【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(shí)現(xiàn)幀的存儲(chǔ)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(diǎn)： 透明網(wǎng)橋由各個(gè)網(wǎng)橋自己來(lái)決定路由選擇，局域網(wǎng)上的各結(jié)點(diǎn)不負(fù)責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋?qū)τ诨ミB局域網(wǎng)的各結(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)是 “ 透明 ” 的； 透明網(wǎng)橋一般用在兩個(gè)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(shí)人們也認(rèn)為透明橋?qū)嵸|(zhì)上是一個(gè)路由器，至少是一個(gè)簡(jiǎn)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(gè) LAN有一個(gè) 12位的編號(hào)，每個(gè)網(wǎng)橋有一個(gè) 4位的編號(hào)； 其缺點(diǎn)是測(cè)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(fēng)暴”，甚至可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。 (6) 交換機(jī)與路由器的區(qū)別 性能、吞吐能力：交換機(jī)比網(wǎng)橋和路由器高得多； 原因：交換機(jī)只要識(shí)別信息幀的源地址和目的地址即可，并不對(duì)幀進(jìn)行拆開(kāi)、檢查協(xié)議等，時(shí)延比路由器小。 以太網(wǎng)交換機(jī)使用一條高速背板總線把各個(gè)端口連接起來(lái)。比如接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀以后，交換機(jī)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)幀頭中的目的 MAC 地址發(fā)送到適當(dāng)?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(jī)工作過(guò)程 CAM表可以通過(guò)兩種途徑生成。 學(xué)習(xí)過(guò)程持續(xù)一段時(shí)間之后，交換機(jī)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(xí)到了，于是進(jìn)入穩(wěn)定的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，這時(shí)候?qū)τ诮邮盏降臄?shù)據(jù)幀總能在 CAM表中查找到一個(gè)結(jié)果，于是數(shù)據(jù)幀的發(fā)送是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，達(dá)到了理想的境界。現(xiàn)在的級(jí)聯(lián)模式綜合考慮到不同交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)性能和端口屬性，通過(guò)一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以方便地實(shí)現(xiàn)多用戶接入。各個(gè)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 因此 ， 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的數(shù)據(jù)處理時(shí)延大 ， 這是它的不足 ， 但是它可以對(duì)進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè) ， 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(jī)就是具有部分路由器功能的交換機(jī) ， 三層交換機(jī)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(jìn)行二層的轉(zhuǎn)發(fā)。其原理是，采用 ASIC（專(zhuān)用集成電路）芯片，采用硬件的方式進(jìn)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(duì)，然后發(fā)送 ARP 數(shù)據(jù)包到目的主機(jī)得到該主機(jī)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?jī)?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(gè)節(jié)點(diǎn)接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（ HUB、中繼器、網(wǎng)橋或交換機(jī)）上，那么，它就與其他接在同一設(shè)備上的節(jié)點(diǎn)屬于同一個(gè)局域網(wǎng)，可以互發(fā)廣播報(bào)文。 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)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(jī)的端口劃分 VLAN成員，在一個(gè)交換機(jī)上進(jìn)行虛網(wǎng)劃分。該 VLAN的劃分方法獨(dú)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(jī)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(gè)部門(mén)，分支網(wǎng)連接部門(mén)內(nèi)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)。 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(wèn)網(wǎng)絡(luò)的部分稱(chēng)為接入層，將位于接入層和核心層之間的部分稱(chēng)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(jī)具有低成本和高端口密度特性；匯聚交換層是多臺(tái)接入層交換機(jī)的匯聚點(diǎn)，它必須能夠處理來(lái)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(jī)與接入層交換機(jī)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(jī) (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(jí)，包括 8個(gè)（ 2^3）優(yōu)先級(jí)別。 VLAN 內(nèi)的所有成員是獨(dú)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(jī) A 主機(jī) B 主機(jī) C 主機(jī) D 以太網(wǎng)交換機(jī) 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(jī)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的 MAC地址，決定將其放置于哪個(gè) VLAN中。靜態(tài) VLAN由交換機(jī)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(diǎn)都能互相直接通信，而不必通過(guò)某種第三層或更高層的設(shè)備（例如路由器）進(jìn)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(jī)內(nèi)部通過(guò)路由協(xié)議創(chuàng)建和維護(hù)路由表。如圖所示。 三層交換機(jī)種類(lèi) 三層交換機(jī)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(lèi)。 三層交換原理 一個(gè)具有三層交換功能的設(shè)備，是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī)，但它是二者的有機(jī)結(jié)合，并不是簡(jiǎn)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(jī)上。這種交換機(jī)被稱(chēng)為自適應(yīng)交換機(jī)。 ? 交換式的以太網(wǎng)，各個(gè)端口獨(dú)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(jī)的特點(diǎn) ? 基于透明的能力從而增加網(wǎng)絡(luò)通信的容量 ? 毋需對(duì)端系統(tǒng)作任何配置 ? 基于 橋的技術(shù)，必須遵守一定的拓?fù)湟?guī)則 兩種交換方式 ? 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式： 交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)分組至目的段以前 ，接收并緩存整個(gè)分組 。如果網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)點(diǎn)存在通過(guò)廣播式以太網(wǎng)設(shè)備如HUB擴(kuò)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(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于交換機(jī)級(jí)聯(lián)所產(chǎn)生的影響。