【正文】 它通過使用統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一管理，如拓?fù)涔芾砗凸收瞎芾淼?。從根本上來講，交換機(jī)之間的連接不外乎兩種方式，一是堆疊，一是級(jí)聯(lián)。下面我們分析一下交換機(jī)是怎么獲得這個(gè)CAM表的。 ? 一個(gè)或一組端口號(hào)。比如，我們?yōu)槊總€(gè)接口設(shè)計(jì)不止一個(gè)發(fā)送隊(duì)列，假設(shè)設(shè)置 3個(gè)，則可以對(duì)這 3個(gè)隊(duì)列進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分，分成低、中、高 3個(gè)優(yōu)先級(jí)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級(jí)字段，把數(shù)據(jù)幀放到相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中。 Hub 同軸電纜 ? 共享式以太網(wǎng)中，所有的終端主機(jī)都處于同一個(gè)沖突域中，局域網(wǎng)中的所有接入終端共享總線的帶寬。 (2) 交換式局域網(wǎng)是高度可擴(kuò)充的，其帶寬隨著用戶數(shù)的增加而擴(kuò)張。剩下的網(wǎng)橋留作備用。從而使網(wǎng)橋“了解”哪些結(jié)點(diǎn)來自于（屬于）哪個(gè)子網(wǎng)（ LAN）。網(wǎng)橋通過分析幀的源MAC地址得到 MAC地址與端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并寫入地址 /端口對(duì)應(yīng)表； 網(wǎng)橋軟件對(duì)地址 /端口對(duì)應(yīng)表進(jìn)行不斷的更新，并定時(shí)檢查，刪除在一段時(shí)間內(nèi)沒有更新的地址 /端口項(xiàng)； 幀的路由過程 1) 目的 LAN與源 LAN相同，則丟棄幀； 2) 目的 LAN與源 LAN不同，則轉(zhuǎn)發(fā)幀； 3) 目的 LAN未知，則洪泛幀，并逆向?qū)W習(xí)。將信號(hào)放大并整形后再轉(zhuǎn)發(fā)，消除信號(hào)傳輸?shù)氖д婧退p 10BaseF (1) 使用光纖進(jìn)行長(zhǎng)距離連接，最適于建筑物間的連接 (2) 3個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 1) 10BASEFP(Passive 無源的 ) 定義了一個(gè)最多能把 33個(gè)站點(diǎn)連接到一個(gè)無源中心的星型系統(tǒng)。數(shù)據(jù)封裝 (發(fā)送和接收數(shù)據(jù)封裝 )包括成幀 (幀同步和幀定界 )、編址 (源地址及目的地址的處理 )和差錯(cuò)檢測(cè)(物理媒體傳輸差錯(cuò)的檢測(cè) )等；媒體訪問管理包括媒體分配和競(jìng)爭(zhēng)處理。全局地址則是由 IEEE統(tǒng)一分配的 ,采用全局地址的網(wǎng)卡出廠時(shí)被賦予惟一的 IEEE地址 ,使用這種網(wǎng)卡的站點(diǎn)也就具有了全球獨(dú)一無二的物理地址。 地址字段 :包括目的地址字段 DA和源地址字段 SA。 二進(jìn)制指數(shù)退避算法是按后進(jìn)先出的次序控制的，即未發(fā)生沖突或很少發(fā)生沖突的數(shù)據(jù)幀，具有優(yōu)先發(fā)送的概率；而發(fā)生過多次沖突的數(shù)據(jù)幀，發(fā)送成功的概率就更少。從一個(gè)站點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)到另一個(gè)站點(diǎn)開始接收數(shù)據(jù)，也即載波信號(hào)從一端傳播到另一端所需的時(shí)間，稱為信號(hào)傳播時(shí)延。 圖 CSMA 堅(jiān)持和退避 在 CSMA 中，由于信道傳播時(shí)延的存在，即使總線上兩個(gè)站點(diǎn)沒有監(jiān)聽到載波信號(hào)而發(fā)送幀時(shí)，仍可能會(huì)發(fā)生沖突。 （ 3）發(fā)現(xiàn)信道忙則持續(xù)等待，直至信道空閑，再以概率 P 發(fā)送數(shù)據(jù) 。 堅(jiān)持退避算法 （ 1） 不堅(jiān)持 CSMA ： （ A） 假如介質(zhì)空閑 ， 則發(fā)送； （ B） 假如介質(zhì)忙則等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后 ， 重復(fù)第一步 。 介質(zhì)訪問控制協(xié)議的三個(gè)基本要素： ? 協(xié)議簡(jiǎn)單 ? 有效的通道利用率 ? 公平性：網(wǎng)上站點(diǎn)的用戶公平合理 圖 局域網(wǎng)訪問控制方法 三種異步技術(shù)： （ 1）輪轉(zhuǎn)：每個(gè)站點(diǎn)輪流獲得發(fā)送機(jī)會(huì)，這種技術(shù)適合于交互式的終端對(duì)主機(jī)通信。