【正文】 交換式局域網 網橋 (bridge)： 是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網絡互連設備，它在互連的 LAN之間實現(xiàn)幀的存儲和轉發(fā)。 透明網橋 （ transparent bridge） 源路由選擇網橋（ source routing bridge） 透明網橋的主要特點： 透明網橋由各個網橋自己來決定路由選擇，局域網上的各結點不負責路由選擇，網橋對于互連局域網的各結點來說是 “ 透明 ” 的； 透明網橋一般用在兩個使用同樣的 MAC層協(xié)議的網段之間的互連。 由于透明橋中隱含了路由選擇的能力，因此，有時人們也認為透明橋實質上是一個路由器，至少是一個簡單的路由器。并將發(fā)出的幀的源地址的最高位置 1； 例：圖中 A到 D的路由為：（ L1， B1， L2， B2， L3） 每個 LAN有一個 12位的編號，每個網橋有一個 4位的編號； 其缺點是測試幀的發(fā)送增加了網絡的信息流量，可能形成“廣播風暴”，甚至可能導致網絡擁塞現(xiàn)象。 (6) 交換機與路由器的區(qū)別 性能、吞吐能力：交換機比網橋和路由器高得多； 原因：交換機只要識別信息幀的源地址和目的地址即可，并不對幀進行拆開、檢查協(xié)議等，時延比路由器小。 以太網交換機使用一條高速背板總線把各個端口連接起來。比如接收到一個數(shù)據(jù)幀以后，交換機會根據(jù)數(shù)據(jù)幀頭中的目的 MAC 地址發(fā)送到適當?shù)亩丝?，? HUB 則不然，它把接收到的數(shù)據(jù)幀向所有端口轉發(fā)。 2．以太網交換機工作過程 CAM表可以通過兩種途徑生成。 學習過程持續(xù)一段時間之后，交換機基本上把所有端口跟相應端口下終端設備的 MAC地址都學習到了，于是進入穩(wěn)定的轉發(fā)狀態(tài)，這時候對于接收到的數(shù)據(jù)幀總能在 CAM表中查找到一個結果，于是數(shù)據(jù)幀的發(fā)送是點對點的，達到了理想的境界?，F(xiàn)在的級聯(lián)模式綜合考慮到不同交換機的轉發(fā)性能和端口屬性，通過一定的拓撲結構設計，可以方便地實現(xiàn)多用戶接入。各個廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓撲結構。 因此 ， 存儲轉發(fā)方式的數(shù)據(jù)處理時延大 ， 這是它的不足 ， 但是它可以對進入交換機的數(shù)據(jù)包進行錯誤檢測 ， 尤其重要的是它可以支持不同速度的輸入輸出端口間的轉換 ， 保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作 。 第 3 層交換器 三層交換機就是具有部分路由器功能的交換機 ， 三層交換機的最重要作用是加快大型局域網內部的數(shù)據(jù)交換 ，所具有的路由功能也是為這目的服務的 ， 能夠做到一次路由 ， 多次轉發(fā) 。若目的站 B 與發(fā)送站 A 在同一子網內，則進行二層的轉發(fā)。其原理是，采用 ASIC（專用集成電路）芯片，采用硬件的方式進行路由表的查找和刷新。 CPU查找相應的路由表信息，與數(shù)據(jù)的目的 IP 地址相比對，然后發(fā)送 ARP 數(shù)據(jù)包到目的主機得到該主機的 MAC 地址，將 MAC 地址發(fā)到二層芯片，由二層芯片轉發(fā)該數(shù)據(jù)包。 (4) 特殊服務 提供的特殊服務主要包括流量優(yōu)化以及封裝和拆分幀和分組等。 傳統(tǒng)的局域網以物理網段為基本網絡用戶單位，如果一個節(jié)點接到一個網絡設備（ HUB、中繼器、網橋或交換機）上，那么，它就與其他接在同一設備上的節(jié)點屬于同一個局域網，可以互發(fā)廣播報文。 虛擬局域網其實是局域網給用戶提供的一種服務，而并不是一種新型局域網。下面我們介紹三種常用的劃分 VLAN（配置交換） MAC地址劃分 VLAN（幀交換） VLAN VLAN1 ： 7 端口 VLAN3 ： 4 端口 VLAN4 ： 8 端口 根據(jù)端口劃分 VLAN（配置交換） 利用交換機的端口劃分 VLAN成員，在一個交換機上進行虛網劃分。該 VLAN的劃分方法獨立于網絡的高層協(xié)議（如 TCP/IP、 IP、 IPX 等 )。 VLAN 成員之間不需要路由。 CFI：以太網交換機中，規(guī)范格式指示器總被設置為 0。其中，主干網輻射到各個部門，分支網連接部門內的各臺計算機。 什么是核心層 ? 匯聚層 ? 接入層 ? 