因?yàn)楫?dāng)時(shí)集線器已經(jīng)相當(dāng)昂貴了，多數(shù)企業(yè)不可能選擇交換機(jī)作為級(jí)聯(lián)設(shè)備。 ? 如果交換機(jī)在 CAM表中查找不到結(jié)果則根據(jù)配置進(jìn)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(shí)學(xué)習(xí)到一條 CAM表項(xiàng)。 交換機(jī)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)幀的目的 MAC地址來(lái)查找該表格，根據(jù)找到的端口號(hào)把數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。也可以實(shí)現(xiàn)一些其他調(diào)度策略，比如 WFQ（基于優(yōu)先級(jí)的加權(quán)公平隊(duì)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(jī) 以太網(wǎng)交換機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 從外觀上看，以太網(wǎng)交換機(jī)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(gè)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(shí)際上是一條共享的總線，各個(gè)端口共享該總線進(jìn)行 CSMA/CD方式的通信，以太網(wǎng)交換機(jī)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(shí)通信而沒(méi)有阻塞。 交換機(jī)比網(wǎng)橋和路由器的性能和吞吐能力更高 交換機(jī) (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(zhuān)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，它把傳統(tǒng)以太網(wǎng)一次只能為一個(gè)用戶服務(wù)的 “ 獨(dú)占 ” 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變成一個(gè)平行處理系統(tǒng)，即把它們連接到一個(gè)高速背板總線，為每個(gè)用戶提供一條交換通道。 源路由選擇網(wǎng)橋的主要特點(diǎn)： 源路選網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇； 源路由網(wǎng)橋假定每個(gè)結(jié)點(diǎn)在發(fā)送幀時(shí)，都已經(jīng)清楚地知道發(fā)往各個(gè)目的結(jié)點(diǎn)的路由，因而在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)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(diǎn)以廣播方式向目的結(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)用于探測(cè)的發(fā)現(xiàn)幀； 發(fā)現(xiàn)幀將在整個(gè)通過(guò)網(wǎng)橋互連的局域網(wǎng)中沿著所有可能的路由傳送； 當(dāng)這些發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)，就沿著各自的路由返回源結(jié)點(diǎn)； 源結(jié)點(diǎn)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(gè)最佳路由。 ，在地址表中查找信宿結(jié)點(diǎn)地址，如果表中有對(duì)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(huì)使網(wǎng)絡(luò)無(wú)用的通信量劇增，造成“廣播風(fēng)暴” ,如下圖所示： 網(wǎng)橋的工作過(guò)程 : 網(wǎng)橋最常見(jiàn)的用法是用于連接兩個(gè)局域網(wǎng)，下圖給出了兩個(gè)局域網(wǎng)通過(guò)網(wǎng)橋互聯(lián)的工作原理。 2)10BASEFL(Link, 異步點(diǎn) 點(diǎn)鏈路 ) 一個(gè) 10BASEFL段可以連接兩塊網(wǎng)卡、兩個(gè)中繼器、一塊網(wǎng)卡和一個(gè)中繼器或者兩個(gè)交換機(jī)，它是距離可長(zhǎng)達(dá)2km的點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路。 網(wǎng)卡的作用 10BASE5 10BASE2 10BASET 10BROAD36 10BASEF 傳輸媒體 編碼技術(shù) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 最大段長(zhǎng) 每段節(jié)點(diǎn) 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(shù)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(huì)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?yàn)檎诎l(fā)送時(shí)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(wú)效幀 , MAC幀的 最短幀長(zhǎng) 。 DA字段最高位為 0表示單個(gè)地址 ,該地址僅指定網(wǎng)絡(luò)上某個(gè)特定站點(diǎn) 。這種方法在低負(fù)荷時(shí) (如介質(zhì)空閑 )，要發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站點(diǎn)能立即發(fā)送；在重負(fù)荷時(shí)，仍能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng) A 站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)接近于最大傳播時(shí)延 tp時(shí)， B 站點(diǎn)正好也發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)沖突便發(fā)生。 一種 CSMA 的改進(jìn)方案是使發(fā)送站點(diǎn)傳輸過(guò)程中仍繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)媒體，以檢測(cè)是否存在沖突。問(wèn)題在于如何選擇 P 的值，這要考慮到避免重負(fù)載下系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。不堅(jiān)持算法的缺點(diǎn)是：即使有幾個(gè)站點(diǎn)都有數(shù)據(jù)要發(fā)送，但由于大家都在延遲等待過(guò)程中，致使介質(zhì)仍可能處于空閑狀態(tài)，使用率降低。 （ 3）爭(zhēng)用：所有站點(diǎn)都可以爭(zhēng)用介質(zhì)，這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單，對(duì)輕負(fù)載或中等負(fù)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(guò)程中， LLC 子層將高層遞交的報(bào)文分組作為 LLC的信息字段，再加上 LLC 子層目的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) (DSAP)、源服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) (SSAP)及相應(yīng)的控制信息以構(gòu)成 LLC 幀。常用 4 種類(lèi)型的服務(wù)原語(yǔ)，其構(gòu)成如下： 服務(wù)原語(yǔ) 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(gè)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體間發(fā)送數(shù)據(jù)的例子 圖 用來(lái)說(shuō)明服務(wù)原語(yǔ)的時(shí)序圖 圖 ISO 服務(wù)原語(yǔ) 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(yǔ)類(lèi)型 圖 IEEE 802 數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)原語(yǔ) 圖 IEEE 802 建立連接服務(wù)原語(yǔ) 圖 ISO 和 IEEE 802 服務(wù)原語(yǔ)間的變換說(shuō)明 局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) IEEE 在 1980年 2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng) IEEE 802 委員會(huì)），專(zhuān)門(mén)從事局域網(wǎng)的協(xié)議制訂，形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，稱(chēng)為 IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)。 MAC 到 MAC 的操作通過(guò)同等層協(xié)議來(lái)進(jìn)行， MAC 還產(chǎn)生幀檢驗(yàn)序列和完成幀檢驗(yàn)等功能。物理服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（ PSAP）向 MAC 實(shí)體提供單個(gè)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(jí)尋址、排序、