信息幀主要用于信息數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)控幀主要用于流量控制，無編號(hào)幀用于 LLC 子層傳輸控制信號(hào)以對(duì)邏輯鏈路進(jìn)行建立與釋放。而與介質(zhì)訪問有關(guān)的協(xié)議，則根據(jù)具體網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)訪問控制分別處理，主要的 MAC 協(xié)議有： IEEE 載波監(jiān)聽多路訪問 /沖突檢測(cè) CSMA/CD 訪問方法和物理層協(xié)議、 IEEE 令牌總線（ Token Bus)訪問方法和物理層的協(xié)議、 IEEE 令牌環(huán)（ Token Ring)訪問方法等。服務(wù)原語描述提供的服務(wù)，并規(guī)定通過服務(wù)存取端口所必須傳遞的信息。介質(zhì)訪問控制（ MAC）子層： MAC 子層在支持 LLC 層完成介質(zhì)訪問控制功能時(shí)，可以提供多個(gè)介質(zhì)訪問控制方式。在網(wǎng)際層的頂部有多個(gè)網(wǎng)間服務(wù)訪問點(diǎn)（ NSAP）。 所以局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層必須設(shè)置介質(zhì)訪問控制功能。如：采用集線器 (HUB) 組網(wǎng) 樹（ Tree）型 分層結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展性好，尋址方便 局域網(wǎng)參考模型 IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)參考模型與 OSI/RM的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖所示 局域網(wǎng)是一個(gè)通信網(wǎng)，只涉及到相當(dāng)于 OSI/RM 通信子網(wǎng)的功能。 ? 美國電氣和電子工程協(xié)會(huì)（ IEEE）于 1980年 2月成立局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（簡(jiǎn)稱 802委員會(huì)）專門對(duì)局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，并提出了 LAN的定義。第 6章 局域網(wǎng)技術(shù) 局域網(wǎng) LAN(Local Area Network) 是將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)，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)。 局域網(wǎng)的定義及特性 局域網(wǎng)的定義 ? 局域網(wǎng)（ LAN－ Local Area Network）是將分散在有限地理范圍內(nèi)（如一棟大樓，一個(gè)部門）的多臺(tái)計(jì)算機(jī)通過傳輸媒體連接起來的通信網(wǎng)絡(luò)，通過功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的相互通信和共享資源。如： IBM令牌環(huán)網(wǎng) 總線（ Bus）型 采用廣播式多路訪問方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，擴(kuò)展性好。 但是，局域網(wǎng)中的多個(gè)設(shè)備一般共享傳輸介質(zhì)，在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，首先要解決由哪些設(shè)備占有傳輸介質(zhì)的問題。為了對(duì)多個(gè)高層實(shí)體提供支持，在 LLC 層的頂部有多個(gè) LLC 服務(wù)訪問點(diǎn)（ LSAP）。 3。 服務(wù)原語 當(dāng) (N+1)實(shí)體向 (N)實(shí)體請(qǐng)求服務(wù)時(shí) ,服務(wù)用戶與服務(wù)提供者之間通過服務(wù)訪問點(diǎn) (SAP)進(jìn)行交互作用 ,在進(jìn)行交互時(shí)所要交換的一些必要信息被稱為服務(wù)原語。IEEE LLC 協(xié)議 ,規(guī)定了錯(cuò)誤處理、成幀、流控以及網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)接口。 LLC 幀也分為信息幀、監(jiān)控幀和無編號(hào)幀三類。 在網(wǎng)絡(luò)中 ， 訪問方式泛指分配介質(zhì)使用權(quán)限的機(jī)理 、 策略和算法 。 如果信道空閑 ， 則進(jìn)入發(fā)送處理 。 （ 2）延遲一個(gè)時(shí)間單位后，再重復(fù)步驟（ 1） 。當(dāng)然 P 值選得過小，則媒體利用率又會(huì)大大降低。