【文章內容簡介】 ，從而促進了交換式局域網的發(fā)展。 54 交換式局域網的基本結構 ?交換式局域網的核心設備是 局域網交換機 ，局域網交換機可以在它的多個端口之間建立多個并發(fā)連接。 ?圖 網工作原理的區(qū)別。為了保護用戶已有的投資，局域網交換機一般是針對某種局域網設計的。 55 圖 當連接到集線器中的一個結點發(fā)送數(shù)據時，它將用廣播方式將數(shù)據傳送到集線器的每個端口 通過以太網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)據的并發(fā)傳輸。因此，交換式局域網可以增加網絡帶寬，改善局域網的性能與服務質量 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 交換機 集線器 典型的交換式局域網是 交換式以太網 （ switched Ether），它的核心部件是以太網交換機（ Ether switch）。以太網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集線器（ hub）連接。如下圖： 57 局域網交換機的工作原理 1. 局域網交換機的工作原理 典型的局域網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，那么它們可以分別在以太網幀的目的地址字段（ 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幀時，交換機的交換控制中心根據 “ 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 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 虛擬局域網技術 虛擬網絡的概念 ?虛擬網絡（ virtual work）是建立在交換技術基礎上的。 ?交換式局域網是虛擬局域網的基礎。 ?將網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 虛擬網絡 。 61 ?在傳統(tǒng)的局域網中，通常一個工作組是在同一個網 段上，每個網段可以是一個邏輯工作組或子網。多個邏輯工作組之間通過實現(xiàn)互連的網橋或路由器來交換數(shù)據。 ?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段撤出，連接到另一個網段上，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段的物理位置限制。 虛擬局域網的概念 62 ?虛擬網絡建立在局域網交換機（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段上，它們可以連接在同一個局域網交換機上，也可以連接在不同的局域網交換機上，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絡中的物理位置它們之間的通信就像在同一個物理網段上一樣。 虛擬局域網的概念 63 ? 虛擬局域網 VLAN 是由一些局域網網段構成的與物理位置無關的邏輯組 。 ? 這些網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。 ? 虛擬局域網其實只是局域網給用戶提供的一種服務 ， 而并不是一種新型局域網 。 虛擬局域網的概念 以太網 交換機 A4 B1 以太網 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網 交換機 以太網 交換機 三個虛擬局域網 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構成 以太網 交換機 A4 B1 以太網 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網 交換機 以太網 交換機 三個虛擬局域網 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構成 當 B1 向 VLAN2 工作組內成員發(fā)送數(shù)據時， 工作站 B2 和 B3 將會收到廣播的信息。 以太網 交換機 A4 B1 以太網 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網 交換機 以太網 交換機 三個虛擬局域網 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構成 B1 發(fā)送數(shù)據時，工作站 A1, A2 和 C1 都不會收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 以太網 交換機 A4 B1 以太網 交換機 VLAN3 C3 B3 VLAN1 VLAN2 C1 A2 A1 A3 C2 B2 以太網 交換機 以太網 交換機 三個虛擬局域網 VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構成 虛擬局域網限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網絡 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 ? 虛擬局域網協(xié)議允許在以太網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 。 虛擬局域網使用的以太網幀格式 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 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 虛擬局域網的組網方法 ?交換技術本身就涉及到網絡的多個層次，因此虛擬網絡也可以在網絡的不同層次上實現(xiàn)。 ?不同虛擬局域網組網方法的區(qū)別，主要表現(xiàn)在對虛擬局域網成員的定義方法上，通常有以下四種： 70 (1) 用交換機端口號定義虛擬局域網 ? 用局域網交換機端口劃分虛擬局域網成員是最通用的方法。如圖 ，其組網方式一般有兩種： ? 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包含相同的物理網段或交換端口 當用戶從一個端口移動到另一個端口時，網絡管理者必須對虛擬局域網成員進行重新配置 72 (2) 用 MAC地址定義虛擬局域網 ?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，允許結點移動到網絡其他物理網段。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成員地位。 ?用 MAC 地址定義虛擬局域網的缺點是： 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)模網絡中，初始化時把上千個用戶配置到某個虛擬局域網中顯然是很麻煩的。 73 (3) 用網絡層地址定義虛擬局域網 一種定義虛擬局域網的方法是使用結點的網絡層地址，例如用 IP地址來定義虛擬局域網。 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，這有利于組成基于服務或應用的虛擬局域網； ? 用戶可以隨意移動結點而無需重新配置網絡地址 與用 MAC地址定義虛擬局域網或用端口地址定義虛擬局域網的方法相比， 用網絡層地址定義虛擬局域網方法的缺點： ? 性能比較差。 ? 檢查網絡層地址比檢查 MAC地址要花費更多的時間 ? 因此用網絡層地址定義虛擬局域網的速度會比較慢。 74 (4) IP廣播組虛擬局域網 ?這種虛擬局域網的建立是動態(tài)的。 ?虛擬局域網中由叫做代理的設備對虛擬局域網中的成員進行管理。當 IP廣播包要送達多個目的結點時，就動態(tài)建立虛擬局域網代理，這個代理和多個 IP結點組成 IP廣播組虛擬局域網。 ?