【正文】 它通過使用統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺實現(xiàn)對全網(wǎng)設備的統(tǒng)一管理，如拓撲管理和故障管理等。從根本上來講，交換機之間的連接不外乎兩種方式，一是堆疊，一是級聯(lián)。下面我們分析一下交換機是怎么獲得這個CAM表的。 ? 一個或一組端口號。比如，我們?yōu)槊總€接口設計不止一個發(fā)送隊列，假設設置 3個，則可以對這 3個隊列進行優(yōu)先級劃分，分成低、中、高 3個優(yōu)先級，然后根據(jù)數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級字段，把數(shù)據(jù)幀放到相應的優(yōu)先級隊列中。 Hub 同軸電纜 ? 共享式以太網(wǎng)中，所有的終端主機都處于同一個沖突域中，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)是高度可擴充的，其帶寬隨著用戶數(shù)的增加而擴張。剩下的網(wǎng)橋留作備用。從而使網(wǎng)橋“了解”哪些結(jié)點來自于（屬于）哪個子網(wǎng)（ LAN）。網(wǎng)橋通過分析幀的源MAC地址得到 MAC地址與端口的對應關(guān)系，并寫入地址 /端口對應表； 網(wǎng)橋軟件對地址 /端口對應表進行不斷的更新，并定時檢查，刪除在一段時間內(nèi)沒有更新的地址 /端口項； 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。將信號放大并整形后再轉(zhuǎn)發(fā)，消除信號傳輸?shù)氖д婧退p 10BaseF (1) 使用光纖進行長距離連接，最適于建筑物間的連接 (2) 3個標準 1) 10BASEFP(Passive 無源的 ) 定義了一個最多能把 33個站點連接到一個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 )和差錯檢測(物理媒體傳輸差錯的檢測 )等；媒體訪問管理包括媒體分配和競爭處理。全局地址則是由 IEEE統(tǒng)一分配的 ,采用全局地址的網(wǎng)卡出廠時被賦予惟一的 IEEE地址 ,使用這種網(wǎng)卡的站點也就具有了全球獨一無二的物理地址。 地址字段 :包括目的地址字段 DA和源地址字段 SA。 二進制指數(shù)退避算法是按后進先出的次序控制的，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。從一個站點開始發(fā)送數(shù)據(jù)到另一個站點開始接收數(shù)據(jù)，也即載波信號從一端傳播到另一端所需的時間，稱為信號傳播時延。 圖 CSMA 堅持和退避 在 CSMA 中，由于信道傳播時延的存在，即使總線上兩個站點沒有監(jiān)聽到載波信號而發(fā)送幀時，仍可能會發(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) 。 堅持退避算法 （ 1） 不堅持 CSMA ： （ A） 假如介質(zhì)空閑 ， 則發(fā)送； （ B） 假如介質(zhì)忙則等待一個隨機時間后 ， 重復第一步 。 介質(zhì)訪問控制協(xié)議的三個基本要素： ? 協(xié)議簡單 ? 有效的通道利用率 ? 公平性：網(wǎng)上站點的用戶公平合理 圖 局域網(wǎng)訪問控制方法 三種異步技術(shù)： （ 1）輪轉(zhuǎn)：每個站點輪流獲得發(fā)送機會，這種技術(shù)適合于交互式的終端對主機通信。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，無編號幀用于 LLC 子層傳輸控制信號以對邏輯鏈路進行建立與釋放。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 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。服務原語描述提供的服務，并規(guī)定通過服務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，可以提供多個介質(zhì)訪問控制方式。在網(wǎng)際層的頂部有多個網(wǎng)間服務訪問點（ NSAP）。 所以局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層必須設置介質(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)，擴展性好，尋址方便 局域網(wǎng)參考模型 IEEE 802標準的局域網(wǎng)參考模型與 OSI/RM的對應關(guān)系如圖所示 局域網(wǎng)是一個通信網(wǎng)，只涉及到相當于 OSI/RM 通信子網(wǎng)的功能。 ? 美國電氣和電子工程協(xié)會（ IEEE）于 1980年 2月成立局域網(wǎng)標準化委員會（簡稱 802委員會）專門對局域網(wǎng)的標準進行研究，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)的各種通信設備互連在一起的通信網(wǎng)絡，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，一個部門）的多臺計算機通過傳輸媒體連接起來的通信網(wǎng)絡，通過功能完善的網(wǎng)絡軟件，實現(xiàn)計算機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)簡單，可靠性高，擴展性好。 但是，局域網(wǎng)中的多個設備一般共享傳輸介質(zhì)，在設備之間傳輸數(shù)據(jù)時，首先要解決由哪些設備占有傳輸介質(zhì)的問題。為了對多個高層實體提供支持，在 LLC 層的頂部有多個 LLC 服務訪問點（ LSAP）。 3。 服務原語 當 (N+1)實體向 (N)實體請求服務時 ,服務用戶與服務提供者之間通過服務訪問點 (SAP)進行交互作用 ,在進行交互時所要交換的一些必要信息被稱為服務原語。IEEE LLC 協(xié)議 ,規(guī)定了錯誤處理、成幀、流控以及網(wǎng)絡層服務接口。 LLC 幀也分為信息幀、監(jiān)控幀和無編號幀三類。 在網(wǎng)絡中 ， 訪問方式泛指分配介質(zhì)使用權(quán)限的機理 、 策略和算法 。 如果信道空閑 ， 則進入發(fā)送處理 。 （ 2）延遲一個時間單位后，再重復步驟（ 1） 。