【正文】 二是利用路由器可以方便地實現(xiàn)管理域的獨立。常規(guī)的網(wǎng)橋除了不能互連異構網(wǎng)絡外，也不能解決局域網(wǎng)中大量廣播分組帶來的廣播風暴問題。為解決這一問題，引入了網(wǎng)橋和路由器技術對網(wǎng)絡進行分段，此時網(wǎng)橋和路由器的每一個端口連接一個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段是一個獨立的沖突域，不同網(wǎng)段內的通信相互不會影響，這在一定程度上解決了沖突增加導致的性能下降問題。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (2) 沖突域：指在共享介質型局域網(wǎng)中，會發(fā)生沖突碰撞的區(qū)域。 (2) 在廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)中，由于千兆 Ether與 ATM技術相比，不但技術簡單，而且成本低，提供寬帶的的能力也強于ATM， 與現(xiàn)有的企業(yè)、機構局域網(wǎng)互通簡單，因而它目前也被廣泛用于組建基于 IP的城域網(wǎng)和 IP廣域骨干網(wǎng)。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 上述選項中除 1000BASET使用 4DPAM5編碼方案外，其它都使用 8B/10B方案。 工作波長范圍為 1270～ 1355 nm。目前，大多數(shù) 100 M網(wǎng)卡均支持自動協(xié)商機制，可以自動識別 10或 100 M的網(wǎng)絡，確定自己的實際工作速率。 快速 Ether在 MAC子層仍然使用 CSMA/CD協(xié)議，幀結構和幀的最小長度也保持不變，但幀的發(fā)送間隔從 μs減少到 μs， 以支持在共享介質上的 100 Mb/s基帶信號的傳輸速率。 (7) 填充 (PAD)： 為保證幀的長度滿足要進行的適當?shù)臎_突檢測， 64字節(jié)，但又允許 LLC數(shù)據(jù)字段長度為 0，因而在某些情況下必須增加填充字節(jié)。 目的地址取值為全 “1”則代表這是一個廣播幀。圖 (b)描述了 協(xié)議的幀結構，它由以下字段組成： (1) 前導碼 (preamble)： 一個 0和 1交替的 7字節(jié)串，接收者用它來建立位同步。在基帶傳輸時，當兩個信號疊加在一起時，電壓的波動值比正常值大一倍，因而只要檢測到電壓的波動值超過某一門限值時，就可判定發(fā)生了沖突，但該方法不適用于站點較遠的情況。 (2) 一直監(jiān)聽到信道空閑，然后馬上傳輸。 由于歷史的原因，人們習慣上將采用 IEEE Ether。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 Ether標準 IEEE ，其速率為共享總線 10 Mb/s。 (3) LAN傳輸介質訪問控制。(3) 比特的傳輸和接收。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 按 OSI的觀點，有關傳輸介質的規(guī)格和網(wǎng)絡拓撲結構的說明應比物理層還低，但對局域網(wǎng)來說這兩者卻至關重要，因而在802模型中包含了對兩者詳細的規(guī)定。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 與 OSI比較，局域網(wǎng)主要的設計思想是在共享介質上以廣播分組方式實現(xiàn)計算機間的通信，因而它不要求網(wǎng)絡提供路由選擇和中間交換等功能，因此 IEEE 802參考模型沒有定義網(wǎng)絡層，只定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能。其中，數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：介質訪問控制 MAC(Medium Access Control)子層和邏輯鏈路控制 LLC(Logical Link Control)子層。圖 OSI參考模型的對比。(4) 傳輸介質的的規(guī)格說明等。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 LLC子層獨立于具體的局域網(wǎng)類型 (總線、令牌環(huán)、令牌總線等 )，是各類局域網(wǎng)的公共部分，其主要功能有： (1) 數(shù)據(jù)鏈路層邏輯連接的建立和釋放。 該標準包含 MAC子層和物理層的內容。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 1． CSMA/CD協(xié)議 Ether的 MAC層采用帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問技術 (CSMA/CD協(xié)議 )，它是一種典型的隨機訪問或競爭技術，即多站點共享一條物理介質時，每個站點傳輸信息時都沒有預先安排的時間，并且何時傳輸信息不可預測，因此它是隨機訪問，并且每一次傳輸要和其它站點爭用總線使用權，因此它又是一種競爭技術。 (3) 在傳輸?shù)倪^程中同時繼續(xù)監(jiān)聽，若發(fā)現(xiàn)沖突，則發(fā)出一個短小的干擾信號，進行沖突強化，以使所有站點都知道發(fā)生了沖突并停止傳輸。 另一種方法是在發(fā)送幀的同時也接收幀，將收到的信號進行逐比特的比較，若發(fā)現(xiàn)不符就判定發(fā)生了沖突。 (2) 幀起始定界符 SFD(start of frame delimiter)： 為10101011序列，指明幀的實際起始位置。 (4) 源地址：指明發(fā)出該幀的源站點。 (8) FCS： 幀校驗序列。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 快速 Ether標準也定義了多種物理介質的選項規(guī)范，它們都要求在兩個節(jié)點之間使用兩條物理鏈路：一條用于信號發(fā)送，另一條用于信號接收。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 5．千兆 Ether 千兆 Ether標準在 IEEE ，它與 Ether和快速 Ether的工作原理相同。