【文章內容簡介】 ，從而促進了交換式局域網(wǎng)的發(fā)展。 54 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。 ?圖 網(wǎng)工作原理的區(qū)別。為了保護用戶已有的投資，局域網(wǎng)交換機一般是針對某種局域網(wǎng)設計的。 55 圖 當連接到集線器中的一個結點發(fā)送數(shù)據(jù)時，它將用廣播方式將數(shù)據(jù)傳送到集線器的每個端口 通過以太網(wǎng)交換機支持交換機端口結點之間的多個并發(fā)連接，可以實現(xiàn)多結點之間數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸。因此，交換式局域網(wǎng)可以增加網(wǎng)絡帶寬，改善局域網(wǎng)的性能與服務質量 56 一系 二系 三系 集線器 集線器 集線器 集線器 主干集線器 以太網(wǎng) 交換機 集線器 典型的交換式局域網(wǎng)是 交換式以太網(wǎng) （ switched Ether），它的核心部件是以太網(wǎng)交換機（ Ether switch）。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點連接，也可以與一個以太網(wǎng)集線器（ hub）連接。如下圖： 57 局域網(wǎng)交換機的工作原理 1. 局域網(wǎng)交換機的工作原理 典型的局域網(wǎng)交換機結構與工作過程如圖。 58 圖 端口 6分別連接了結點 A、 B、 C、D。那么交換機的 端口號 /MAC地址映射表 就可以根據(jù)以上端口號與結點 MAC地址的對應關系建立起來 結點 A與結點 D同時要發(fā)送數(shù)據(jù)，那么它們可以分別在以太網(wǎng)幀的目的地址字段（ DA， destination address）中填上該幀的目的地址 結點 A要向結點 C發(fā)送幀，該幀的目的地址DA=結點 C；結點 D要向結點 B發(fā)送，那么該幀的目的地址 DA=結點B。當結點 A、結點 D同時通過交換機傳送以太網(wǎng)幀時，交換機的交換控制中心根據(jù) “ 端口號/MAC地址映射表 ” 的對應關系找出對應幀目的地址的輸出端口號，那么它就可以為結點 A到結點 C建立端口 1到端口 5的連接，同時為結點 D到結點 B建立端口 6到端口 4的連接。 端口之間的連接可以根據(jù)需要同時建立多條，也就是說可以在多個端口之間建立多個并發(fā)連接。 59 以太網(wǎng) 交換機 集線器 2. 交換機的幀轉發(fā)方式 直接交換方式 存儲轉發(fā)交換方式 改進直接交換方式 交換機只要接收并檢測到目的地址字段，立即將該幀轉發(fā)出去，而不管這一幀數(shù)據(jù)是否出錯。幀出錯檢測任務由結點主機完成。這種交換方式的優(yōu)點是交換延遲時間短 。缺點是缺乏差錯檢測能力，不支持不同輸入輸出速率的端口之間的幀轉發(fā)。 交換機首先完整的接收發(fā)送幀，并先進行差錯檢測。如果接收幀是正確的，則根據(jù)幀目的地址確定輸出端口號，然后再轉發(fā)出去。這種交換方式的優(yōu)點是具有幀差錯檢測能力，并能支持不同輸入輸出速率的端口之間的幀轉發(fā)，缺點是交換延遲時間將會增長 在接收到幀的前 64字節(jié)后，判斷以太網(wǎng)幀的幀頭字段是否正確，如果正確則轉發(fā)出去。這種方法對于短的以太網(wǎng)幀來說，其交換延遲時間與直接交換方式比較接近；而對于長的以太網(wǎng)幀來說，由于它只對幀的地址字段與控制字段進行了差錯檢測，因此交換延遲時間將會減少 。 60 虛擬局域網(wǎng)技術 虛擬網(wǎng)絡的概念 ?虛擬網(wǎng)絡（ virtual work）是建立在交換技術基礎上的。 ?交換式局域網(wǎng)是虛擬局域網(wǎng)的基礎。 ?將網(wǎng)絡上的結點按工作性質與需要，劃分成若干個 邏輯工作組 ，那么一個邏輯工作組就是一個 虛擬網(wǎng)絡 。 61 ?在傳統(tǒng)的局域網(wǎng)中，通常一個工作組是在同一個網(wǎng) 段上，每個網(wǎng)段可以是一個邏輯工作組或子網(wǎng)。多個邏輯工作組之間通過實現(xiàn)互連的網(wǎng)橋或路由器來交換數(shù)據(jù)。 ?一個邏輯工作組的結點要轉移到另一個邏輯工作組時，就需要將結點計算機從一個網(wǎng)段撤出，連接到另一個網(wǎng)段上，甚至需要重新進行布線。邏輯工作組的組成就要受結點所在網(wǎng)段的物理位置限制。 虛擬局域網(wǎng)的概念 62 ?虛擬網(wǎng)絡建立在局域網(wǎng)交換機（或 ATM交換機）之上，它 以軟件方式來實現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理 ，邏輯工作組的結點組成不受物理位置的限制。 ?同一邏輯工作組的成員不一定要連接在同一個物理網(wǎng)段上，它們可以連接在同一個局域網(wǎng)交換機上，也可以連接在不同的局域網(wǎng)交換機上，只要這些交換機是互連的就可以。 ?當一個結點從一個邏輯工作組轉移到另一個邏輯工作組時，只需要簡單地通過軟件設定，而不需要改變它在網(wǎng)絡中的物理位置它們之間的通信就像在同一個物理網(wǎng)段上一樣。 虛擬局域網(wǎng)的概念 63 ? 虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構成的與物理位置無關的邏輯組 。 ? 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求 。 ? 每一個 VLAN 的幀都有一個明確的標識符 ， 指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個 VLAN。 ? 虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務 ， 而并不是一種新型局域網(wǎng) 。 虛擬局域網(wǎng)的概念 以太網(wǎng) 交換機 A4 B1 以太網(wǎng) 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機 以太網(wǎng) 交換機 三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構成 以太網(wǎng) 交換機 A4 B1 以太網(wǎng) 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機 以太網(wǎng) 交換機 三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構成 當 B1 向 VLAN2 工作組內成員發(fā)送數(shù)據(jù)時， 工作站 B2 和 B3 將會收到廣播的信息。 以太網(wǎng) 交換機 A4 B1 以太網(wǎng) 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機 以太網(wǎng) 交換機 三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站 A1, A2 和 C1 都不會收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 以太網(wǎng) 交換機 A4 B1 以太網(wǎng) 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網(wǎng) 交換機 以太網(wǎng) 交換機 三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構成 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 不會因傳播過多的廣播信息 (即 “ 廣播風暴 ” )而引起性能惡化。 68 ? 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 4 字節(jié)的標識符 ， 稱為 VLAN 標記 (tag)， 用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個虛擬局域網(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 長度 /類型 數(shù) 據(jù) FCS 長度 /類型 = 標記類型 標記控制信息 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 標記 4 用戶優(yōu)先級 CFI 69 虛擬局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法 ?交換技術本身就涉及到網(wǎng)絡的多個層次，因此虛擬網(wǎng)絡也可以在網(wǎng)絡的不同層次上實現(xiàn)。 ?不同虛擬局域網(wǎng)組網(wǎng)方法的區(qū)別，主要表現(xiàn)在對虛擬局域網(wǎng)成員的定義方法上，通常有以下四種： 70 (1) 用交換機端口號定義虛擬局域網(wǎng) ? 用局域網(wǎng)交換機端口劃分虛擬局域網(wǎng)成員是最通用的方法。如圖 ，其組網(wǎng)方式一般有兩種： ? 一個交換機內部、跨越不同的交換機 。 71 圖 不允許不同的虛擬局域網(wǎng)包含相同的物理網(wǎng)段或交換端口 當用戶從一個端口移動到另一個端口時，網(wǎng)絡管理者必須對虛擬局域網(wǎng)成員進行重新配置 72 (2) 用 MAC地址定義虛擬局域網(wǎng) ?這種方法具有自己的優(yōu)點： 由于結點的 MAC地址是與硬件相關的地址，所以用結點的 MAC地址定義的虛擬局域網(wǎng)，允許結點移動到網(wǎng)絡其他物理網(wǎng)段。由于結點的 MAC地址不變，所以該結點將自動保持原來的虛擬局域網(wǎng)成員地位。 ?用 MAC 地址定義虛擬局域網(wǎng)的缺點是： 要求所有用戶在初始階段必須配置到至少一個虛擬局域網(wǎng)中，初始配置通過人工完成，隨后就可以自動跟蹤用戶。但在大規(guī)模網(wǎng)絡中，初始化時把上千個用戶配置到某個虛擬局域網(wǎng)中顯然是很麻煩的。 73 (3) 用網(wǎng)絡層地址定義虛擬局域網(wǎng) 一種定義虛擬局域網(wǎng)的方法是使用結點的網(wǎng)絡層地址，例如用 IP地址來定義虛擬局域網(wǎng)。 這種方法具有自己的優(yōu)點： ? 它允許按照協(xié)議類型來組成虛擬局域網(wǎng)，這有利于組成基于服務或應用的虛擬局域網(wǎng)； ? 用戶可以隨意移動結點而無需重新配置網(wǎng)絡地址 與用 MAC地址定義虛擬局域網(wǎng)或用端口地址定義虛擬局域網(wǎng)的方法相比， 用網(wǎng)絡層地址定義虛擬局域網(wǎng)方法的缺點： ? 性能比較差。 ? 檢查網(wǎng)絡層地址比檢查 MAC地址要花費更多的時間 ? 因此用網(wǎng)絡層地址定義虛擬局域網(wǎng)的速度會比較慢。 74 (4) IP廣播組虛擬局域網(wǎng) ?這種虛擬局域網(wǎng)的建立是動態(tài)的。 ?虛擬局域網(wǎng)中由叫做代理的設備對虛擬局域網(wǎng)中的成員進行管理。當 IP廣播包要送達多個目的結點時，就動態(tài)建立虛擬局域網(wǎng)代理，這個代理和多個 IP結點組成 IP廣播組虛擬局域網(wǎng)。 ?