通常將網絡中直接面向用戶連接或訪問網絡的部分稱為接入層，將位于接入層和核心層之間的部分稱為分布層或匯聚層，接入層目的是允許終端用戶連接到網絡，因此接入層交換機具有低成本和高端口密度特性；匯聚交換層是多臺接入層交換機的匯聚點，它必須能夠處理來自接入層設備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路，因此匯聚層交換機與接入層交換機比較，需要更高的性能，更少的接口和更高的交換速率。 稍大規(guī)模企業(yè)可使用主交換機 (帶路由功能 ) 形成園區(qū)網； 4095（ FFF）作為預留值，所以 VLAN 配置的最大可能值為4094。 User Priority：定義用戶優(yōu)先級，包括 8個（ 2^3）優(yōu)先級別。 VLAN 內的所有成員是獨立于物理位置的、相同邏輯廣播域的組成員。 基于端口的 VLAN 主機 A 主機 B 主機 C 主機 D 以太網交換機 VLAN 表 端口 所屬 VLAN Port 1 VLAN 5 Port 2 VLAN 10 …… …… Port 7 VLAN 5 …… …… Port 10 VLAN 10 Port 1 Port 2 Port 7 Port 10 根據(jù) MAC地址劃分 VLAN（幀交換 ) 交換機根據(jù)節(jié)點的 MAC地址，決定將其放置于哪個 VLAN中。靜態(tài) VLAN由交換機本身的特征信息定義，通常包括插槽、端口或端口組等。 這些網段具有某些共同的需求。 局域網（ LAN）的特征是所有節(jié)點都能互相直接通信，而不必通過某種第三層或更高層的設備（例如路由器）進行轉發(fā)。 (2) 路由處理 路由處理主要包括在第 3層交換機內部通過路由協(xié)議創(chuàng)建和維護路由表。如圖所示。 三層交換機種類 三層交換機可以根據(jù)其處理數(shù)據(jù)的不同而分為純硬件和純軟件兩大類。 三層交換原理 一個具有三層交換功能的設備，是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結合，并不是簡單地把路由器設備的硬件及軟件疊加在局域網交換機上。這種交換機被稱為自適應交換機。 ? 交換式的以太網，各個端口獨享帶寬 圖 基本的交換模塊 圖 LAN 交換器的邏輯模塊 圖 LAN 交換器的轉發(fā)邏輯 LAN 交換機的特點 ? 基于透明的能力從而增加網絡通信的容量 ? 毋需對端系統(tǒng)作任何配置 ? 基于 橋的技術，必須遵守一定的拓撲規(guī)則 兩種交換方式 ? 存儲轉發(fā)交換方式： 交換機在轉發(fā)分組至目的段以前 ，接收并緩存整個分組 。如果網絡邊緣結點存在通過廣播式以太網設備如HUB擴展的端口，由于其為直通工作模式，不存在交換，不納入層次結構中，需要注意的是， HUB工作的 CSMA/CD機制中，因沖突而產生的回送可能導致的網絡性能影響將遠遠大于交換機級聯(lián)所產生的影響。因為當時集線器已經相當昂貴了，多數(shù)企業(yè)不可能選擇交換機作為級聯(lián)設備。 ? 如果交換機在 CAM表中查找不到結果則根據(jù)配置進行處理，通常情況下是向所有的端口發(fā)送該數(shù)據(jù)幀，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時學習到一條 CAM表項。 交換機根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)幀的目的 MAC地址來查找該表格，根據(jù)找到的端口號把數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。也可以實現(xiàn)一些其他調度策略，比如 WFQ（基于優(yōu)先級的加權公平隊列）等調度技術。 網橋 沖突域 沖突域 沖突域 交換式以太網 以太網交換機 以太網交換機的體系結構 從外觀上看，以太網交換機跟 HUB差不多，但端口的數(shù)目可能比 HUB多（一般情況下是 24個或更多），在內部結構上卻比 HUB復雜得多， HUB內部實際上是一條共享的總線，各個端口共享該總線進行 CSMA/CD方式的通信，以太網交換機內部也是一條總線，但該總線帶寬要比 HUB內部的總線高得多，足以讓全部端口互相同時通信而沒有阻塞。 交換機比網橋和路由器的性能和吞吐能力更高 交換機 (4)交換的概念 (基本思想 ) 交換技術就是為終端用戶提供專用點對點連接，它把傳統(tǒng)以太網一次只能為一個用戶服務的 “ 獨占 ” 的網絡結構，轉變成一個平行處理系統(tǒng)，即把它們連接到一個高速背板總線，為每個用戶提供一條交換通道。 