當然 P 值選得過小，則媒體利用率又會大大降低。對于基帶總線而言，最壞情況下用于檢測一個沖突的時間等于任意兩個站點之間傳播時延的兩倍。為了保證這種退避操作維持穩(wěn)定，采用了一種稱為二進制指數(shù)退避的算法，其規(guī)則如下： (1)對每個數(shù)據(jù)幀，當?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時，設置一個參量 L=2； (2)退避間隔取 1 到 L 個時間片中的一個隨機數(shù)， 1個時間片等于兩站之間的最大傳播時延的兩倍； (3)當數(shù)據(jù)幀再次發(fā)生沖突，則將參量 L 加倍； (4)設置一個最大重傳次數(shù)，超過該次數(shù)，則不再重傳，并報告出錯。前導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現(xiàn)比特同步，當檢測到連續(xù)兩位 “ 1”(即讀到幀起始定界符字段 SFD 最末兩位 )時，便將后續(xù)的信息遞交給 MAC 子層。局部地址是由網(wǎng)絡管理員分配 ,且只在本網(wǎng)中有效的地址 。 以太網(wǎng)的最短有效幀 對 10Mbps以太網(wǎng) ,在爭用期內(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 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 在爭用期內(nèi)檢測到?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 最短幀長計算舉例 (1) 基本原理 1) 單程信號傳播時延： τ =L/v 式中： L鏈路長 (米 ), v 信號傳播速度 2) 沖突檢測時間： t=2τ =2L/v 3）一個幀的發(fā)送時間： t=Lf/c 式中： Lf 幀長 ,c 數(shù)據(jù)速率 4）最小幀長 : Lfmin = 2τc =2(L/v)c (2) 實例 : 若 10Mbps 的 CSMA/CD 總線網(wǎng)結(jié)點間最大距離為 ,信號在電纜中的傳播速度為 2*108 m/s,求該網(wǎng)的最小幀長 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 標準提供了 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 兩個方面。 4) 轉(zhuǎn)發(fā)器 /中繼器的作用：擴充信號傳輸距離。 網(wǎng)橋剛啟動時 ,地址 /端口對應表為空 ,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 (backward learning)算法收集 MAC地址。 地址表擴充 從幀中取出信源結(jié)點地址，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)絡中的某個網(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（指可以通過某個子網(wǎng)直接訪問）的網(wǎng)橋集合中選擇一個加入支撐樹，選擇的條件是加入該網(wǎng)橋不會形成環(huán)路；這種選擇的過程繼續(xù)進行，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)絡系統(tǒng)的效率會隨著節(jié)點數(shù)的增加和應用的深入而大大降低。以太網(wǎng)交換機可以有多個端口，每個端口可以單獨與一個結(jié)點連接，也可以與一個共享介質(zhì)的以太網(wǎng)集線器連接。 對每個接口的發(fā)送隊列結(jié)構(gòu)進行更改可以實現(xiàn)服務質(zhì)量功能。 CAM 表包含下面幾項內(nèi)容： ? MAC 地址。 手工生成該表很簡單，不過配置很麻煩，所以通常情況下是交換機自動獲得的。 當單一交換機所能夠提供的端口數(shù)量不足以滿足網(wǎng)絡計算機的需求時，必須要有兩個以上的交換機提供相應數(shù)量的端口，這也就要涉及到交換機之間連接的問題。 級聯(lián)模式是以太網(wǎng)擴展端口應用中的主流技術(shù)。 堆棧連接 圖 訪問端口和網(wǎng)絡上連端口的關(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 。 由于不需要存儲 ， 延遲 (LATENCY)非常小 、 交換非?？?， 這是它的優(yōu)點；它的缺點是：因為數(shù)據(jù)包的內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機保存下來 ， 所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤 ， 不能提供錯誤檢測能力 ， 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 ，當以太網(wǎng)絡交換機的端口增加時 ， 交換矩陣變的越來越復雜 ，實現(xiàn)起來相當困難 。 一般的以太網(wǎng)交換機，對 OSI 二層交換幀不作任何修改，僅僅查一下交換表，進行轉(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 ARP 請求， B 站得到此 ARP 請求后向三層交換模塊回復其 MAC 地址，三層交換模塊保存此地址并回復給發(fā)送站 A,同時將 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。當然在選擇第三層交換機時，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已能支持第四層交換。在同一邏輯工作組中的節(jié)點可以互發(fā)廣播報文。 VLAN 對廣播域的劃分是通過交換機軟件完成的。 特 點 : （ 1）配置過程簡單。 優(yōu) 點： (1) 可以按傳輸協(xié)議劃分網(wǎng)段； (2) 用戶可以在網(wǎng)絡內(nèi)部自由移動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)絡延遲。 IEEE 特性 IEEE 概述 VLAN 的幀格式 DA SA Type Data CRC 標準以太網(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：