【正文】 0的表項(xiàng)刪去。 生成樹算法 ?問題： ?樹型拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)網(wǎng)橋是一個(gè)單故障點(diǎn)，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(luò)中又會(huì)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(luò)中，僅在網(wǎng)橋發(fā)生故障時(shí)才啟用冗余鏈路，平時(shí)只使用沒有環(huán)的拓?fù)滢D(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(diǎn)，形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。求該圖的一棵生成樹（ spanning tree），使得覆蓋圖中所有的頂點(diǎn)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(gè)網(wǎng)橋廣播自己的序列號(hào)，序列號(hào)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(gè)網(wǎng)橋計(jì)算自己到根的最短路徑（跳數(shù)），記錄自己的哪個(gè)端口在最短路徑上，這個(gè)端口即為該網(wǎng)橋到根的優(yōu)先路徑。 ? 所有連接到同一個(gè) LAN上的網(wǎng)橋選出一個(gè)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(hào)最小的。 ? 生成樹的節(jié)點(diǎn)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(gè)網(wǎng)橋（包括非指派網(wǎng)橋）上運(yùn)行，當(dāng)樹中的某個(gè)網(wǎng)橋或局域網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，重新計(jì)算生成樹。 構(gòu)造生成樹的例子 B 1B 5B 2B 3B 7B 4B 6ABKCEDFGHJI 遠(yuǎn)程橋 ?遠(yuǎn)程橋之間通過點(diǎn)到點(diǎn)線路相連。 ?點(diǎn)到點(diǎn)線路上運(yùn)行某種點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，如 PPP。 Remote bridges can be used to interconnect distant LANs. 遠(yuǎn)程橋之間幀的傳輸方式 ?若源網(wǎng)絡(luò)和目的網(wǎng)絡(luò)相同： ?完整的 MAC幀放在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路層幀的載荷中傳輸。 ?這種方式最簡(jiǎn)單，避免了幀格式轉(zhuǎn)換的麻煩，稱為隧道方式。 ?若源網(wǎng)絡(luò)和目的網(wǎng)絡(luò)不同： ?源網(wǎng)橋?qū)?MAC幀的載荷取出，裝入點(diǎn)到點(diǎn)鏈路層幀的載荷，目的網(wǎng)橋再取出組裝成目的網(wǎng)絡(luò)上的 MAC幀。 ?這種方式需要較多的處理開銷，而且會(huì)由于網(wǎng)橋存儲(chǔ)器中某個(gè)內(nèi)存位的損壞引入不可檢測(cè)的錯(cuò)誤。 用交換機(jī)連接局域網(wǎng) ?交換機(jī)的應(yīng)用： ?可以作為集線設(shè)備，每個(gè)端口連接一臺(tái)主機(jī)。 ?可以用來連接以太網(wǎng)，每個(gè)端口連接一個(gè)網(wǎng)段。 ?大型交換機(jī)提供不同網(wǎng)絡(luò)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(jī)與網(wǎng)橋類似的地方： ?采用逆向?qū)W習(xí)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(jī)與網(wǎng)橋不同的地方 ?轉(zhuǎn)發(fā)模式： ?網(wǎng)橋只使用存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)模式；而交換機(jī)支持存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)和快速轉(zhuǎn)發(fā)（ cut through）兩種模式，缺省模式是存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)。 ?快速轉(zhuǎn)發(fā)：交換機(jī)在收到幀的前 6個(gè)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(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)速率遠(yuǎn)高于網(wǎng)橋，因?yàn)榻粨Q機(jī)采用專用集成電路芯片實(shí)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(gè)端口，用于連接局域網(wǎng)；交換機(jī)主要用于連接單個(gè)主機(jī)，有許多端口。 應(yīng)用多種交換機(jī)實(shí)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(shè)備連接局域網(wǎng)的局限性 ?