【正文】 交換式局域網(wǎng) 網(wǎng)橋 (bridge)： 是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，它在互連的 LAN之間實現(xiàn)幀的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。 透明網(wǎng)橋 （ transparent bridge） 源路由選擇網(wǎng)橋（ source routing bridge） 透明網(wǎng)橋的主要特點： 透明網(wǎng)橋由各個網(wǎng)橋自己來決定路由選擇，局域網(wǎng)上的各結(jié)點不負責路由選擇，網(wǎng)橋?qū)τ诨ミB局域網(wǎng)的各結(jié)點來說是 “ 透明 ” 的； 透明網(wǎng)橋一般用在兩個使用同樣的 MAC層協(xié)議的網(wǎng)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?qū)嵸|(zhì)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(wǎng)橋有一個 4位的編號； 其缺點是測試幀的發(fā)送增加了網(wǎng)絡(luò)的信息流量，可能形成“廣播風暴”，甚至可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)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(wǎng)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(zhuǎn)發(fā)。 2．以太網(wǎng)交換機工作過程 CAM表可以通過兩種途徑生成。 學(xué)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(yīng)端口下終端設(shè)備的 MAC地址都學(xué)習到了，于是進入穩(wěn)定的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，這時候?qū)τ诮邮盏降臄?shù)據(jù)幀總能在 CAM表中查找到一個結(jié)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(zhuǎn)發(fā)性能和端口屬性，通過一定的拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)。 因此 ， 存儲轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換 ，所具有的路由功能也是為這目的服務(wù)的 ， 能夠做到一次路由 ， 多次轉(zhuǎn)發(fā) 。若目的站 B 與發(fā)送站 A 在同一子網(wǎng)內(nèi)，則進行二層的轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。 (4) 特殊服務(wù) 提供的特殊服務(wù)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(wǎng)以物理網(wǎng)段為基本網(wǎng)絡(luò)用戶單位，如果一個節(jié)點接到一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（ HUB、中繼器、網(wǎng)橋或交換機）上，那么，它就與其他接在同一設(shè)備上的節(jié)點屬于同一個局域網(wǎng)，可以互發(fā)廣播報文。 虛擬局域網(wǎng)其實是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。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(wǎng)劃分。該 VLAN的劃分方法獨立于網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)交換機中，規(guī)范格式指示器總被設(shè)置為 0。其中，主干網(wǎng)輻射到各個部門，分支網(wǎng)連接部門內(nèi)的各臺計算機。 什么是核心層 ? 匯聚層 ? 接入層 ? 通常將網(wǎng)絡(luò)中直接面向用戶連接或訪問網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)，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(shè)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(wǎng)； 4095（ FFF）作為預(yù)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(nèi)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(wǎng)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(wǎng)段具有某些共同的需求。 局域網(wǎng)（ 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(shè)備（例如路由器）進行轉(zhuǎn)發(fā)。 (2) 路由處理 路由處理主要包括在第 3層交換機內(nèi)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(shè)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(jié)合，并不是簡單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機上。這種交換機被稱為自適應(yīng)交換機。 ? 交換式的以太網(wǎng)，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(zhuǎn)發(fā)邏輯 LAN 交換機的特點 ? 基于透明的能力從而增加網(wǎng)絡(luò)通信的容量 ? 毋需對端系統(tǒng)作任何配置 ? 基于 橋的技術(shù)，必須遵守一定的拓撲規(guī)則 兩種交換方式 ? 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式： 交換機在轉(zhuǎn)發(fā)分組至目的段以前 ，接收并緩存整個分組 。如果網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)點存在通過廣播式以太網(wǎng)設(shè)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(jié)構(gòu)中，需要注意的是， HUB工作的 CSMA/CD機制中，因沖突而產(chǎn)生的回送可能導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)性能影響將遠遠大于交換機級聯(lián)所產(chǎn)生的影響。因為當時集線器已經(jīng)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(shè)備。 ? 如果交換機在 CAM表中查找不到結(jié)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(xué)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(diào)度策略，比如 WFQ（基于優(yōu)先級的加權(quán)公平隊列）等調(diào)度技術(shù)。 網(wǎng)橋 沖突域 沖突域 沖突域 交換式以太網(wǎng) 以太網(wǎng)交換機 以太網(wǎng)交換機的體系結(jié)構(gòu) 從外觀上看，以太網(wǎng)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(nèi)部結(jié)構(gòu)上卻比 HUB復(fù)雜得多， HUB內(nèi)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(wǎng)交換機內(nèi)部也是一條總線，但該總線帶寬要比 HUB內(nèi)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(wǎng)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(shù)就是為終端用戶提供專用點對點連接，它把傳統(tǒng)以太網(wǎng)一次只能為一個用戶服務(wù)的 “ 獨占 ” 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)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(wǎng)橋的主要特點： 源路選網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源結(jié)點負責路由選擇； 源路由網(wǎng)橋假定每個結(jié)點在發(fā)送幀時，都已經(jīng)清楚地知道發(fā)往各個目的結(jié)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(jié)點以廣播方式向目的結(jié)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(wǎng)橋互連的局域網(wǎng)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(jié)點時，就沿著各自的路由返回源結(jié)點； 源結(jié)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(jié)點地址，如果表中有對應(yīng)的地址，幀被轉(zhuǎn)發(fā)到指定的網(wǎng)絡(luò)。 6. 網(wǎng)橋“盲目地”廣播會使網(wǎng)絡(luò)無用的通信量劇增，造成“廣播風暴” ,如下圖所示： 網(wǎng)橋的工作過程 : 網(wǎng)橋最常見的用法是用于連接兩個局域網(wǎng)，下圖給出了兩個局域網(wǎng)通過網(wǎng)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(wǎng)卡、兩個中繼器、一塊網(wǎng)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(wǎng)卡的作用 10BASE5 10BASE2 10BASET 10BROAD36 10BASEF 傳輸媒體 編碼技術(shù) 拓撲結(jié)構(gòu) 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(chǎn)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(wǎng)絡(luò)上某個特定站點 。這種方法在低負荷時 (如介質(zhì)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(jīng)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(zhì)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(zhì)，這種技術(shù)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(shè)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(wù)訪問點 (DSAP)、源服務(wù)訪問點 (SSAP)及相應(yīng)的控制信息以構(gòu)成 LLC 幀。常用 4 種類型的服務(wù)原語，其構(gòu)成如下： 服務(wù)原語 接口與服務(wù)的關(guān)系 圖 服務(wù)用戶和服務(wù)提供者 圖 兩個網(wǎng)絡(luò)層實體間發(fā)送數(shù)據(jù)的例子 圖 用來說明服務(wù)原語的時序圖 圖 ISO 服務(wù)原語 圖 未成功的連接企圖 圖 成功的連接企圖 圖 IEEE 802 服務(wù)原語類型 圖 IEEE 802 數(shù)據(jù)報服務(wù)原語 圖 IEEE 802 建立連接服務(wù)原語 圖 ISO 和 IEEE 802 服務(wù)原語間的變換說明 局域網(wǎng)協(xié)議標準 IEEE 在 1980年 2月成立了局域網(wǎng)標準化委員會（簡稱 IEEE 802 委員會），專門從事局域網(wǎng)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(chǎn)生幀檢驗序列和完成幀檢驗等功能。物理服務(wù)訪問點（ PSAP）向 MAC 實體提供單個接口端。 局域網(wǎng)中，不需要設(shè)立路由選擇和流量控制功能，將網(wǎng)絡(luò)層中的分級尋址、排序、