为PD设备进行分类,并且评估此PD设备所需的功率损耗Ø开始供电：在一个可配置时间(一般小于15μs)的启动期内,PSE设备开始从低电压向PD设备供电,直至提供48V的直流电源Ø供电：为PD设备提供稳定可靠48V的直流电,满足PD设备不越过 的功率消耗Ø断电：若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300～400ms之内)停止为PD设备供电,并重复检测过程以检测线缆的终端是否连接PD设备33交换容量•交换容量Ø网络设备接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量Ø网络设备设计时决定的参数Ø一般用于衡量盒式交换机或箱式交换机整机转发能力•交换容量的衡量标准Ø盒式交换容量大于等于“端口速率 * 端口数量 * 2”时，可实现全双工无阻塞转发数据Ø箱式交换机整机交换容量等于“线卡交换容量 * 线卡数量”34背板带宽•背板带宽Ø线卡插槽和背板之间的接口带宽Ø背板设计时决定的参数Ø一般用于衡量箱式交换机的背板•背板的衡量标准Ø背板带宽大于等于“线卡交换容量*线卡数量*2”时，可实现全双工无阻塞转发数据35面向十万兆平台的交换机由来•S8610计算例Ø背板：（设计时决定）Ø线卡数量：8Ø每线卡最大交换容量Ø100G接口要求的交换容量Ø每线卡至少可以保证1个100G接口的全双工无阻塞转发36以太网包转发速率计算•概念Ø以太网接口每秒转发报文的个数，又叫端口吞吐量Ø单位：pps（packet per second）•端口线速度Ø在物理介质上的最大速度传输，由传输标准所决定，例如1000M•以太网帧开销Ø帧间隙：96/8=12字节Ø同步信号：64/8=8字节37以太网包转发速率计算（续）•包转发速率计算公式Ø最大包转发速率=端口线速度/8/（最小帧长+开销）,例：1000M端口的最大包转发速率=1000/8/(64+20)≈Ø包转发速率随着帧长度的增加而降低Ø网络设备开启一定功能后可能会导致包转发速率下降•线速转发条件Ø实际包转发速率=所有接口分别乘以接口的最大包转发速率的总和•包转发速率计算例：ØS2628G的线速包转发速率≈，S2628G的实际包转发速率，所以S2628G可以线速转发数据ØRSR10-02的线速包转发速率≈0.298Mpps=298Kpps，RSR10-02的实际包转发速率=260Kpps，所以RSR10-02接近线速转发能力38课程内容•第一章 以太网传输介质•第二章 常见以太网设备接口•第三章 以太网硬件规范•第四章第四章 以太网硬件故障排查以太网硬件故障排查39以太网硬件故障排查-接口不能UP•物理线路故障Ø双绞线或光纤超过最大传输距离——缩短线路保证在传输要求内•判断方法：测量线缆距离Ø线缆断裂/线缆连接器接触不良/双绞线串扰过大/光衰减过大——更换线缆或更换连接器•判断方法：通过专用线缆测试仪进行测试•设备故障Ø设备端口硬件故障——更换设备•电口判断方法：将就近两个端口使用双绞线连接起来•光口判断方法：用一根光纤打环（注：长距光模块不近端打环）Ø设备IOS存在缺陷——更新IOS•判断方法：与800二线工程师联系后进行尝试性操作40以太网硬件故障排查-接口不能UP（续）•链路协商故障Ø两端设备接口链路协商存在兼容性问题——强制两端链路的双工与速率•多发原因：不同厂商设备互连、设备与光电转换器互连•判断方法：尝试性操作•人为故障Ø线缆连接错误——正确连接线缆•多发原因：两端线缆不是同一根、单多模光纤混用、翻转线用于数据传输Ø接口速率类型不匹配——正确选择接口类型•多发原因：10/100M电口连接Mini-GBIC-GT、100M光纤连接1000M光纤Ø接口介质类型错误（复用接口）——正确配置接口介质类型41以太网硬件故障排查-接口能UP，但传输慢•物理线路故障Ø线缆连接器接触不良/双绞线串扰过大/光衰减过大——更换线缆或更换连接器•判断方法1：登陆设备，通过show interface（路由器）或show interface counters（交换机）查看Undersize、Oversize、collisions、Fragments、Jabbers、CRC alignment errors、AlignmentErrors、FCSErrors、dropped packet events后面的数值是否在不断增长•判断方法2：通过专用线缆测试仪进行测试•设备故障Ø设备端口硬件故障——更换设备•判断方法：尝试性操作，需二维检测Ø设备IOS存在缺陷——更新IOS•判断方法：与800二线工程师联系后进行尝试性操作42以太网硬件故障排查-接口能UP，但传输慢（续）•链路协商故障Ø两端设备接口链路双工速率协商存在兼容性问题——强制两端链路的双工与速率•判断方法：尝试性操作Ø两端设备接口流控协商存在问题——开启/关闭流控•判断方法：尝试性操作•人为故障Ø网络中存在异常流量•判断方法：抓获网络报文进行分析43附：以太网接口异常流量信息对照表•对照表ØUndersize:长度小于 64字节，校验和正确的报文ØOversize:帧超长且校验和正确的报文 ØCollisions:冲突帧 ØFragments:长度小于 64字节，校验和错误的报文 ØCRC alignment errors:非超常帧且校验和错误的报文 ØAlignmentErrors:接收的帧有重组错误ØFCSErrors:帧的内容改变或者丢失 Ødropped packet events:丢弃报文4445THANKS！！结束语。