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (2) 1000BASESX： 使用 μm多模光纖，最長網(wǎng)段距離為 275 m； 采用 50 μm多模光纖，最長網(wǎng)段距離為 550 m。目前來看，千兆 Ether技術主要應用于兩個方面： (1) 在局域網(wǎng)方面主要用于組建骨干網(wǎng)絡。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 共享介質局域網(wǎng)的缺點 如前所述， Ether是一種共享介質技術，在 MAC層中采用了 CSMA/CD技術，其特點是：任何時候，網(wǎng)絡只允許一個終端發(fā)送數(shù)據(jù)，其它終端則處于接收狀態(tài)；網(wǎng)絡實際上工作在串行方式下；整個網(wǎng)絡的帶寬為大家共享；適用于終端數(shù)目不多的低速數(shù)據(jù)業(yè)務環(huán)境。在一個沖突域中，同時只能有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 網(wǎng)橋出現(xiàn)在 20世紀 80年代早期，是一種用于連接相同或相似類型局域網(wǎng) (也稱為同構網(wǎng)絡 )的雙端口設備。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 路由器出現(xiàn)在 20世紀 80年代末，它是一種用于互連不同類型網(wǎng)絡 (也稱為異構網(wǎng)絡 )的通用設備，工作在 OSI/RM的第三層 (目前均指 IP層 )。傳統(tǒng)路由器的分組轉發(fā)功能是由軟件來實現(xiàn)的，因而主要缺點是分組的轉發(fā)速度慢，當經由多個路由器通信時，傳輸時延較大。隨著廣域網(wǎng)的寬帶化，互聯(lián)網(wǎng)的普及以及局域網(wǎng)規(guī)模的擴大，人們不再滿足于簡單的主機互連、文件、打印機共享等低速數(shù)據(jù)服務，而是要求以 Web訪問、實時音 /視頻流等多媒體大流量通信業(yè)務為主的高速數(shù)據(jù)服務。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 局域網(wǎng)技術從共享式到交換式，從第二層 /第三層交換到多層交換的發(fā)展變遷，有效地解決了共享介質式局域網(wǎng)帶寬不足的問題，滿足了人們對更高網(wǎng)絡帶寬和性能的需求，也促進了廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的相互融合，它是計算機與通信技術發(fā)展的必然結果。交換機的體系結構和物理實現(xiàn) (例如：電路交換或存儲轉發(fā)，交換矩陣或TDM總線 )共同決定了將輸入端口的數(shù)據(jù)交換到輸出端口的方式。有時我們也將第二層交換設備叫做交換型集線器。 按應用領域定位的不同，局域網(wǎng)交換機可分為： ① 工作組級交換機； ② 部門級交換機； ③ 企業(yè)級交換機； ④ 骨干 (電信級 )交換機。它出現(xiàn)于 20世紀 90年代中期，其設計的主要目標是解決共享介質局域網(wǎng)帶寬不足的問題。 (2) 交換機的交換處理過程更多地采用了硬件，處理效率高于網(wǎng)橋。(2) 在端口間建立交換式連接。 (3) 采用交換技術構建企業(yè)主干網(wǎng)，實現(xiàn)部門之間的互連，可以簡化網(wǎng)絡的結構，控制分組的轉發(fā)段數(shù)，從而有效地改善大型企業(yè)局域網(wǎng)的服務性能。工作時，交換機讀取分組的目的 MAC地址，查找端口 —MAC 地址映射表，找到目的端口后，將它們直接轉發(fā)至相應的端口，而不是像集線器那樣簡單地將分組向所有端口廣播。交換機監(jiān)視每個端口的狀態(tài)，一旦有分組到達輸入端口，交換機將根據(jù)目的 MAC地址查表確定輸出端口，然后建立兩個端口間的交叉連接，傳輸數(shù)據(jù)。與交換矩陣方式相比，該方式能夠實現(xiàn)更高的端口密度。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 2．轉發(fā)方式 第二層交換機在端口之間轉發(fā)數(shù)據(jù)的方式有三種：直通方式；存儲轉發(fā)方式；自由分段方式。 (3) 一旦得到目的端口地址，便啟動交換控制邏輯建立出 /入端口之間的交叉連接，將分組發(fā)往指定端口。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 直通式交換機最大限度地減小了數(shù)據(jù)從一個端口交換至另一個端口的延遲。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 2) 存儲轉發(fā)方式 (storeandforward) 存儲轉發(fā)方式要求交換機接收一個完整的分組后再決定如何轉發(fā)。 (2) 執(zhí)行 CRC校驗，判斷分組是否正確。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 存儲轉發(fā)式和直通式相比，各有優(yōu)缺點。通常在初始階段，交換機先工作于直通方式，并周期性地計算端口的錯誤分組率，錯誤率一旦超過一個上限值，交換機就會切換到存儲轉發(fā)方式。采用這種方式的原因是，統(tǒng)計規(guī)律表明，大多數(shù)錯誤和沖突均發(fā)生在接收分組最初的 64字節(jié)期間，因而此方法可以過濾掉 90%的壞包。 這三種方式的復雜程度各不相同，比較而言：輸入緩沖方式存在隊頭阻塞，不如輸出緩沖方式；最靈活的是共享緩沖池方式，但管理的復雜度也最高。 (2) 位于網(wǎng)段 1上的站點 A向另一網(wǎng)段上的站點 C發(fā)送數(shù)據(jù)。交換機向所有端口發(fā)送分組以尋找特定站點的過程稱為泛洪。 (8) 當站點 B向 A發(fā)信息時，交換機同樣在轉發(fā)表中記錄 B的位置信息，由于交換機已知 A的位置，因此可以判斷出 A、 B在同一網(wǎng)段，這時交換機將忽略該分組，不做動作，該過程稱為過濾。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 5．廣播風暴與生成樹 假如網(wǎng)絡的拓撲結構是一棵樹，那么上述地址學習機制是非常有效的。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術 在圖 ，我