1、以太网硬件入门以太网硬件入门修订记录2修订日期修订版本修订描述作者2009-05-29V1.0初稿完成；公开级文档徐立欢2009-09-04V1.1添加备注徐立欢2010-03-09V1.2修正部分错误，添加图片，添加SFP+标准徐立欢学习目标l理解以太网传输介质及接口类型l理解以太网相关硬件术语l掌握以太网硬件排错方法课程内容l第一章第一章 以太网传输介质以太网传输介质l第二章 常见以太网设备接口l第三章 以太网硬件规范l第四章 以太网硬件故障排查4以太网传输介质l有线传输介质 双绞线 光纤 同轴电缆（较少使用）l无线传输介质 空气5双绞线概念l概念 双绞线由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。两根
2、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。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。6双绞线分类l非屏蔽双绞线 绝缘套管中无屏蔽层 价格低廉，用途广泛l屏蔽双绞线 绝缘套管中外层由铝铂包裹，以减小辐射 价格相对较高，高要求场合应用7双绞线标准lCAT-1/2/3/4 1/2/3/4类双绞线，目前已淘汰lCAT-5 5类双绞线，可用于100M以太网传输lCAT-5e/6 超5类/6类双绞线，可用于1,000M以太网传输lCAT-6A 超6类双绞线，可用于10,000M以太
3、网传输lCAT-7 7类双绞线，可用于更高标准（大于等于10,000M）以太网传输 必须为屏蔽线8双绞线接口类型与线序标准l接口类型 RJ-45水晶头l线序标准 568B 橙白-1，橙-2，绿白-3，蓝-4，蓝白-5，绿-6，棕白-7，棕8 568A 绿白-1，绿-2，橙白-3，蓝-4，蓝白-5，橙-6，棕白-7，棕-89直通双绞线与交叉双绞线l直通双绞线（正线）双绞线两端都采用同一线序标准（568A或568B）制作 通常用于异构设备互连PC连接交换机交换机连接路由器l交叉双绞线（反线）双绞线一端采用568A线序标准，另一端采用568B线序标准 通常用于同构设备互连PC连接PCPC连接路由器交
4、换机连接交换机路由器连接路由器l翻转双绞线 双绞线一端采用任意线序，另一端线序完全相反 用于网络设备console管理（不能用于数据传输）10Auto MDI/MDIXl概述 双绞线线序自适应 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 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l功能支持情况 锐捷所有交换机 锐捷绝大部分路由器(RSR20-14的F0/2接口不支持)11直通双绞线与交叉双绞线图例l图例 10/100M网络使用1、3、2、6传输数据 1000M网络使用全部8根线缆传输数据1281水晶头铜片面向自己且向上光纤概述l光纤概述 一种利用光在玻
5、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 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 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l光缆概述 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l单模光纤 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510um，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l多模光纤 多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为50um、62.5um；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
6、传输通信14光纤跳线l带有连接器与保护层的光纤一般被称为光纤跳线l光纤跳线颜色分类 黄色：单模光纤 橙色：多模光纤l光纤跳线连接器分类 SC-FC LC-ST LC-LC 15光纤接口类型lSClLClSTlFClMT-RJ（淘汰淘汰）16光电转换器l概述 将光纤介质转换成铜线接入 将铜线转换成光纤介质接入 俗称：光猫、光电收发器17光纤终端盒/光纤配线架(ODF)l概述 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 光纤及其元件提供机械保护和环境保护 提供光缆终端的安放和余端光纤存储的空间18光纤连接l互连示意图 设备一侧接口类型为SC或LC 终端盒一侧多为ST或FC1916芯多模光
7、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l第一章 以太网传输介质l第二章第二章 常见以太网设备接口常见以太网设备接口l第三章 以太网硬件规范l第四章 以太网硬件故障排查20常见以太网设备接口-固化接口/扩展插槽l固化接口 10/100M自适应电口 10/100/1000M自适应电口l扩展插槽 10/100M自适应电口 10/100/1000M自适应电口 100M光纤接口 1000M光纤接口 堆叠接口2110/100M10/100/1000M扩展插槽扩展模块lGBIC接口（Giga Bitrate Interface Converter）传输标
8、准：1,000M 连接GBIC模块（逐渐被淘汰）l常用GBIC模块常见以太网设备接口-GBIC22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。GBIC接口常见以太网设备接口-SFPlSFP接口（Small Formfactor Pluggable）传输标准：1,000M 连接Mini-GBIC模块l常用Mini-GBIC模块23SFP接口模块型
9、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lXENPAK接口 传输标准：10,000M 连接XENPAK模块（逐渐被淘汰）l常用XENPAK模块常见以太网设备接口-XE
10、NPAK24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XENPAK接口常见以太网设备接口-XFPlXFP接口 传输标准：10,000M 连接XFP模块l常用XFP模块25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10
11、KMLC10GBASE-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常见以太网设备接口-SFP+lSFP+接口 传输标准：10,000M 连接SFP+模块l常用SFP+模块26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-SFP+多模光纤300MLC10GBASE-LR-SFP+多模光纤300MLC单模光纤10KMLC10GBASE-ER-SFP+单模光纤40KMLC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SFP+接口
12、常用光纤模块对照模块类型模块类型连接速率连接速率接口类型接口类型几何尺寸几何尺寸GBIC1,000M（1G）SC大（2倍SFP）SFP1,000M（1G）LC小XENPAK10,000M（10G）SC非常大（2倍GBIC）XFP10,000M（10G）LC中（比SFP稍大）SFP+10,000M（10G）LC小（与SFP一样）27课程内容l第一章 以太网传输介质l第二章 常见以太网设备接口l第三章第三章 以太网硬件规范以太网硬件规范l第四章 以太网硬件故障排查28以太网设备接口复用l概述 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 提升设备接口的灵活性，降低用户成