對(duì)于基帶總線而言，最壞情況下用于檢測(cè)一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站點(diǎn)之間傳播時(shí)延的兩倍。為了保證這種退避操作維持穩(wěn)定，采用了一種稱為二進(jìn)制指數(shù)退避的算法，其規(guī)則如下： (1)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)置一個(gè)參量 L=2； (2)退避間隔取 1 到 L 個(gè)時(shí)間片中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)， 1個(gè)時(shí)間片等于兩站之間的最大傳播時(shí)延的兩倍； (3)當(dāng)數(shù)據(jù)幀再次發(fā)生沖突，則將參量 L 加倍； (4)設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù)，超過該次數(shù)，則不再重傳，并報(bào)告出錯(cuò)。前導(dǎo)碼的作用是使接收端能根據(jù) “ 1”、 “ 0” 交變的比特模式迅速實(shí)現(xiàn)比特同步，當(dāng)檢測(cè)到連續(xù)兩位 “ 1”(即讀到幀起始定界符字段 SFD 最末兩位 )時(shí)，便將后續(xù)的信息遞交給 MAC 子層。局部地址是由網(wǎng)絡(luò)管理員分配 ,且只在本網(wǎng)中有效的地址 。 以太網(wǎng)的最短有效幀 對(duì) 10Mbps以太網(wǎng) ,在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送 512bits,即 64字節(jié) 故規(guī)定：最短有效幀為 64字節(jié) 若幀長(zhǎng) 64字節(jié)，則視為無效幀（沖突碎片） 即由于沖突而異常中止的幀 在爭(zhēng)用期內(nèi)檢測(cè)到?jīng)_突，就不再發(fā)送數(shù)據(jù)，也即若發(fā)生沖突，最多只會(huì)發(fā)送 64字節(jié)的數(shù)據(jù) . 8字節(jié) 6字節(jié) 6字節(jié) 2字節(jié) 前同步碼 目的地址 源地址 類型 數(shù)據(jù) CRC 461500字節(jié) 4字節(jié) 以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu) CSMA/CD 最短幀長(zhǎng)計(jì)算舉例 (1) 基本原理 1) 單程信號(hào)傳播時(shí)延： τ =L/v 式中： L鏈路長(zhǎng) (米 ), v 信號(hào)傳播速度 2) 沖突檢測(cè)時(shí)間： t=2τ =2L/v 3）一個(gè)幀的發(fā)送時(shí)間： t=Lf/c 式中： Lf 幀長(zhǎng) ,c 數(shù)據(jù)速率 4）最小幀長(zhǎng) : Lfmin = 2τc =2(L/v)c (2) 實(shí)例 : 若 10Mbps 的 CSMA/CD 總線網(wǎng)結(jié)點(diǎn)間最大距離為 ,信號(hào)在電纜中的傳播速度為 2*108 m/s,求該網(wǎng)的最小幀長(zhǎng) Lfmin 解： c = 10Mbps = 10*106 b/s, L=2500m V = 2*108m/s Lfmin = 2* (L/v)*c = 2*2500m/(2*108m/s)*10*106b/s = 250 bit MAC子層的功能 標(biāo)準(zhǔn)提供了 MAC子層的功能說明，內(nèi)容主要有 數(shù)據(jù)封裝 和 媒體訪問管理 兩個(gè)方面。 4) 轉(zhuǎn)發(fā)器 /中繼器的作用：擴(kuò)充信號(hào)傳輸距離。 網(wǎng)橋剛啟動(dòng)時(shí) ,地址 /端口對(duì)應(yīng)表為空 ,采用洪泛法轉(zhuǎn)發(fā)幀； 在轉(zhuǎn)發(fā)過程中采用逆向?qū)W習(xí) (backward learning)算法收集 MAC地址。 地址表擴(kuò)充 從幀中取出信源結(jié)點(diǎn)地址，查地址表，如果沒有，添加。構(gòu)造支撐樹的基本思想是首先選擇網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)網(wǎng)橋作為支撐樹的根，再從與該支撐樹（最初只有支撐樹的根）相鄰（指可以通過某個(gè)子網(wǎng)直接訪問）的網(wǎng)橋集合中選擇一個(gè)加入支撐樹，選擇的條件是加入該網(wǎng)橋不會(huì)形成環(huán)路；這種選擇的過程繼續(xù)進(jìn)行，直至支撐樹已經(jīng)可以互連所有的子網(wǎng)。 (1) 傳統(tǒng)的共享媒體局域網(wǎng)由于共享固定大小的帶寬，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的效率會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加和應(yīng)用的深入而大大降低。