源路由選擇網橋的主要特點： 源路選網橋由發(fā)送幀的源結點負責路由選擇； 源路由網橋假定每個結點在發(fā)送幀時，都已經清楚地知道發(fā)往各個目的結點的路由，因而在發(fā)送幀時將詳細的路由信息放在幀的首部中； 為了發(fā)現(xiàn)適合的路由，源結點以廣播方式向目的結點發(fā)送一個用于探測的發(fā)現(xiàn)幀； 發(fā)現(xiàn)幀將在整個通過網橋互連的局域網中沿著所有可能的路由傳送； 當這些發(fā)現(xiàn)幀到達目的結點時，就沿著各自的路由返回源結點； 源結點在得到這些路由信息之后，從所有可能的路由中選擇出一個最佳路由。 ，在地址表中查找信宿結點地址，如果表中有對應的地址，幀被轉發(fā)到指定的網絡。 6. 網橋“盲目地”廣播會使網絡無用的通信量劇增，造成“廣播風暴” ,如下圖所示： 網橋的工作過程 : 網橋最常見的用法是用于連接兩個局域網，下圖給出了兩個局域網通過網橋互聯(lián)的工作原理。 2)10BASEFL(Link, 異步點 點鏈路 ) 一個 10BASEFL段可以連接兩塊網卡、兩個中繼器、一塊網卡和一個中繼器或者兩個交換機，它是距離可長達2km的點到點的鏈路。 網卡的作用 10BASE5 10BASE2 10BASET 10BROAD36 10BASEF 傳輸媒體 編碼技術 拓撲結構 最大段長 每段節(jié)點 基帶同軸電纜 曼徹斯特碼 總 線 500 m 100 基帶同軸電纜 曼徹斯特碼 總 線 185 m 30 非屏蔽雙絞線 曼徹斯特碼 星 形 100 m 寬帶同軸電纜 差分 PSK碼 總線 /樹形 1800 m 850 nm光纖 曼徹斯特碼 星 形 500 m 33 IEEE 物理層規(guī)范 IEEEE 委員會在定義可選的物理配置方面表現(xiàn)了極大的多樣性和靈活性。這是因為正在發(fā)送時產生沖突而中斷的幀都是很短的幀 ,為了能方便地區(qū)分出這些無效幀 , MAC幀的 最短幀長 。 DA字段最高位為 0表示單個地址 ,該地址僅指定網絡上某個特定站點 。這種方法在低負荷時 (如介質空閑 )，要發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站點能立即發(fā)送；在重負荷時，仍能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當 A 站點發(fā)送數(shù)據(jù)后，經過接近于最大傳播時延 tp時， B 站點正好也發(fā)送數(shù)據(jù)，此時沖突便發(fā)生。 一種 CSMA 的改進方案是使發(fā)送站點傳輸過程中仍繼續(xù)監(jiān)聽媒體，以檢測是否存在沖突。問題在于如何選擇 P 的值，這要考慮到避免重負載下系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。不堅持算法的缺點是：即使有幾個站點都有數(shù)據(jù)要發(fā)送，但由于大家都在延遲等待過程中，致使介質仍可能處于空閑狀態(tài)，使用率降低。 （ 3）爭用：所有站點都可以爭用介質，這種技術實現(xiàn)起來簡單，對輕負載或中等負載的系統(tǒng)比較有效，適合于猝發(fā)式的通信。監(jiān)控幀控制字段中的第５～８位為保留位，一般設置為０。數(shù)據(jù)傳輸過程中， LLC 子層將高層遞交的報文分組作為 LLC的信息字段，再加上 LLC 子層目的服務訪問點 (DSAP)、源服務訪問點 (SSAP)及相應的控制信息以構成 LLC 幀。常用 4 種類型的服務原語，其構成如下： 服務原語 接口與服務的關系 圖 服務用戶和服務提供者 圖 兩個網絡層實體間發(fā)送數(shù)據(jù)的例子 圖 用來說明服務原語的時序圖 圖 ISO 服務原語 圖 未成功的連接企圖 圖 成功的連接企圖 圖 IEEE 802 服務原語類型 圖 IEEE 802 數(shù)據(jù)報服務原語 圖 IEEE 802 建立連接服務原語 圖 ISO 和 IEEE 802 服務原語間的變換說明 局域網協(xié)議標準 IEEE 在 1980年 2月成立了局域網標準化委員會（簡稱 IEEE 802 委員會），專門從事局域網的協(xié)議制訂，形成了一系列的標準，稱為 IEEE 802標準。 MAC 到 MAC 的操作通過同等層協(xié)議來進行， MAC 還產生幀檢驗序列和完成幀檢驗等功能。物理服務訪問點（ PSAP）向 MAC 實體提供單個接口端。 局域網中，不需要設立路由選擇和流量控制功能，將網絡層中的分級尋址、排序、