【正文】 流量控制、差錯(cuò)控制功能放在數(shù)據(jù)鏈路層中實(shí)現(xiàn)。局域網(wǎng)的高層功能由具體的局域網(wǎng)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ? 傳輸速率低于 100Mbps的稱傳統(tǒng)局域網(wǎng)，傳輸速率高于100Mbps的稱高速局域網(wǎng)。 LAN的參考模型以及和 OSI模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。 交換式局域網(wǎng)的工作原理及兩種交換方法 。 傳輸技術(shù)類型 描述 特征 傳輸方向 基帶傳輸 保持?jǐn)?shù)據(jù)波的原樣進(jìn)行傳輸稱為基帶傳輸或者基帶數(shù)字信號(hào)傳輸 * 數(shù)字信號(hào)為電脈沖或者光脈沖 * 信號(hào)傳輸將占用整個(gè)信道的帶寬 * 數(shù)據(jù)波信號(hào)會(huì)隨著距離的增加而衰減，隨著頻率的增加而容易發(fā)生畸變，因此它不適合高速和遠(yuǎn)距離的傳輸 寬帶傳輸 寬帶在電話系統(tǒng)中通常指帶寬超過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)話路(約 4kHz)的傳輸系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域則指數(shù)據(jù)傳輸速率超過(guò)1Mbps的傳輸系統(tǒng) *可以將信道分成多個(gè)子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號(hào)。 在 OSI/RM 中，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有報(bào)文分組轉(zhuǎn)接的功能。 但當(dāng)涉及網(wǎng)絡(luò)互連時(shí) ，報(bào)文分組就必須經(jīng)過(guò)多條鏈路才能到達(dá)目的地，此時(shí)必須專門(mén)設(shè)置一個(gè)層次來(lái)完成網(wǎng)絡(luò)層的功能，在 IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)中這一層被稱為 網(wǎng)際層 。 有確認(rèn)無(wú)連接服務(wù)： 除了對(duì) LLC 幀進(jìn)行確認(rèn)外 ,其它類似于無(wú)確認(rèn)無(wú)連接服務(wù) 。一對(duì)物理層實(shí)體能認(rèn)出兩個(gè) MAC 實(shí)體間同等層比特單元的交換。 IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)系列中各個(gè)子標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系如下圖所示。也即節(jié)點(diǎn)均為組合站，它們既可作為主站發(fā)送命令，也可作為從站響應(yīng)命令。 而將傳輸介質(zhì)的頻帶 ， 有效的分配給網(wǎng)上各站點(diǎn)用戶的方法 ， 稱為介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議 。 MA: Multiple Access多路訪問(wèn) 多址接入 (多路訪問(wèn) ): 掛在總線 (或傳輸信道 )上的結(jié)點(diǎn) , 可以接入一個(gè)結(jié)點(diǎn)，可以接入一組結(jié)點(diǎn) ,可以接入所有結(jié)點(diǎn) . CSMA 控制方案 每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送分組前 ， 首先監(jiān)聽(tīng)公共信道上其它站點(diǎn)是否在發(fā)送分組 。 P－堅(jiān)持 CSMA： （ 1）假如介質(zhì)空閑，以概率 P 發(fā)送，而以（ 1－ P）的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位 。最壞的情況是，隨著沖突概率的不斷增大，而使吞吐量降低到零。這種方案稱做 載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn) /沖突檢測(cè)協(xié)議 ，簡(jiǎn)寫(xiě)為 CSMA/CD，這種協(xié)議已廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)中。由于單向傳輸?shù)脑?，?duì)于寬帶總線而言，沖突檢測(cè)時(shí)間等于任意兩個(gè)站點(diǎn)之間最大傳播時(shí)延的 4 倍。 7 1 6 6 2 01500 046 4 前導(dǎo)碼 P SFD DA SA LEN 數(shù)據(jù) PAD FCS SFD：幀起始定界符 LEN：幀長(zhǎng)度字段 DA： 目的地址 SA ：源地址 PAD：填充字符 FCS ：幀校驗(yàn)序列 前導(dǎo)碼字段 P 占 7 個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)的比特模式為 “ 10101010”，用于實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的時(shí)鐘同步。源地址字段也占 2個(gè)或 6個(gè)字節(jié) ,但其長(zhǎng)度必須與目的地址字段的長(zhǎng)度相同 ,它用于標(biāo)識(shí)發(fā)送站點(diǎn)的地址。 