13、本 通过配置命令决定使用哪种接口l怎样判别接口复用 不同接口但编号一致29复用接口模块化硬件设计l概述 模块化设计能提升设备的灵活性与扩展性 模块化设计能方便的实现硬件冗余与更换l简单模块化 中低端设备，采用固化端口+扩展插槽方式设计 盒式设备l全模块化 高端设备，引擎（控制中心）、线卡（端口接入）、电源、风扇全模块化 箱式设备30网络设备硬件设计标准l标准 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4.445cm 深未做规定 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1U2UPoEl概述 Power Over Eth
14、ernet，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l相关概念 PSE 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 PD 受电端设备 AP、IP电话、网络摄像头 一般通过双绞线4、5、7、8受电32PoE（续）l供电方式“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。“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。l供电过程 检测：PSE设备在端
15、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IEEE 802.3af标准的受电端设备。PD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。开始供电：在一个可配置时间(一般小于15s)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。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 15.4W的功率消耗。断电：若PD设备从网络上断开时,PSE就会快速地(一般在300400ms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l交换容量 网络设备接口处
16、理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量 网络设备设计时决定的参数 一般用于衡量盒式交换机或箱式交换机整机转发能力l交换容量的衡量标准 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 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l背板带宽 线卡插槽和背板之间的接口带宽 背板设计时决定的参数 一般用于衡量箱式交换机的背板l背板的衡量标准 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lS8610计算例 背板：3.2T（设计时决定）线卡数量：8 每线卡最大交换容量=3.2T/8/2=0
17、.2T 100G接口要求的交换容量=0.1T*2=0.2T 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l概念 以太网接口每秒转发报文的个数，又叫端口吞吐量 单位：pps（packet per second）l端口线速度 在物理介质上的最大速度传输，由传输标准所决定，例如1000Ml以太网帧开销 帧间隙：96/8=12字节 同步信号：64/8=8字节37以太网包转发速率计算（续）l包转发速率计算公式 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)1.488Mpps 包转发速率随着帧长度的增加而
18、降低 网络设备开启一定功能后可能会导致包转发速率下降l线速转发条件 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l包转发速率计算例：S2628G的线速包转发速率=24*0.1488+4*1.4889.6Mpps，S2628G的实际包转发速率=9.6Mpps，所以S2628G可以线速转发数据 RSR10-02的线速包转发速率=2*0.14880.298Mpps=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l第一章 以太网传输介质l第二章 常见以太网设备接口l第三章 以太网硬件规范l第四章第四章 以太网硬件故障排查
19、以太网硬件故障排查39以太网硬件故障排查-接口不能UPl物理线路故障 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 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l设备故障 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）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）l链路协商故障 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
20、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l人为故障 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 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 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l物理线路故障 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
21、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l设备故障 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 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）l链路协商故障 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
22、作 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l人为故障 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l对照表 Undersize:长度小于 64字节，校验和正确的报文 Oversize:帧超长且校验和正确的报文 Collisions:冲突帧 Fragments:长度小于 64字节，校验和错误的报文 Jabbers:帧超长且校验和错误的报文 CRC alignment errors:非超常帧且校验和错误的报文 AlignmentErrors:接收的帧有重组错误 FCSErrors:帧的内容改变或者丢失 dropped packet events:丢弃报文44总结l以太网传输介质l常见以太网设备接口l以太网硬件规范l以太网硬件故障排查
