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正文內(nèi)容

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-局域網(wǎng)(編輯修改稿)

2025-06-19 22:29 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 總的吞吐量并未提高。 ? 如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率,那么就不能用集線器將它們互連起來。 用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng) ? 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。 ? 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層,它根據(jù) MAC 幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 ? 網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí),并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀,而是先檢查此幀的目的 MAC 地址,然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)端口 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng) 1. 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 站表 端口管理 軟件 網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體 端口 1 端口 2 緩存 ① ② ③ 網(wǎng)段 B 網(wǎng)段 A 1 1 1 2 ① ③ ⑤ 2 ② ④ ⑥ 2 站地址 端口 網(wǎng)橋 網(wǎng)橋 ④ ⑤ ⑥ ? 過濾通信量。 ? 擴(kuò)大了物理范圍。 ? 提高了可靠性。 ? 可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率(如 10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng))的局域網(wǎng)。 使用網(wǎng)橋帶來的好處 ? 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 ? 在 MAC 子層并沒有流量控制功能。 ? 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。 ? 網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多 (不超過幾百個(gè) )和通信量不太大的局域網(wǎng),否則有時(shí)還會(huì)因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的 廣播風(fēng)暴 。 使用網(wǎng)橋帶來的缺點(diǎn) 用戶層 IP MAC 站 1 用戶層 IP MAC 站 2 物理層 網(wǎng)橋 1 網(wǎng)橋 2 A B ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 用戶數(shù)據(jù) IPH MACH MACT DLH DLT ① ⑨ ② ⑧ ③ ④ ⑥ ⑦ ⑤ 物理層 DL R MAC 物理層 物理層 DL R MAC 物理層 物理層 LAN LAN 兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 ? 集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí),不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。 ? 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。 ? 若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞,就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。 ? 在這一點(diǎn)上網(wǎng)橋的接口很像一個(gè)網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。 ? 由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡,因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。 網(wǎng)橋和集線器(或轉(zhuǎn)發(fā)器)不同 ? 目前使用得最多的網(wǎng)橋是 透明網(wǎng)橋 (transparent bridge)。 ? “透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋,因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。 ? 透明網(wǎng)橋是一種 即插即用設(shè)備 ,其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 。 2. 透明網(wǎng)橋 (1) 從端口 x 收到無差錯(cuò)的幀(如有差錯(cuò)即丟棄),在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站 MAC 地址。 (2) 如有,則查找出到此 MAC 地址應(yīng)當(dāng)走的端口 d,然后進(jìn)行 (3),否則轉(zhuǎn)到 (5)。 (3) 如到這個(gè) MAC 地址去的端口 d = x,則丟棄此幀(因?yàn)檫@表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā))。否則從端口 d 轉(zhuǎn)發(fā)此幀。 (4) 轉(zhuǎn)到 (6)。 (5) 向網(wǎng)橋除 x 以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀(這樣做可保證找到目的站)。 (6) 如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中,則將源站 MAC 地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表,登記該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號(hào),設(shè)置計(jì)時(shí)器。然后轉(zhuǎn)到 (8)。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中,則執(zhí)行 (7)。 (7) 更新計(jì)時(shí)器。 (8) 等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到 (1)。 網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下算法 處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表 ? 站地址:登記收到的幀的源 MAC 地址。 ? 端口:登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號(hào)。 ? 時(shí)間:登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。 ? 轉(zhuǎn)發(fā)表中的 MAC 地址是根據(jù)源 MAC 地址寫入的,但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)是將此 MAC 地址當(dāng)作目的地址。 ? 如果網(wǎng)橋現(xiàn)在能夠從端口 x 收到從源地址 A 發(fā)來的幀,那么以后就可以從端口 x 將幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址 A。 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中 登記以下三個(gè)信息 ? 這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。 透明網(wǎng)橋使用了支撐樹算法 局域網(wǎng) 2 局域網(wǎng) 1 網(wǎng)橋 2 網(wǎng)橋 1 A F F2 ④ F1 ③ 不停地 兜圈子 ① ② A 發(fā)出的幀 ⑤ 網(wǎng)橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀 ⑥ 網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀 網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了 ? 每隔幾秒鐘每一個(gè)網(wǎng)橋要廣播其標(biāo)識(shí)號(hào) (由生產(chǎn)網(wǎng)橋的廠家設(shè)定的一個(gè)惟一的序號(hào) )和它所知道的其他所有在網(wǎng)上的網(wǎng)橋。 ? 支撐樹算法選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為支撐樹的根(例如,選擇一個(gè)最小序號(hào)的網(wǎng)橋 ),然后以最短路徑為依據(jù),找到樹上的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)。 ? 當(dāng)互連局域網(wǎng)的數(shù)目非常大時(shí),支撐樹的算法很花費(fèi)時(shí)間。這時(shí)可將大的互連網(wǎng)劃分為多個(gè)較小的互連網(wǎng),然后得出多個(gè)支撐樹。 支撐樹的得出 ? 透明網(wǎng)橋容易安裝,但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。 ? 源路由 (source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。 ? 源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀,每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。 ? 發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后,從所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部,都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。 3. 源路由網(wǎng)橋 ? 1990 年問世的 交換式集線器 (switching hub),可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。 ? 交換式集線器常稱為 以太網(wǎng)交換機(jī) (switch)或第二層交換機(jī)(表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層)。 ? 以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口。因此,以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè) 多端口的網(wǎng)橋 ,可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。 4. 多端口網(wǎng)橋 ——以太網(wǎng)交換機(jī) ? 以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連,并且一般都工作在 全雙工方式 。 ? 交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口,使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣,進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 ? 以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片,其交換速率就較高。 以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn) ? 對(duì)于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng),若共有 N 個(gè)用戶,則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬 (10 Mb/s)的 N 分之一。 ? 使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí),雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/s,但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬,因此對(duì)于擁有 N 對(duì)端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛? N?10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 獨(dú)占傳輸媒體的帶寬 用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng) 集線器 集線器 集線器 一系 三系 二系 10BASET 至因特網(wǎng) 100 Mb/s 100 Mb/s 100 Mb/s 萬(wàn)維網(wǎng) 服務(wù)器 電子郵件 服務(wù)器 以太網(wǎng) 交換機(jī) 路由器 ? 虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組 。 ? 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求 。 ? 每一個(gè) VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符 , 指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLAN。 ? 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù) , 而并不是一種新型局域網(wǎng) 。 虛擬局域網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng)的概念 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機(jī) 以太網(wǎng) 交換機(jī) 三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機(jī) 以太網(wǎng) 交換機(jī) 三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成 當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí), 工作站 B2 和 B3 將會(huì)收到廣播的信息。 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機(jī) 以太網(wǎng) 交換機(jī) 三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),工作站 A1, A2 和 C1 都不會(huì)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 以太網(wǎng) 交換機(jī) A4 B1 以太網(wǎng) 交換機(jī) VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機(jī) 以太網(wǎng) 交換機(jī) 三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成 虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù),使得網(wǎng)絡(luò) 不會(huì)因傳播過多的廣播信息 (即 “ 廣播風(fēng)暴 ” )而引起性能惡化。 ? 虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個(gè) 4 字節(jié)的標(biāo)識(shí)符 , 稱為 VLAN 標(biāo)記 (tag), 用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個(gè)虛擬局域網(wǎng) 。 虛擬局域網(wǎng)使用的 以太網(wǎng)幀格式 MAC 幀 字節(jié) 6 6 2 46 ~ 1500 4 MAC 幀 目地地址 源地址 長(zhǎng)度 /類型 數(shù) 據(jù) FCS 長(zhǎng)度 /類型 = 標(biāo)記類型 標(biāo)記控制信息 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 VID 2 字節(jié) 2 字節(jié) 插入 4 字節(jié)的 VLAN 標(biāo)記 4 用戶優(yōu)先級(jí) CFI 高速以太網(wǎng) 100BASET 以太網(wǎng) ? 速率達(dá)到或超過 100 Mb/s 的以太網(wǎng)稱為高速以太網(wǎng) 。 ? 在雙絞線上傳送 100 Mb/s 基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng),仍使用 IEEE 的CSMA/CD 協(xié)議。 100BASET 以太網(wǎng)又稱為 快速以太網(wǎng) (Fast Ether)。 100BASET 以太網(wǎng)的特點(diǎn) ? 可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。因此,不使用 CSMA/CD 協(xié)議。 ? MAC 幀格式仍然是 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。 ? 保持最短幀長(zhǎng)不變,但將一個(gè)網(wǎng)段的最大電纜長(zhǎng)度減小到 100 m。 ? 幀間時(shí)間間隔從原來的 ?s 改為現(xiàn)在的 ?s。 三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn) ? 100BASETX ? 使用 2 對(duì) UTP 5 類線或屏蔽雙絞線 STP。 ? 100BASEFX ? 使用 2 對(duì)光纖。 ? 100BASET4 ? 使用 4 對(duì) UTP 3 類線或 5 類線。 吉比特以太網(wǎng) ? 允許在 1 Gb/s 下全雙工和半雙工兩種方式工作。 ? 使用 協(xié)議規(guī)定的幀格式。 ? 在半雙工方式下使用 CSMA/CD 協(xié)議(全雙工方式不需要使用 CSMA/CD 協(xié)議)。 ? 與 10BASET 和 100BASET 技術(shù)向后兼容。 吉比特以太網(wǎng)的物理層 ? 1000BASEX 基于光纖通道的物理層: ? 1000BASESX SX表示短波長(zhǎng) ? 1000BASELX LX表示長(zhǎng)波長(zhǎng) ? 1000BASECX CX表示銅線 ? 1000BASET ? 使用 4對(duì) 5 類線 UTP 載波延伸 (carrier extension) ? 吉比特以太網(wǎng)在工作在半雙工方式時(shí),就必須進(jìn)行碰撞檢測(cè)。 ? 由于數(shù)據(jù)率提高了,因此只有減小最大電纜長(zhǎng)度或增大幀的最小長(zhǎng)度,才能使參數(shù) a 保持為較小的數(shù)值。 ? 吉比特以太網(wǎng)仍然保持一個(gè)網(wǎng)段的最大長(zhǎng)度為 100 m,但采用了“載波延伸”的辦法,使最短幀長(zhǎng)仍為 64 字節(jié)(這樣可以保持兼容性),同時(shí)將爭(zhēng)用時(shí)間增大為 512 字節(jié)。 在短 MAC 幀后面加上載波延伸 ? 凡發(fā)送的 MAC 幀長(zhǎng)不足 512 字節(jié)時(shí),就用一些特殊字符填充在幀的后面,使 MAC 幀的發(fā)送長(zhǎng)度增大到 512 字節(jié),但這對(duì)有效載荷并無影響。 ? 接收端在收到以太網(wǎng)的 MAC 幀后,要將所填充的特殊字符刪除后才向高層交付。 目地地址 源地址 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 數(shù) 據(jù) FCS MAC 幀的最小值 = 64 字節(jié)
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