【正文】 0的表項刪去。 生成樹算法 ?問題： ?樹型拓撲的網(wǎng)絡中，每個網(wǎng)橋是一個單故障點，系統(tǒng)可靠性差。 ?使用冗余的網(wǎng)橋可提高可靠性，但網(wǎng)絡中又會形成環(huán)。 如何解決環(huán)的問題？ ?解決思路： ?在有環(huán)的網(wǎng)絡中，僅在網(wǎng)橋發(fā)生故障時才啟用冗余鏈路，平時只使用沒有環(huán)的拓撲轉(zhuǎn)發(fā)幀。 ?問題描述： ?將網(wǎng)橋抽象成邊，局域網(wǎng)抽象成頂點，形成網(wǎng)絡拓撲圖。求該圖的一棵生成樹（ spanning tree），使得覆蓋圖中所有的頂點但沒有環(huán)路。 ?基于生成樹轉(zhuǎn)發(fā)幀： ?生成樹構(gòu)造完成后，只有位于生成樹中的網(wǎng)橋能夠在屬于生成樹的邊上轉(zhuǎn)發(fā)幀。 用生成樹消除冗余鏈路 (a) Interconnected LANs. (b) A spanning tree covering the LANs 生成樹的構(gòu)造算法（ ） ? 選舉根網(wǎng)橋：各個網(wǎng)橋廣播自己的序列號，序列號最小的網(wǎng)橋成為生成樹的根。根網(wǎng)橋可在所有的端口上轉(zhuǎn)發(fā)幀。 ? 每個網(wǎng)橋計算自己到根的最短路徑（跳數(shù)），記錄自己的哪個端口在最短路徑上，這個端口即為該網(wǎng)橋到根的優(yōu)先路徑。 ? 所有連接到同一個 LAN上的網(wǎng)橋選出一個指派網(wǎng)橋（ designated bridge），指派網(wǎng)橋是這些網(wǎng)橋中離根最近的；若距離相等，則選序列號最小的。 ? 生成樹的節(jié)點由根網(wǎng)橋和指派網(wǎng)橋組成，指派網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋最短路徑上的端口成為生成樹上的邊。 ? 生成樹算法始終在每個網(wǎng)橋（包括非指派網(wǎng)橋）上運行，當樹中的某個網(wǎng)橋或局域網(wǎng)出現(xiàn)故障時，重新計算生成樹。 構(gòu)造生成樹的例子 B 1B 5B 2B 3B 7B 4B 6ABKCEDFGHJI 遠程橋 ?遠程橋之間通過點到點線路相連。 ?點到點線路上運行某種點到點數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，如 PPP。 Remote bridges can be used to interconnect distant LANs. 遠程橋之間幀的傳輸方式 ?若源網(wǎng)絡和目的網(wǎng)絡相同： ?完整的 MAC幀放在點到點鏈路層幀的載荷中傳輸。 ?這種方式最簡單，避免了幀格式轉(zhuǎn)換的麻煩，稱為隧道方式。 ?若源網(wǎng)絡和目的網(wǎng)絡不同： ?源網(wǎng)橋?qū)?MAC幀的載荷取出，裝入點到點鏈路層幀的載荷，目的網(wǎng)橋再取出組裝成目的網(wǎng)絡上的 MAC幀。 ?這種方式需要較多的處理開銷，而且會由于網(wǎng)橋存儲器中某個內(nèi)存位的損壞引入不可檢測的錯誤。 用交換機連接局域網(wǎng) ?交換機的應用： ?可以作為集線設備，每個端口連接一臺主機。 ?可以用來連接以太網(wǎng)，每個端口連接一個網(wǎng)段。 ?大型交換機提供不同網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的端口，可以用來連接不同類型的局域網(wǎng)，類似于網(wǎng)橋。 ?交換機與網(wǎng)橋類似的地方： ?采用逆向?qū)W習法構(gòu)造轉(zhuǎn)發(fā)表 ?采用生成樹算法去除冗余鏈路 交換機與網(wǎng)橋不同的地方 ?轉(zhuǎn)發(fā)模式： ?網(wǎng)橋只使用存儲 轉(zhuǎn)發(fā)模式；而交換機支持存儲 轉(zhuǎn)發(fā)和快速轉(zhuǎn)發(fā)（ cut through）兩種模式，缺省模式是存儲 轉(zhuǎn)發(fā)。 ?快速轉(zhuǎn)發(fā)：交換機在收到幀的前 6個節(jié)字后即查找轉(zhuǎn)發(fā)表，在輸入和輸出端口之間建立直通連接，開始轉(zhuǎn)發(fā)幀。 ?轉(zhuǎn)發(fā)速率： ?交換機的轉(zhuǎn)發(fā)速率遠高于網(wǎng)橋，因為交換機采用專用集成電路芯片實現(xiàn)協(xié)議解析和幀轉(zhuǎn)發(fā)，而不是基于 CPU的軟件方法。 ?端口密度： ?網(wǎng)橋一般只有很少的幾個端口，用于連接局域網(wǎng)；交換機主要用于連接單個主機，有許多端口。 應用多種交換機實現(xiàn)局域網(wǎng)組網(wǎng) 1 0 M b / s1 0 / 1 0 0 M b / s1 0 0 M b / s1 0 M b / s的 的 的的 的 的 的 的的 的 的 的 的 的的 的 的 的 的 的的 的 的 的 的 的的 的 的 的 的的 的 的的 的 的因 因 因的 的 的 的1 G b / s的 4 2 6 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 使用二層設備連接局域網(wǎng)的局限性 ?可擴展性問題： ?生成樹算法假設網(wǎng)絡是扁平結(jié)構(gòu)的，而扁平結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡不具有可擴展性。 ?用二層設備連接的局域網(wǎng)在同一個廣播域中，不能阻斷廣播幀在網(wǎng)絡中的傳播，會造成廣播風暴。 ?異構(gòu)性問題： ?二層設備使用幀頭信息來轉(zhuǎn)發(fā)，一般只支持相同地址格式的網(wǎng)絡（如 48比特地址格式的網(wǎng)絡），不易推廣到其它類型的網(wǎng)絡（如ATM網(wǎng)絡） 。 ?使用網(wǎng)絡層設備（如路由器）連接局域網(wǎng)是解決以上兩個問題的有效方案；在阻斷廣播幀方面，虛擬局域網(wǎng)是一種有效的解決方案。 11 虛擬局域網(wǎng)（ VLAN） ?雙絞線和集線器 /交換機的使用，使得管理員可以不依賴于用戶的物理位置來組織網(wǎng)絡。 ?為什么要將用戶組織到不同的網(wǎng)絡中？ ?安全的需要 ?不同部門的網(wǎng)絡在運行時互不干擾 ?阻斷廣播風暴 使用集線器和交換機的集中布線 網(wǎng)絡重配置的問題 ?當人員在部門之間流動時，經(jīng)常需要改變用戶計算機連接的網(wǎng)絡，管理員通過改變用戶計算機的連接器在集線器或交換機上的端口來完成配置。 ?當這種改變非常頻繁的時候，重新配置網(wǎng)絡是一件很麻煩的事；而且有時這種方法不可行，比如網(wǎng)線不夠長。 ?網(wǎng)絡提供商開始使用軟件的方法來完成網(wǎng)絡的配置，導致了虛擬局域網(wǎng)概念的提出。 VLAN的基本概念 ?VLAN的基本思想將網(wǎng)絡的物理拓撲和邏輯拓撲分開，用軟件的方法將一個物理網(wǎng)絡劃分成邏輯上獨立的若干個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)稱為一個 VLAN。 ?每個 VLAN在邏輯上是一個獨立的網(wǎng)絡： ?每個 VLAN是一個單獨的廣播域，一個 VLAN中的所有幀流量被限制在該 VLAN中。 ?屬于不同 VLAN的節(jié)點不能互相訪問，它們之間的通信一般要依賴于網(wǎng)絡層路由。 使用 VLAN配置網(wǎng)絡 ?VLAN的實現(xiàn)基礎是支持 VLAN功能的交換機，不同廠商的 VLAN交換機的工作方式可能有差異。 ?使用 VLAN配置網(wǎng)絡： ?管理員決定將物理網(wǎng)絡劃分成幾個 VLAN，每個機器在哪個 VLAN上，以及每個 VLAN的名字。 ?為每個 VLAN交換機建立一個配置表，說明通過交換機的哪個端口可以到達哪個 VLAN的成員。一個交換機端口可能可以到達多個 VLAN的成員。 4個物理網(wǎng)絡組織成 2個虛擬網(wǎng)絡 交換機如何在 VLAN間轉(zhuǎn)發(fā)幀？ ?當一個幀到達時， ?交換機判斷該幀屬于哪個 VLAN ?查找轉(zhuǎn)發(fā)表得到該 VLAN對應的端口 ?在該 VLAN對應的所有端口上轉(zhuǎn)發(fā)幀 VLAN與物理網(wǎng)絡的不同 ?VLAN不是一個物理網(wǎng)絡，但存在于一個物理網(wǎng)絡上。 ?一個物理網(wǎng)絡由連接到相同物理介質(zhì)上的所有設備構(gòu)成，而 VLAN由所有配置為該VLAN成員的節(jié)點組成。 VLAN實現(xiàn)的兩個問題 ?如何確定一個節(jié)點在哪個 VLAN上？ ?如何確定一個幀屬于哪個 VLAN？ VLAN的劃分方法（ 1） ?基于交換機端口進行劃分： ?網(wǎng)絡管理員將某些交換機端口直接、強制性地分配給某個 VLAN。 ?對于一些網(wǎng)絡配置相對穩(wěn)定的局域網(wǎng)（如校園網(wǎng)）來說，這種方式容易配置和維護，也相對安全。 ?可以將一些公共資源（如服務器）所連的端口劃為公共端口，讓其屬于所有的 VLAN。 ?在網(wǎng)絡配置經(jīng)常變化的網(wǎng)絡中，這種方式自動化程度低，靈活性差。 VLAN的劃分方法（ 2） ?基于 MAC地址進行劃分： ?根據(jù)用戶節(jié)點的 MAC地址劃分 VLAN（基于用戶的網(wǎng)絡劃分）。 ?管理員事先對所有用戶進行配置，規(guī)定哪個 MAC地址屬于哪個VLAN，并將配置表保存在交換機中。 ?交換機根據(jù)幀的源 MAC地址確定其所屬的 VLAN，將該幀的輸入端口動態(tài)地劃分到相應的 VLAN中。 ?優(yōu)點：當終端在不同的交換機端口間移動時，不需要重新配置 VLAN，交換機能夠自動識別和定義。 ?缺點： ?初始配置的工作量較大 ?支持的 MAC地址數(shù)量有限（交換機端口只能存儲有限個 MAC地址） ?每個端口可能存在多個 VLAN成員，無法有效抑制廣播幀。 VLAN的劃分方法（ 3） ?基于 IP地址進行劃分： ?根據(jù) IP子網(wǎng)地址劃分 VLAN（同一個 IP子網(wǎng)的節(jié)點具有相同的 IP地址前綴） 。 ?交換機通過檢查數(shù)據(jù)包的源 IP地址確定端口應屬于哪一個 VLAN。 ?優(yōu)點：當終端改變其 IP地址或者在網(wǎng)絡內(nèi)部移動時，交換機能夠自動識別和重新定義 VLAN，不需要管理員的干預。 ?缺點： ?檢查每個數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡層地址很費時。 ?每個端口可能存在多個 VLAN成員，無法有效抑制廣播幀。 ?IP地址可以人為設置，使用該方法劃分 VLAN會帶來安全上的隱患。 如何知道一個幀屬于哪個 VLAN？ ?根據(jù)幀的到達端口、源 MAC地址或源 IP地址（由 VLAN的劃分方法確定），查找VLAN的配置表來獲悉。 ?為每個 VLAN分配一個標識，每個幀頭攜帶其所屬的 VLAN標識，交換機通過檢查幀頭的 VLAN標識得知這個幀所屬的 VLAN。 IEEE ?，幀頭中包含一個 VLAN標簽（ tag），用于指明幀屬于哪個 VLAN。 如何與已有網(wǎng)卡兼容？ ?問題： ?我們需要拋棄已有的以太網(wǎng)卡嗎？ ?如果不用，那么誰來產(chǎn)生這些新的域？ ?如果幀已經(jīng)達到了最大長度，怎么辦 ? ?解決方案： ?不需要拋棄以太網(wǎng)卡，因為只有交換機會使用新的域。 ?由第一個接收到幀且支持 VLAN的交換機添加新的域，而由路徑上最后一個這樣的交換機將新增的域去掉。 ? 1522字節(jié)。 VLAN以太網(wǎng)與已有以太網(wǎng)共存 Transition from legacy Ether to VLANaware Ether. The shaded symbols are VLAN aware. The empty ones are not. 12 幾種網(wǎng)段 /網(wǎng)絡連接設備 (a) Which device is in which layer. (b) Frames, packets, and headers. 中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機、路由器和網(wǎng)關(guān) ?中繼器和集線器：工作在物理層，不檢查幀頭。中繼器放大電信號，起延長電纜的作用；集線器的作用相當于一條共享電纜，通常不放大電信號。 ?網(wǎng)橋和交換機：工作在數(shù)據(jù)鏈路層，根據(jù)幀的目的地址轉(zhuǎn)發(fā)幀。 ?路由器：工作在網(wǎng)絡層，根據(jù)分組的網(wǎng)絡地址（如IP地址）轉(zhuǎn)發(fā)分組。 ?網(wǎng)關(guān)：工作在傳輸層及以上層次，傳輸網(wǎng)關(guān)和應用網(wǎng)關(guān)分別在傳輸層和應用層上進行協(xié)議轉(zhuǎn)換。 本章主要知識點 ?多址訪問協(xié)議： ALOHA， CSMA/CD，CSMA/CA，自適應樹搜索 ?以太網(wǎng)技術(shù) ?無線局域網(wǎng) ?網(wǎng)橋與交換機 ?虛擬局域網(wǎng) 課外練習 ?作業(yè) 2， 6， 10， 17， 18， 21， 37