【正文】 流量控制、差錯控制功能放在數(shù)據(jù)鏈路層中實現(xiàn)。局域網(wǎng)的高層功能由具體的局域網(wǎng)操作系統(tǒng)來實現(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模型的對應關系 。 交換式局域網(wǎng)的工作原理及兩種交換方法 。 傳輸技術類型 描述 特征 傳輸方向 基帶傳輸 保持數(shù)據(jù)波的原樣進行傳輸稱為基帶傳輸或者基帶數(shù)字信號傳輸 * 數(shù)字信號為電脈沖或者光脈沖 * 信號傳輸將占用整個信道的帶寬 * 數(shù)據(jù)波信號會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)中通常指帶寬超過一個標準話路(約 4kHz)的傳輸系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)通信領域則指數(shù)據(jù)傳輸速率超過1Mbps的傳輸系統(tǒng) *可以將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號。 在 OSI/RM 中，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層使計算機網(wǎng)絡具有報文分組轉(zhuǎn)接的功能。 但當涉及網(wǎng)絡互連時 ，報文分組就必須經(jīng)過多條鏈路才能到達目的地，此時必須專門設置一個層次來完成網(wǎng)絡層的功能，在 IEEE 802 標準中這一層被稱為 網(wǎng)際層 。 有確認無連接服務： 除了對 LLC 幀進行確認外 ,其它類似于無確認無連接服務 。一對物理層實體能認出兩個 MAC 實體間同等層比特單元的交換。 IEEE 802 標準系列中各個子標準之間的關系如下圖所示。也即節(jié)點均為組合站，它們既可作為主站發(fā)送命令，也可作為從站響應命令。 而將傳輸介質(zhì)的頻帶 ， 有效的分配給網(wǎng)上各站點用戶的方法 ， 稱為介質(zhì)訪問控制協(xié)議 。 MA: Multiple Access多路訪問 多址接入 (多路訪問 ): 掛在總線 (或傳輸信道 )上的結點 , 可以接入一個結點，可以接入一組結點 ,可以接入所有結點 . CSMA 控制方案 每個站點在發(fā)送分組前 ， 首先監(jiān)聽公共信道上其它站點是否在發(fā)送分組 。 P－堅持 CSMA： （ 1）假如介質(zhì)空閑，以概率 P 發(fā)送，而以（ 1－ P）的概率延遲一個時間單位 。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)聽多路訪問 /沖突檢測協(xié)議 ，簡寫為 CSMA/CD，這種協(xié)議已廣泛應用于局域網(wǎng)中。由于單向傳輸?shù)脑颍瑢τ趯拵Э偩€而言，沖突檢測時間等于任意兩個站點之間最大傳播時延的 4 倍。 7 1 6 6 2 01500 046 4 前導碼 P SFD DA SA LEN 數(shù)據(jù) PAD FCS SFD：幀起始定界符 LEN：幀長度字段 DA： 目的地址 SA ：源地址 PAD：填充字符 FCS ：幀校驗序列 前導碼字段 P 占 7 個字節(jié)，每個字節(jié)的比特模式為 “ 10101010”，用于實現(xiàn)收發(fā)雙方的時鐘同步。源地址字段也占 2個或 6個字節(jié) ,但其長度必須與目的地址字段的長度相同 ,它用于標識發(fā)送站點的地址。 幀校驗序列 FCS字段是 32位 (即 4個字節(jié) )的循環(huán)冗余碼 (CRC),其校驗范圍不包括前導碼字段 P及幀起始定界符字段 SFD。 IEEE 10Mbps可選方案見下表。 為什么使用網(wǎng)橋？ 學校和企業(yè)的各個部門分別擁有自己獨立管理的 LAN，為了進行交互，需要使用網(wǎng)橋來實現(xiàn)互連；一個企業(yè)分布在相隔很遠的不同建筑物內(nèi)，在每個建筑物內(nèi)組建單獨的 LAN，并使用橋?qū)⑦@些 LAN連接起來，是比較經(jīng)濟的方案； 將一個負載很重的大 LAN分隔成使用網(wǎng)橋互連的幾個 LAN 可以減輕負擔； 網(wǎng)橋的結構 工作原理： 工作在混雜（ promiscuous）方式，接收所有的幀。例如連接兩個 Ether網(wǎng)段，或兩個令牌環(huán)網(wǎng)； 透明網(wǎng)橋的最大優(yōu)點是容易安裝，是一種即插即用設備。 防止信息在網(wǎng)絡中循環(huán) 為了提高可靠性，有時人們在 LAN之間設置并行的兩個或多個網(wǎng)橋（即冗余網(wǎng)橋）。 ** 廣播風暴 ：當網(wǎng)絡中結點很多，通過許多網(wǎng)橋進行互連時，有許多信宿地址不明的幀被廣播到所有結點，結點不停地忙于接收這些數(shù)據(jù)幀，在做“無用功”，使得結點不能正常地進行數(shù)據(jù)發(fā)送。 (7) 交換過程 工作過程：交換機檢查來自 PC的數(shù)據(jù)包，然后識別該數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址，動態(tài)打開一專用的 10/100Mbps鏈路，將包由源地址端口傳送至目的地址端口 動態(tài)交換特性：動態(tài)交換檢查由一個工作站發(fā)往另一個工作站的數(shù)據(jù)包，在它們之間動態(tài)建立一專用的 10/100Mbps鏈路，一旦端口完成通信，動態(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，如果兩臺工作站同時發(fā)送就會產(chǎn)生碰撞，所以只能是半雙工方式 2) 在采用交換機連接網(wǎng)絡時才能使用全雙工通信，交換機的每端口只連接一個站點，不會產(chǎn)生碰撞，也就不用在發(fā)送時用接收電纜監(jiān)聽碰撞信號 基于交換式集線器的以太網(wǎng)示意圖 以太網(wǎng)交換機內(nèi)部交換示意圖 交換式局域網(wǎng) 交換式局域網(wǎng)的基本結構 交換式局域網(wǎng)的核心設備是 局域網(wǎng)交換機 ，局域網(wǎng)交換機可以在它的多個端口之間建立多個并發(fā)連接。實際上，這個背板總線可能是一個高性能的數(shù)字交叉網(wǎng)絡，各個端口針對接收線路和發(fā)送線路各有一個緩沖隊列，當數(shù)據(jù)從終端設備發(fā)往交換機的時候，發(fā)出的數(shù)據(jù)暫存在交換機的接收隊列中，然后進行下一步處理。交換機之所以能做到根據(jù) MAC 地址進行選擇端口完全依賴內(nèi)部的一個重要的數(shù)據(jù)結構：CAM (內(nèi)容可尋址存儲器 )表。 ① 手工加入：通過配置命令的形式告訴交換機 MAC地址和端口的對應。 交換機還為每個 CAM表項提供了一個定時器，該定時器從一個初始值開始遞減，每當使用了一次該表項接收到了一個數(shù)據(jù)幀（查找 CAM表后用該項轉(zhuǎn)發(fā)），定時器被重新設置。 級聯(lián)模式是組建大型 LAN最理想的方式，可以綜合利用各種拓撲設計技術和冗余技術實現(xiàn)層次化網(wǎng)絡結構，如通過雙歸等拓撲結構設計冗余，通過Link Aggregation技術實現(xiàn)冗余和 Up Link的帶寬擴展，這些技術現(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 。 對于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過程由硬件高速實現(xiàn) ， 而象路由信息更新 、 路由表維護 、 路由計算 、 路由確定等功能 ， 由軟件實現(xiàn) 。 若兩個站點不在同一子網(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”發(fā)出ARP(地址解析 )封包，而“缺省網(wǎng)關”的 IP 地址其實是三層交換機的三層交換模塊。如下圖所示。因為軟件 處理速度較慢，因此這種三層交換機處理速度較慢。 3層交換機之所以較路由器交換速度快，主要是 3層交換機提供的功能相對較少，犧牲其靈活、易控和安全性能來提高速度。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獨立的廣播域，可在一個物理網(wǎng)絡中劃分多個 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：所有的用戶必須被明確的分配到一個 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)絡和令牌環(huán)類網(wǎng)絡之間，如果在以太網(wǎng)端口接收的幀具有 CFI，那么設置為 1，表示該幀不進行轉(zhuǎn)發(fā)，這是因為以太網(wǎng)端口是一個無標簽端口。主干網(wǎng)通常采用 ATM、千兆或萬兆以太網(wǎng)，分支網(wǎng)通常采用快速以太網(wǎng)等。而將網(wǎng)絡主干部分稱為核心層，核心層的主要目的在于通過高速轉(zhuǎn)發(fā)通信，提供優(yōu)化、可靠的骨干傳輸結構，因此核心層交換機應擁有更高的可靠性、性能和吞吐量 無線局域網(wǎng) 頻帶的概念： 頻帶的單位是赫茲（ Hz）。 中等規(guī)模企業(yè) (幾十臺計算機 )可使用交換機，形成局域網(wǎng)； 在 4096可能的 VID 中， VID＝ 0 用于識別幀優(yōu)先級。 TCI － 標簽控制信息字段，包括用戶優(yōu)先級（ 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 A 主機 B 主機 C 主機 D 以太網(wǎng)交換機 使用 IPX協(xié)議 運行 IP協(xié)議 使用 IPX協(xié)議 運行 IP協(xié)議 基于 IP 子網(wǎng)的 VLAN VLAN 表 IP網(wǎng)絡 所屬 VLAN IP IP …… VLAN 5 VLAN 10 …… 主機 A 主機 B 主機 C 主機 D 以太網(wǎng)交換機 圖 基于 IP 的 VLAN 一個 VLAN 是一個有限的廣播域。 （ 3）用戶從一個端口的虛網(wǎng)移到另一端口所在的虛網(wǎng)，需要重新進行設置。RARP 組播 單一主機 組內(nèi)所有主 機 視頻會議 單 播、廣播和組播特性對照表 Hub 沖突域 Switch 沖突域 1 沖突域 2 VLAN簡介 …… 廣播 VLAN 的產(chǎn)生原因－廣播風暴 通過路由器將網(wǎng)絡分段 …… 廣播 路由器 通過 VLAN 劃分廣播域 廣播域 1 VLAN 10 廣播域 2 VLAN 20 廣播域 3 VLAN 30 市場部 工程部 財務部 虛擬網(wǎng)絡的劃分 劃分 VLAN的方法主要有兩種：靜態(tài)和動態(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)絡中的物理位置來劃分網(wǎng)絡。傳統(tǒng)的交換機內(nèi)部只能包含一個廣播域（也可以就是一個 VLAN）；而 VLAN交換機能夠在單個交換機內(nèi)部或多個交換機之間支撐多個獨立的 VLAN。 三層交換機的功能 (1) 分組轉(zhuǎn)發(fā) 當源節(jié)點到目的節(jié)點的路徑確定后，第 3層交換機會將分組轉(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。由于僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分數(shù)據(jù)都通過二層交換轉(zhuǎn)發(fā)，因此三層交換機的速度很快，接近二層交換機的速度，同時比相同路由器的價格低很多。通過 IP地址來確定是哪個子網(wǎng)的結點，幀可能會發(fā)生變化，經(jīng)路由器后變成新的幀。當網(wǎng)絡誤碼率較低時采用直通技術，當網(wǎng)絡誤碼率較高時則采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術。 輸入輸出端口是物理的和邏輯的接口 ， 用來連接到需要交換數(shù)據(jù)單元的通信網(wǎng)絡 。在級聯(lián)模式下，為了保證網(wǎng)絡的效率，一般建議層數(shù)不要超過 3層。 （ 1）級聯(lián)模式 級聯(lián)模式是最常規(guī)、最直接的一種擴展方式，一些構建較早的網(wǎng)絡都使用了集線器（ HUB）作為級聯(lián)的設備。首先提出交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的基本規(guī)則： ? 交換機查 CAM表如果查找到結果就根據(jù)查找結果進行轉(zhuǎn)發(fā)。 ? 如果交換機上劃分了 VLAN，就包括 VLAN ID。在傳輸?shù)臅r候，可以優(yōu)先傳輸優(yōu)先級高的隊列，等高優(yōu)先級隊列內(nèi)沒有數(shù)據(jù)了再傳送優(yōu)先級低的隊列，依次類推。 沖突域 沖突域 共享式以太網(wǎng) 二層交換機 沖突域 沖突域 沖突域 ? 在交換式以太網(wǎng)中，交換機的每個端口處于獨立的沖突域中，終端主機獨占端口的帶寬。 (3) 從功能上講，交換機類似于網(wǎng)橋，其實現(xiàn) OSI參考模型下兩層協(xié)議，當然某些交換機已實現(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。構造支撐樹的過程發(fā)生在新的網(wǎng)橋加入網(wǎng)絡，或者支撐樹中的某個網(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)議結構 網(wǎng)橋能夠互連兩個采用不同數(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 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； 、存儲、地址過濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實現(xiàn)互連的網(wǎng)絡之間的通信； 同的協(xié)議； 5. 網(wǎng)橋可以分隔兩個網(wǎng)絡之間的廣播通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡的性能與安全性。 10BASEFP網(wǎng)段的長度可達 500米。 MAC 功能模塊如圖所示。 為使 CSMA/CD協(xié)議正常操作 ,需要維持一個最短幀長度 ,必要時可在數(shù)據(jù)字段之后、幀校驗序列 FCS之前以字節(jié)為單位添加填充字符。目的地址字段占 2個或 6個字節(jié) ,用于標識接收站點的地址 ,它