【文章內容簡介】 主機 A向主機 B發(fā)送一個數據包，兩個網橋同時接收到這個數據包，并且都正確地知道主機 A位于LAN1中 。但是不幸的是，在主機 B同時收到兩份一樣的主機 A的數據包后，兩個網橋又一次從它們對LAN2的端口上接收到主機 A的數據包，于是它們又認為主機 A位于 LAN2中 。 發(fā)往主機 B的數據包會被兩個網橋無休止地轉發(fā)，這樣會占用所有可能獲取的網絡帶寬，導致網絡阻塞。 當透明網橋將改變各自的路由表以指明主機 A在 LAN2中時，恰巧主機 B向主機 A發(fā)送數據包，兩個網橋接收到此數據包后，會將其丟棄，因為它們的轉發(fā)表中指明主機 A位于 LAN2中。這樣發(fā)給主機 A的數據將會丟失。 2/1/2023 33 生成樹 (Spanning Tree)算法 ? 用來構造一個邏輯上的無環(huán)網絡 ? 實現(xiàn)方法：屏蔽網絡中的冗余橋接口 ? 計算時，通過發(fā)送和接收 BPDU（ Bridge Protocol Data Unit）來交換網橋信息 ? 計算過程： —— 通常是標識號最小的網橋； —— 到達根網橋代價最小的端口； —— 每個網絡中具有最小根路徑代價的網橋； —— 指定網橋與網絡連接的端口； 。 當網絡拓撲發(fā)生改變時，所有網橋將重新計算生成樹。 2/1/2023 34 源選徑網橋 ? 源路由選擇原理 ? 由源站點負責路由選擇； ? 源站點通過發(fā)送探測幀來發(fā)現(xiàn)路由； ? 探測幀將沿每一條可能的路徑擴散傳播； ? 每一個源選徑網橋都會將路由信息插入探測幀的頭部。 ? 探測幀到達目的站點時，目的站點把探測幀中的路由信息作為響應返回； ? 源站點把收到的第一個響應幀中的路由信息作為到達目的站點的最佳路由。 ? 路由信息形式： LAN，網橋， LAN，網橋， …… 形式的編號序列。 2/1/2023 35 透明網橋和源選徑網橋的比較 比較項目 透明網橋 源選徑網橋 服務類型 無連接 面向連接 透明性 完全透明 不透明 配置、管理 自動配置，容易管理 人工配置 最佳路由 不一定最優(yōu) 優(yōu)化 路由的確定 逆向學習 探測幀 故障處理及拓撲變化 網橋負責 主機負責 復雜性及開銷 網橋負擔 主機負擔 2/1/2023 36 用網橋進行網絡互聯(lián)的 優(yōu)缺點 ? 優(yōu)點： ? 可實現(xiàn)不同類型的 LAN互聯(lián)； ? 能夠隔離錯誤幀，不會使錯誤擴散； ? 限制了沖突域的范圍； ? 隔離故障。 ? 缺點： ? 無法控制廣播； ? 只能用存儲轉發(fā)方式，速度比較慢； ? 無流量控制，負載重時會出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象。 2/1/2023 37 網絡交換機 ? 網絡交換機和網橋屬同一類設備，工作在 數據鏈路層 ? 但網絡交換機的端口數多，并且交換速度快。在這個意義上，網絡交換機可看作是多端口的高速網橋。 ? 交換機比網橋優(yōu)越的地方： ? 交換速度快，可實現(xiàn)線速轉發(fā)； ? 能解決網絡主干上的通信擁擠問題； ? 端口密度高，一臺交換機可連接多個網段，降低了組網成本。 ? 工作原理與網橋類似： ? 學習源地址 （構造轉發(fā)表） ? 過濾本網段幀 （隔離沖突域） ? 轉發(fā)異網段幀 （交換） ? 廣播未知幀 （尋找目的站點） 2/1/2023 38 交換機的特點 ? 交換機通過內部的交換矩陣把網絡劃分為多個網段 —— 每個端口為一個沖突域； ? 交換機能夠同時在多對端口間無沖突地交換幀。 2/1/2023 39 例：交換網絡的帶寬 ? 若交換機每個端口帶寬為 BW，則交換機構成的網絡 網絡總帶寬 ＝ (BW n)/2 ～ BW n ? n＝ 8， BW=10Mb/s時，網絡總帶寬最高可達 80Mb/s； ? 若每個交換機端口只連接一臺計算機，則每臺計算機的可用帶寬為 10Mb/s 。 ? 比較： ? 10Mb/s 的 8口集線器構成的網絡（連接了 8臺計算機） ? 網絡總帶寬仍為 10Mb/s ； ? 網絡中每臺計算機的帶寬為 。 2/1/2023 40 交換機的三種轉發(fā)方式 ? 存儲轉發(fā)（ Store and forward） ? 整個幀完整接收后，對幀進行差錯檢驗，然后再進行轉發(fā)操作。 ? 優(yōu)點：進行差錯校驗，錯誤不會擴散到目的網段。 ? 缺點：延遲比較大。 ? 直通 轉發(fā)（ Cutthrough） ? 只要收到幀的前 6個字節(jié)（目的 MAC地址），就開始進行轉發(fā)操作。 ? 優(yōu)點：交換延遲小。 ? 缺點：無法進行差錯校驗，幀錯誤會擴散到目的網段。 ? 無碎片直通轉發(fā)（ Fragment free cutthrough） ? 接收到一幀的前 64字節(jié)后，再進行轉發(fā)操作。小于 64字節(jié)的幀不轉發(fā)。 ? 小于 64字節(jié)的幀一般是沖突造成的幀碎片（錯誤幀） ? 優(yōu)點：交換速度較快，并且降低了錯誤幀轉發(fā)的概率 ? 缺點：長度大于 64字節(jié)的錯誤幀仍會轉發(fā)，轉發(fā)延時大于直通轉發(fā)。 2/1/2023 41 使用網絡交換機的好處 ? 分割沖突（碰撞）域 —— 減少了沖突 ? 允許建立多個連接 —— 提高了網絡總體帶寬 ? 減少了每個網段中的站點數 —— 提高了站點平均擁有帶寬 ? 允許全雙工連接 —— 提高帶寬、消除沖突 ? 能夠連接不同速度的網段 2/1/2023 42 網絡交換機應用中的問題 ? 主干 /服務器連接 ? 選用帶有高速 主干端口 (Big Pipe) 的交換機 。緩解主干 /服務器連接的瓶頸問題。 ? 自動協(xié)商 ? 速度自動協(xié)商： 10/100Mbps自適應交換機。 ? 半雙工 /全雙工自動協(xié)商。 ? 流量控制 —— 背壓技術（ Back Pressure） ? 緩沖區(qū)大小有限，為防止溢出（幀丟失），快滿時向信息到達端口發(fā)送擁塞信號，造成沖突的假象，使發(fā)送站點停止發(fā)送。 ? 根據錯誤幀出現(xiàn)概率自動在存儲轉發(fā)方式和直通轉發(fā)方式之間進行切換。 2/1/2023 43 網絡交換機的應用場合 ? 作為 LAN核心主干連接設備，如網絡中心、數據中心等； ? 網絡通信流量很大的應用場合，如圖像處理、視頻流等； ? 對網絡響應速度要求比較高的場合。 2/1/2023 44 以網橋 /交換機為核心的網絡的特點 ? 每個網段獨享帶寬 ? 最佳可達到每臺主機獨享帶寬 ? 可以限制沖突，但不能限制廣播 ? 有可能產生廣播風暴 ? 適用于小型部門級網絡到大型園區(qū)網絡 ? 大型網絡中需解決廣播問題 2/1/2023 45 虛擬局域網（ VLAN） ? VLAN是一種網絡構造和用戶的組織形式： ? 通過交換機（或路由器）劃分； ? 由網段和站點構成的邏輯工作組。 ? 用交換機劃分的若干個 VLAN在邏輯上完全獨立（可看成是分離的物理網絡），廣播幀不會跨越邏輯網絡邊界。 ? VLAN能夠限制廣播域的范圍 —— 抑制廣播幀的泛濫。 ? VLAN可跨越交換機。 ? 同一 VLAN中的成員不受物理位置的限制，可以像處于同一個局域網中那樣互相訪問。 2/1/2023 46 VLAN示意圖 2/1/2023 47 VLAN能夠隔離（限制）廣播域 ? VLAN劃分前，整個網絡都在一個廣播域中 2/1/2023 48 ? VLAN劃分后，網絡被分割成幾個較小的廣播域 2/1/2023 49 VLAN的優(yōu)點 ? 提高管理效率 ? 站點的物理位置改變無需重新布線和配置 ? 用戶性質改變后很容易通過軟件將其從一個 VLAN劃分到另一個 VLAN ? 控制廣播數據 ? 增強了網絡的安全性 ? 實現(xiàn)虛擬工作組 ? 用戶的工作地點不必在同一