【正文】 CSMA/CD協(xié)議正常操作 ,需要維持一個(gè)最短幀長度 ,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。 10BASEFP網(wǎng)段的長度可達(dá) 500米。 幀轉(zhuǎn)發(fā) LAN和目的 LAN相同，丟棄該幀。 (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。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)沒有數(shù)據(jù)了再傳送優(yōu)先級(jí)低的隊(duì)列，依次類推。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)。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 3層。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)。由于僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都通過二層交換轉(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。 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。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)中的物理位置來劃分網(wǎng)絡(luò)。 （ 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。 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。 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)； 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。 VLAN 具有較好的安全性。如圖中 7端口屬于VLAN1， 4端口屬于 VLAN3， 8 端口屬于VLAN4。不同網(wǎng)段上的用戶不能處于同一局域網(wǎng)中。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。 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。 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 。 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)，如通過雙歸等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冗余，通過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。 ① 手工加入：通過配置命令的形式告訴交換機(jī) MAC地址和端口的對(duì)應(yīng)。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。 ** 廣播風(fēng)暴 ：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)很多，通過許多網(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“無用功”，使得結(jié)點(diǎn)不能正常地進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。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。 IEEE 10Mbps可選方案見下表。源地址字段也占 2個(gè)或 6個(gè)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(biāo)識(shí)發(fā)送站點(diǎn)的地址。由于單向傳輸?shù)脑?，?duì)于寬帶總線而言，沖突檢測時(shí)間等于任意兩個(gè)站點(diǎn)之間最大傳播時(shí)延的 4 倍。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。 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(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)聽公共信道上其它站點(diǎn)是否在發(fā)送分組 。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。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。 但當(dāng)涉及網(wǎng)絡(luò)互連時(shí) ，報(bào)文分組就必須經(jīng)過多條鏈路才能到達(dá)目的地，此時(shí)必須專門設(shè)置一個(gè)層次來完成網(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 。 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)。 LAN的參考模型以及和 OSI模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。局域網(wǎng)的高層功能由具體的局域網(wǎng)操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。物理服務(wù)訪問點(diǎn)（ PSAP）向 MAC 實(shí)體提供單個(gè)接口端。常用 4 種類型的服務(wù)原語，其構(gòu)成如下： 服務(wù)原語 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 用來說明服務(wù)原語的時(shí)序圖 圖 ISO 服務(wù)原語 圖 未成功的連接企圖 圖 成功的連接企圖 圖 IEEE 802 服務(wù)原語類型 圖 IEEE 802 數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)原語 圖 IEEE 802 建立連接服務(wù)原語 圖 ISO 和 IEEE 802 服務(wù)原語間的變換說明 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)（簡稱 IEEE 802 委員會(huì)），專門從事局域網(wǎng)的協(xié)議制訂，形成了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，稱為 IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)。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。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程中，致使介質(zhì)仍可能處于空閑狀態(tài)，使用率降低。 一種 CSMA 的改進(jìn)方案是使發(fā)送站點(diǎn)傳輸過程中仍繼續(xù)監(jiān)聽媒體，以檢測是否存在沖突。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。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)分出這些無效幀 , MAC幀的 最短幀長 。 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)，它是距離可長達(dá)2km的點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路。 ，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)。 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。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)。 ? 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)。如果網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)點(diǎn)存在通過廣播式以太網(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。這種交換機(jī)被稱為自適應(yīng)交換機(jī)。 三層交換機(jī)種類 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。 (2) 路由處理 路由處理主要包括在第 3層交換機(jī)內(nèi)部通過路由協(xié)議創(chuàng)建和維護(hù)路由表。 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。 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。 User Priority：定義用戶優(yōu)先級(jí)，包括 8個(gè)（ 2^3）優(yōu)先級(jí)別。 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)； 其中，主干網(wǎng)輻射到各個(gè)部門，分支網(wǎng)連接部門內(nèi)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)。 VLAN 成員之間不需要路由。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。 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。 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。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)。 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 ， 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 ?，F(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。 2．以太網(wǎng)交換機(jī)工作過程 CAM表可以通過兩種途徑生成。 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。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。 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)來說是 “ 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。但 10BASEF有些例外，其中的 T表示雙絞線、 F表示光纖。DA字段為全 1,則表示廣播地址 ,該地址指定網(wǎng)絡(luò)上所有的站點(diǎn)。也即最壞情況下，對(duì)于基帶 CSMA/CD 來說，檢測出一個(gè)沖突的時(shí)間等于任意兩個(gè)站點(diǎn)之間最大傳播時(shí)延的兩倍 (2tp)。如果選擇 P 過大，使 NP＞ 1，表明有多個(gè)站點(diǎn)試圖發(fā)送，沖突就不可避免。Ｐ 122 爭用協(xié)議 CSMA 載波監(jiān)聽多路訪問 CS:Carrier Sense 載波監(jiān)聽 站點(diǎn)在為發(fā)送幀而訪問傳輸信道之前，首先監(jiān)聽 信道有無載波，若有載波，說明已有用戶在使用信道， 則不發(fā)送幀以避免沖突。 LLC 的鏈路只有異步平衡方式（ ABM），而不用正常響應(yīng)方式（ NRM）和異步響應(yīng)方式（ ARM）。物理層： 提供在物理層實(shí)體間發(fā)送和接收比特的能力。當(dāng)局限于一個(gè)局域網(wǎng)時(shí)，物理層和鏈路層就能完成報(bào)文分組轉(zhuǎn)接的功能。數(shù)據(jù)率大于 100Mbps 的稱高速局域網(wǎng) ? 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域相對(duì)較小 ， 通常傳輸距離在 ( 25km) ? 誤碼率低 ， 局域網(wǎng)的誤碼率一般在 (108 1011) 傳輸技術(shù) 局域網(wǎng)中，利用傳輸媒體傳輸信號(hào)的技術(shù)可分為基帶傳輸和寬帶傳輸兩種。 局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法 。 LAN