幀校驗(yàn)序列 FCS字段是 32位 (即 4個(gè)字節(jié) )的循環(huán)冗余碼 (CRC),其校驗(yàn)范圍不包括前導(dǎo)碼字段 P及幀起始定界符字段 SFD。 IEEE 10Mbps可選方案見(jiàn)下表。 為什么使用網(wǎng)橋？ 學(xué)校和企業(yè)的各個(gè)部門(mén)分別擁有自己獨(dú)立管理的 LAN，為了進(jìn)行交互，需要使用網(wǎng)橋來(lái)實(shí)現(xiàn)互連；一個(gè)企業(yè)分布在相隔很遠(yuǎn)的不同建筑物內(nèi)，在每個(gè)建筑物內(nèi)組建單獨(dú)的 LAN，并使用橋?qū)⑦@些 LAN連接起來(lái)，是比較經(jīng)濟(jì)的方案； 將一個(gè)負(fù)載很重的大 LAN分隔成使用網(wǎng)橋互連的幾個(gè) LAN 可以減輕負(fù)擔(dān)； 網(wǎng)橋的結(jié)構(gòu) 工作原理： 工作在混雜（ promiscuous）方式，接收所有的幀。例如連接兩個(gè) Ether網(wǎng)段，或兩個(gè)令牌環(huán)網(wǎng)； 透明網(wǎng)橋的最大優(yōu)點(diǎn)是容易安裝，是一種即插即用設(shè)備。 防止信息在網(wǎng)絡(luò)中循環(huán) 為了提高可靠性，有時(shí)人們?cè)?LAN之間設(shè)置并行的兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)橋（即冗余網(wǎng)橋）。 ** 廣播風(fēng)暴 ：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)很多，通過(guò)許多網(wǎng)橋進(jìn)行互連時(shí)，有許多信宿地址不明的幀被廣播到所有結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)不停地忙于接收這些數(shù)據(jù)幀，在做“無(wú)用功”，使得結(jié)點(diǎn)不能正常地進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。 (7) 交換過(guò)程 工作過(guò)程：交換機(jī)檢查來(lái)自 PC的數(shù)據(jù)包，然后識(shí)別該數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址，動(dòng)態(tài)打開(kāi)一專用的 10/100Mbps鏈路，將包由源地址端口傳送至目的地址端口 動(dòng)態(tài)交換特性：動(dòng)態(tài)交換檢查由一個(gè)工作站發(fā)往另一個(gè)工作站的數(shù)據(jù)包，在它們之間動(dòng)態(tài)建立一專用的 10/100Mbps鏈路，一旦端口完成通信，動(dòng)態(tài)交換釋放此鏈路 (8) 半雙工和全雙工 1) 在總線方式下采用 CSMA/CD協(xié)議，如果兩臺(tái)工作站同時(shí)發(fā)送就會(huì)產(chǎn)生碰撞，所以只能是半雙工方式 2) 在采用交換機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)才能使用全雙工通信，交換機(jī)的每端口只連接一個(gè)站點(diǎn)，不會(huì)產(chǎn)生碰撞，也就不用在發(fā)送時(shí)用接收電纜監(jiān)聽(tīng)碰撞信號(hào) 基于交換式集線器的以太網(wǎng)示意圖 以太網(wǎng)交換機(jī)內(nèi)部交換示意圖 交換式局域網(wǎng) 交換式局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu) 交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是 局域網(wǎng)交換機(jī) ，局域網(wǎng)交換機(jī)可以在它的多個(gè)端口之間建立多個(gè)并發(fā)連接。實(shí)際上，這個(gè)背板總線可能是一個(gè)高性能的數(shù)字交叉網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)端口針對(duì)接收線路和發(fā)送線路各有一個(gè)緩沖隊(duì)列，當(dāng)數(shù)據(jù)從終端設(shè)備發(fā)往交換機(jī)的時(shí)候，發(fā)出的數(shù)據(jù)暫存在交換機(jī)的接收隊(duì)列中，然后進(jìn)行下一步處理。交換機(jī)之所以能做到根據(jù) MAC 地址進(jìn)行選擇端口完全依賴內(nèi)部的一個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：CAM (內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器 )表。 ① 手工加入：通過(guò)配置命令的形式告訴交換機(jī) MAC地址和端口的對(duì)應(yīng)。 交換機(jī)還為每個(gè) CAM表項(xiàng)提供了一個(gè)定時(shí)器，該定時(shí)器從一個(gè)初始值開(kāi)始遞減，每當(dāng)使用了一次該表項(xiàng)接收到了一個(gè)數(shù)據(jù)幀（查找 CAM表后用該項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)），定時(shí)器被重新設(shè)置。 