以太網(wǎng)交換機(jī)可以有多個(gè)端口，每個(gè)端口可以單獨(dú)與一個(gè)結(jié)點(diǎn)連接，也可以與一個(gè)共享介質(zhì)的以太網(wǎng)集線器連接。 對(duì)每個(gè)接口的發(fā)送隊(duì)列結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量功能。 CAM 表包含下面幾項(xiàng)內(nèi)容： ? MAC 地址。 手工生成該表很簡(jiǎn)單，不過配置很麻煩，所以通常情況下是交換機(jī)自動(dòng)獲得的。 當(dāng)單一交換機(jī)所能夠提供的端口數(shù)量不足以滿足網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的需求時(shí)，必須要有兩個(gè)以上的交換機(jī)提供相應(yīng)數(shù)量的端口，這也就要涉及到交換機(jī)之間連接的問題。 級(jí)聯(lián)模式是以太網(wǎng)擴(kuò)展端口應(yīng)用中的主流技術(shù)。 堆棧連接 圖 訪問端口和網(wǎng)絡(luò)上連端口的關(guān)系 交換式局域網(wǎng)的基本模塊 ? 由輸入輸出接口以及具有交換分組或信元等數(shù)據(jù)單元能力的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯組成的網(wǎng)絡(luò) 。 由于不需要存儲(chǔ) ， 延遲 (LATENCY)非常小 、 交換非?？?， 這是它的優(yōu)點(diǎn)；它的缺點(diǎn)是：因?yàn)閿?shù)據(jù)包的內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機(jī)保存下來 ， 所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤 ， 不能提供錯(cuò)誤檢測(cè)能力 ， 由于沒有緩存 ， 不能將具有不同速率的輸入 /輸出端口直接接通 ， 而且 ，當(dāng)以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口增加時(shí) ， 交換矩陣變的越來越復(fù)雜 ，實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)困難 。 一般的以太網(wǎng)交換機(jī)，對(duì) OSI 二層交換幀不作任何修改，僅僅查一下交換表，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（如下圖）。否則三層交換模塊根據(jù)路由信息向 B 站廣播一個(gè) ARP 請(qǐng)求， B 站得到此 ARP 請(qǐng)求后向三層交換模塊回復(fù)其 MAC 地址，三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站 A,同時(shí)將 B 站的 MAC 地址發(fā)送到二層交換引擎的 MAC 地址表中。在三層引擎中， ASIC 芯片查找相應(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。當(dāng)然在選擇第三層交換機(jī)時(shí)，用戶可根據(jù)自己的需要，判斷并選擇上述產(chǎn)品或其他廠家的產(chǎn)品，如北電網(wǎng)絡(luò)的 Passport/Acceler系列、原 Cabletron的 SSR系列（在 Cabletron一分四后，大部分SSR三層交換機(jī)已并入 Riverstone公司）、 Avaya的 Cajun M系列、 3Com的 Superstack3 4005系列等。 隨著交換技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在許多廠商的交換機(jī)已能支持第四層交換。在同一邏輯工作組中的節(jié)點(diǎn)可以互發(fā)廣播報(bào)文。 VLAN 對(duì)廣播域的劃分是通過交換機(jī)軟件完成的。 特 點(diǎn) : （ 1）配置過程簡(jiǎn)單。 優(yōu) 點(diǎn)： (1) 可以按傳輸協(xié)議劃分網(wǎng)段； (2) 用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由移動(dòng)而不用重新配置自己的工作站； (3) 可以減少由于協(xié)議轉(zhuǎn)換而造成的網(wǎng)絡(luò)延遲。 IEEE 特性 IEEE 概述 VLAN 的幀格式 DA SA Type Data CRC 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀 DA SA Type Data CRC tag TPID Priority CFI VLAN ID TCI 帶有 基于 TPID － 值為 8100（ hex）。該字段為 12位。 可以根據(jù)企業(yè)規(guī)模建立不同方式的企業(yè)網(wǎng)，可分為以下類型：