可擴(kuò)展性問題： ?生成樹算法假設(shè)網(wǎng)絡(luò)是扁平結(jié)構(gòu)的，而扁平結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)不具有可擴(kuò)展性。 ?用二層設(shè)備連接的局域網(wǎng)在同一個(gè)廣播域中，不能阻斷廣播幀在網(wǎng)絡(luò)中的傳播，會(huì)造成廣播風(fēng)暴。 ?異構(gòu)性問題： ?二層設(shè)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(luò)（如 48比特地址格式的網(wǎng)絡(luò)），不易推廣到其它類型的網(wǎng)絡(luò)（如ATM網(wǎng)絡(luò)） 。 ?使用網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備（如路由器）連接局域網(wǎng)是解決以上兩個(gè)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(jī)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(luò)。 ?為什么要將用戶組織到不同的網(wǎng)絡(luò)中？ ?安全的需要 ?不同部門的網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行時(shí)互不干擾 ?阻斷廣播風(fēng)暴 使用集線器和交換機(jī)的集中布線 網(wǎng)絡(luò)重配置的問題 ?當(dāng)人員在部門之間流動(dòng)時(shí)，經(jīng)常需要改變用戶計(jì)算機(jī)連接的網(wǎng)絡(luò)，管理員通過改變用戶計(jì)算機(jī)的連接器在集線器或交換機(jī)上的端口來完成配置。 ?當(dāng)這種改變非常頻繁的時(shí)候，重新配置網(wǎng)絡(luò)是一件很麻煩的事；而且有時(shí)這種方法不可行，比如網(wǎng)線不夠長(zhǎng)。 ?網(wǎng)絡(luò)提供商開始使用軟件的方法來完成網(wǎng)絡(luò)的配置，導(dǎo)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(luò)的物理拓?fù)浜瓦壿嬐負(fù)浞珠_，用軟件的方法將一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)劃分成邏輯上獨(dú)立的若干個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)稱為一個(gè) VLAN。 ?每個(gè) VLAN在邏輯上是一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)： ?每個(gè) VLAN是一個(gè)單獨(dú)的廣播域，一個(gè) VLAN中的所有幀流量被限制在該 VLAN中。 ?屬于不同 VLAN的節(jié)點(diǎn)不能互相訪問，它們之間的通信一般要依賴于網(wǎng)絡(luò)層路由。 使用 VLAN配置網(wǎng)絡(luò) ?VLAN的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是支持 VLAN功能的交換機(jī)，不同廠商的 VLAN交換機(jī)的工作方式可能有差異。 ?使用 VLAN配置網(wǎng)絡(luò)： ?管理員決定將物理網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個(gè) VLAN，每個(gè)機(jī)器在哪個(gè) VLAN上，以及每個(gè) VLAN的名字。 ?為每個(gè) VLAN交換機(jī)建立一個(gè)配置表，說明通過交換機(jī)的哪個(gè)端口可以到達(dá)哪個(gè) VLAN的成員。一個(gè)交換機(jī)端口可能可以到達(dá)多個(gè) VLAN的成員。 4個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)組織成 2個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò) 交換機(jī)如何在 VLAN間轉(zhuǎn)發(fā)幀？ ?當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)時(shí)， ?交換機(jī)判斷該幀屬于哪個(gè) VLAN ?查找轉(zhuǎn)發(fā)表得到該 VLAN對(duì)應(yīng)的端口 ?在該 VLAN對(duì)應(yīng)的所有端口上轉(zhuǎn)發(fā)幀 VLAN與物理網(wǎng)絡(luò)的不同 ?VLAN不是一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，但存在于一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上。 ?一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)由連接到相同物理介質(zhì)上的所有設(shè)備構(gòu)成，而 VLAN由所有配置為該VLAN成員的節(jié)點(diǎn)組成。 VLAN實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)問題 ?