級(jí)聯(lián)模式是組建大型 LAN最理想的方式，可以綜合利用各種拓?fù)湓O(shè)計(jì)技術(shù)和冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如通過(guò)雙歸等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冗余，通過(guò)Link Aggregation技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余和 Up Link的帶寬擴(kuò)展，這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，廣泛使用在各種局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和矩陣模式。 圖 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)邏輯 ? 直接交換 （ 穿通 ） 方式： 各端口間是縱橫交叉的線路矩陣形式 。 對(duì)于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過(guò)程由硬件高速實(shí)現(xiàn) ， 而象路由信息更新 、 路由表維護(hù) 、 路由計(jì)算 、 路由確定等功能 ， 由軟件實(shí)現(xiàn) 。 若兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如發(fā)送站 A 要與目的站 B 通信，發(fā)送站 A 要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析 )封包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的 IP 地址其實(shí)是三層交換機(jī)的三層交換模塊。如下圖所示。因?yàn)檐浖? 處理速度較慢，因此這種三層交換機(jī)處理速度較慢。 3層交換機(jī)之所以較路由器交換速度快，主要是 3層交換機(jī)提供的功能相對(duì)較少，犧牲其靈活、易控和安全性能來(lái)提高速度。不同網(wǎng)段上的用戶不能處于同一局域網(wǎng)中。 VLAN 允許一組不限物理位置的用戶群共享一個(gè)獨(dú)立的廣播域，可在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中劃分多個(gè) VLAN，可使得不同的用戶群屬于不同的廣播域。如圖中 7端口屬于VLAN1， 4端口屬于 VLAN3， 8 端口屬于VLAN4。 缺 點(diǎn)：所有的用戶必須被明確的分配到一個(gè) VLAN中，網(wǎng)卡換了，必須修改虛網(wǎng)配置。 VLAN 具有較好的安全性。由于兼容特性， CFI 常用于以太類網(wǎng)絡(luò)和令牌環(huán)類網(wǎng)絡(luò)之間，如果在以太網(wǎng)端口接收的幀具有 CFI，那么設(shè)置為 1，表示該幀不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)端口是一個(gè)無(wú)標(biāo)簽端口。主干網(wǎng)通常采用 ATM、千兆或萬(wàn)兆以太網(wǎng)，分支網(wǎng)通常采用快速以太網(wǎng)等。而將網(wǎng)絡(luò)主干部分稱為核心層，核心層的主要目的在于通過(guò)高速轉(zhuǎn)發(fā)通信，提供優(yōu)化、可靠的骨干傳輸結(jié)構(gòu)，因此核心層交換機(jī)應(yīng)擁有更高的可靠性、性能和吞吐量 無(wú)線局域網(wǎng) 頻帶的概念： 頻帶的單位是赫茲（ Hz）。 中等規(guī)模企業(yè) (幾十臺(tái)計(jì)算機(jī) )可使用交換機(jī)，形成局域網(wǎng)； 在 4096可能的 VID 中， VID＝ 0 用于識(shí)別幀優(yōu)先級(jí)。 TCI － 標(biāo)簽控制信息字段，包括用戶優(yōu)先級(jí)（ User Priority）、規(guī)范格式指示器（ Canonical Format Indicator）和 VLAN ID。 基于協(xié)議的 VLAN VLAN表 協(xié)議類型 所屬 VLAN IPX協(xié)議 IP協(xié)議 …… VLAN 5 VLAN 10 …… 主機(jī) A 主機(jī) B 主機(jī) C 主機(jī) D 以太網(wǎng)交換機(jī) 使用 IPX協(xié)議 運(yùn)行 IP協(xié)議 使用 IPX協(xié)議 運(yùn)行 IP協(xié)議 基于 IP 子網(wǎng)的 VLAN VLAN 表 IP網(wǎng)絡(luò) 所屬 VLAN IP IP …… VLAN 5 VLAN 10 …… 主機(jī) A 主機(jī) B 主機(jī) C 主機(jī) D 以太網(wǎng)交換機(jī) 圖 基于 IP 的 VLAN 一個(gè) VLAN 是一個(gè)有限的廣播域。 （ 3）用戶從一個(gè)端口的虛網(wǎng)移到另一端口所在的虛網(wǎng)，需要重新進(jìn)行設(shè)置。RARP 組播 單一主機(jī) 組內(nèi)所有主 機(jī) 視頻會(huì)議 單 播、廣播和組播特性對(duì)照表 Hub 沖突域 Switch 沖突域 1 沖突域 2 VLAN簡(jiǎn)介 …… 廣播 VLAN 的產(chǎn)生原因－廣播風(fēng)暴 通過(guò)路由器將網(wǎng)絡(luò)分段 …… 廣播 路由器 通過(guò) VLAN 劃分廣播域 廣播域 1 VLAN 10 廣播域 2 VLAN 20 廣播域 3 VLAN 30 市場(chǎng)部 工程部 財(cái)務(wù)部 虛擬網(wǎng)絡(luò)的劃分 劃分 VLAN的方法主要有兩種：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。