如何確定一個(gè)節(jié)點(diǎn)在哪個(gè) VLAN上？ ?如何確定一個(gè)幀屬于哪個(gè) VLAN？ VLAN的劃分方法（ 1） ?基于交換機(jī)端口進(jìn)行劃分： ?網(wǎng)絡(luò)管理員將某些交換機(jī)端口直接、強(qiáng)制性地分配給某個(gè) VLAN。 ?對(duì)于一些網(wǎng)絡(luò)配置相對(duì)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(hù)，也相對(duì)安全。 ?可以將一些公共資源（如服務(wù)器）所連的端口劃為公共端口，讓其屬于所有的 VLAN。 ?在網(wǎng)絡(luò)配置經(jīng)常變化的網(wǎng)絡(luò)中，這種方式自動(dòng)化程度低，靈活性差。 VLAN的劃分方法（ 2） ?基于 MAC地址進(jìn)行劃分： ?根據(jù)用戶節(jié)點(diǎn)的 MAC地址劃分 VLAN（基于用戶的網(wǎng)絡(luò)劃分）。 ?管理員事先對(duì)所有用戶進(jìn)行配置，規(guī)定哪個(gè) MAC地址屬于哪個(gè)VLAN，并將配置表保存在交換機(jī)中。 ?交換機(jī)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(dòng)態(tài)地劃分到相應(yīng)的 VLAN中。 ?優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)終端在不同的交換機(jī)端口間移動(dòng)時(shí)，不需要重新配置 VLAN，交換機(jī)能夠自動(dòng)識(shí)別和定義。 ?缺點(diǎn)： ?初始配置的工作量較大 ?支持的 MAC地址數(shù)量有限（交換機(jī)端口只能存儲(chǔ)有限個(gè) MAC地址） ?每個(gè)端口可能存在多個(gè) 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(jìn)行劃分： ?根據(jù) IP子網(wǎng)地址劃分 VLAN（同一個(gè) IP子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)具有相同的 IP地址前綴） 。 ?交換機(jī)通過檢查數(shù)據(jù)包的源 IP地址確定端口應(yīng)屬于哪一個(gè) VLAN。 ?優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)終端改變其 IP地址或者在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部移動(dòng)時(shí)，交換機(jī)能夠自動(dòng)識(shí)別和重新定義 VLAN，不需要管理員的干預(yù)。 ?缺點(diǎn)： ?檢查每個(gè)數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址很費(fèi)時(shí)。 ?每個(gè)端口可能存在多個(gè) VLAN成員，無法有效抑制廣播幀。 ?IP地址可以人為設(shè)置，使用該方法劃分 VLAN會(huì)帶來安全上的隱患。 如何知道一個(gè)幀屬于哪個(gè) VLAN？ ?根據(jù)幀的到達(dá)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(gè) VLAN分配一個(gè)標(biāo)識(shí)，每個(gè)幀頭攜帶其所屬的 VLAN標(biāo)識(shí)，交換機(jī)通過檢查幀頭的 VLAN標(biāo)識(shí)得知這個(gè)幀所屬的 VLAN。 IEEE ?，幀頭中包含一個(gè) VLAN標(biāo)簽（ tag），用于指明幀屬于哪個(gè) 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(dá)到了最大長(zhǎng)度，怎么辦 ? ?解決方案： ?不需要拋棄以太網(wǎng)卡，因?yàn)橹挥薪粨Q機(jī)會(huì)使用新的域。 ?由第一個(gè)接收到幀且支持 VLAN的交換機(jī)添加新的域，而由路徑上最后一個(gè)這樣的交換機(jī)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(luò)連接設(shè)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(jī)、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(hào)，起延長(zhǎng)電纜的作用；集線器的作用相當(dāng)于一條共享電纜，通常不放大電信號(hào)。 ?網(wǎng)橋和交換機(jī)：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(luò)層，根據(jù)分組的網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用網(wǎng)關(guān)分別在傳輸層和應(yīng)用層上進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。 本章主要知識(shí)點(diǎn) ?多址訪問協(xié)議： ALOHA， CSMA/CD，CSMA/CA，自適應(yīng)樹搜索 ?以太網(wǎng)技術(shù) ?無線局域網(wǎng) ?網(wǎng)橋與交換機(jī) ?虛擬局域網(wǎng) 課外練習(xí) ?作業(yè) 2， 6， 10， 17， 18， 21， 37