物理用戶可以根據(jù)自己的需求，而不是根據(jù)用戶在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置來(lái)劃分網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的交換機(jī)內(nèi)部只能包含一個(gè)廣播域（也可以就是一個(gè) VLAN）；而 VLAN交換機(jī)能夠在單個(gè)交換機(jī)內(nèi)部或多個(gè)交換機(jī)之間支撐多個(gè)獨(dú)立的 VLAN。 三層交換機(jī)的功能 (1) 分組轉(zhuǎn)發(fā) 當(dāng)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑確定后，第 3層交換機(jī)會(huì)將分組轉(zhuǎn)發(fā)給它們的目的地址。其原理是，采用 CPU 和軟件的方式查找路由表。由于僅僅在路由過(guò)程中才需要三層處理，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都通過(guò)二層交換轉(zhuǎn)發(fā)，因此三層交換機(jī)的速度很快，接近二層交換機(jī)的速度，同時(shí)比相同路由器的價(jià)格低很多。通過(guò) IP地址來(lái)確定是哪個(gè)子網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)，幀可能會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)路由器后變成新的幀。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)誤碼率較低時(shí)采用直通技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)誤碼率較高時(shí)則采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。 輸入輸出端口是物理的和邏輯的接口 ， 用來(lái)連接到需要交換數(shù)據(jù)單元的通信網(wǎng)絡(luò) 。在級(jí)聯(lián)模式下，為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，一般建議層數(shù)不要超過(guò) 3層。 （ 1）級(jí)聯(lián)模式 級(jí)聯(lián)模式是最常規(guī)、最直接的一種擴(kuò)展方式，一些構(gòu)建較早的網(wǎng)絡(luò)都使用了集線器（ HUB）作為級(jí)聯(lián)的設(shè)備。首先提出交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的基本規(guī)則： ? 交換機(jī)查 CAM表如果查找到結(jié)果就根據(jù)查找結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 ? 如果交換機(jī)上劃分了 VLAN，就包括 VLAN ID。在傳輸?shù)臅r(shí)候，可以優(yōu)先傳輸優(yōu)先級(jí)高的隊(duì)列，等高優(yōu)先級(jí)隊(duì)列內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)了再傳送優(yōu)先級(jí)低的隊(duì)列，依次類推。 沖突域 沖突域 共享式以太網(wǎng) 二層交換機(jī) 沖突域 沖突域 沖突域 ? 在交換式以太網(wǎng)中，交換機(jī)的每個(gè)端口處于獨(dú)立的沖突域中，終端主機(jī)獨(dú)占端口的帶寬。 (3) 從功能上講，交換機(jī)類似于網(wǎng)橋，其實(shí)現(xiàn) OSI參考模型下兩層協(xié)議，當(dāng)然某些交換機(jī)已實(shí)現(xiàn) OSI參考模型第三層協(xié)議的部分功能，具有一些路由器的功能。構(gòu)造支撐樹(shù)的過(guò)程發(fā)生在新的網(wǎng)橋加入網(wǎng)絡(luò)，或者支撐樹(shù)中的某個(gè)網(wǎng)橋發(fā)生故障。 幀轉(zhuǎn)發(fā) LAN和目的 LAN相同，丟棄該幀。 網(wǎng)橋協(xié)議結(jié)構(gòu) 網(wǎng)橋能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)橋的基本特征 : ； 、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)； 、存儲(chǔ)、地址過(guò)濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)之間的通信； 同的協(xié)議； 5. 網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性。 10BASEFP網(wǎng)段的長(zhǎng)度可達(dá) 500米。 MAC 功能模塊如圖所示。 為使 CSMA/CD協(xié)議正常操作 ,需要維持一個(gè)最短幀長(zhǎng)度 ,必要時(shí)可在數(shù)據(jù)字段之后、幀校驗(yàn)序列 FCS之前以字節(jié)為單位添加填充字符。目的地址字段占 2個(gè)或 6個(gè)字節(jié) ,用于標(biāo)識(shí)接收站點(diǎn)的地址 ,它