【正文】 對網(wǎng)橋而言，當收到一個幀，而不知其目的地時，該幀將被如何轉發(fā)？后果是什么？第 6章 局域網(wǎng)交換技術 比較網(wǎng)橋、第二層交換機、路由器轉發(fā)方式的區(qū)別？ 描述局域網(wǎng)交換機的工作原理及轉發(fā)表的構造過程。 總的來說，第四層的交換技術還處于起步階段，也沒有形成統(tǒng)一的標準，但第四層交換可以在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中提供靈活的不同粒度的服務級別，使得網(wǎng)絡管理者能建立依據(jù)特殊應用類型的流量控制策略，這種功能對未來的網(wǎng)絡將變得至關重要。許多第二層和第三層交換機轉發(fā)表的大小與網(wǎng)絡設備的數(shù)量成正比。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 5．交換機制的實現(xiàn) 第四層交換機除了依據(jù)第二層和第三層的地址信息外，還要依據(jù)第四層的信息來對分組進行排隊轉發(fā)，因而協(xié)議處理的工作量高于第三層交換機。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 4．工作過程 第四層交換通常經(jīng)過以下三個步驟： (1) 由 IP分組的業(yè)務類型字段識別不同的應用數(shù)據(jù)流。其主要功能有： (1) 線速率交換能力，尤其在千兆以太網(wǎng)中。這樣，用戶應用進程一般在1024以上分配端口號。通常端口號和設備 IP地址的組合稱作 套接字 socket。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術 第四層交換的簡單的定義是：交換機不僅依據(jù) MAC地址和IP地址選擇路由，而且要依據(jù)第四層特定應用的端口號來進行，以增加網(wǎng)絡的靈活性，改善服務性能。在 TCP/IP協(xié)議棧中， TCP和 UDP位于該層。從應用上來看，它們主要還是應用于 IP骨干網(wǎng)。為改善性能，交換機內部配置一個高速緩沖存儲器，每個流的第一個分組經(jīng)路由處理后，其流標記信息被存儲在高速緩沖存儲器中，后續(xù)分組到達后，首先根據(jù)緩沖器中的信息進行匹配查找，一旦命中，立即轉發(fā)，否則按通常的方式查路由表、逐跳方式處理。 (4) 交換機將沿 NHRP應答的返回路徑逆向建立交換路徑，如果 A接收到 NHRP應答，它就重新定向后續(xù)分組到目的 MAC地址，此后分組將直接通過第二層 MAC地址轉發(fā)而無須第三層路由器進行處理。 Fast IP的設計者認為，只有端系統(tǒng)有足夠的應用知識可對特定業(yè)務流的性能需求做出明智決策，而網(wǎng)絡互連設備 (即交換機或路由器 )所做的決策更多的是基于推測而非應用需求的知識，因此由端系統(tǒng)進行檢測和協(xié)商流捷徑是更為有效的機制。典型的代表有 Cisco公司的NetFlow LAN交換、 Tag Switching, Ipsilon公司的 IP Switching，“ATM論壇 ”的 MPOA以及 IETF的 MPLS等。該方法要求所有參與通信的終端系統(tǒng)進行相應軟件的安裝或修改。關于逐包式技術的詳細情況這里不再介紹。 第 6章 局域網(wǎng)交換技術圖 基于流的第三層交換機的功能結構第 6章 局域網(wǎng)交換技術 主要的第三層交換技術介紹 1．逐包式技術 采用逐包式技術的第三層交換機如前所述，各廠家的產(chǎn)品雖然實現(xiàn)上各不相同，但是在第三層是完全兼容的，可以實現(xiàn)完全的互操作，因而通常不再細分。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (3) 逐包式技術的安全性好于流交換技術。還有一個問題是決定是否建立流的策略，這些方面，不同的廠商有不同的實現(xiàn)技術，但通常的一個原則是，如果要創(chuàng)建穿越網(wǎng)絡的路徑承載流，該流應該足夠長，以抵消建立捷徑的開銷。該技術的基本思路是盡可能地避免路由器對分組的逐個處理。它對每一個分組都要經(jīng)過第三層路由處理，然后基于第三層地址轉發(fā)。 (3) 盡量減少和限制特殊服務功能，它們往往對核心路由功能影響很大。 (3) 路由處理功能 (路由確定、路由表的創(chuàng)建和維護主要依靠BGP、 OSPF、 RIP等 )。 撇開實現(xiàn)的細節(jié)，僅從功能的角度來看，可以認為第三層交換不過是一個更加快速、廉價的路由器。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (3) 第三層交換比路由器更智能。第三層交換則試圖減輕用傳統(tǒng)路由器進行子網(wǎng)連接時同時產(chǎn)生的性能瓶頸。在分組轉發(fā)過程中，即使某些分組的目的地址相同，甚至屬于同一個業(yè)務流，上述操作也會被重復執(zhí)行，這導致路由器不可能具有很高的吞吐量。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 傳統(tǒng)路由器容易成為網(wǎng)絡性能瓶頸的原因主要在于： (1) 功能遠較交換機復雜。在分組轉發(fā)時，路由器根據(jù)分組中的網(wǎng)絡地址，可以有效地控制廣播分組的作用域，從而抑制廣播風暴。 第三層交換 第 6章 局域網(wǎng)交換技術 2．傳統(tǒng)路由器的缺點 傳統(tǒng)路由器在網(wǎng)絡中的作用主要有三個： (1) 不同網(wǎng)絡間的互連。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 組網(wǎng)示例圖 交換型局域網(wǎng)示例第 6章 局域網(wǎng)交換技術 基本概念 1．定義 第三層交換是指基于第三層地址實現(xiàn)分組轉發(fā)的技術。(6) 交換結構。(2) 系統(tǒng)總的交換能力。所以在局域網(wǎng)中，交換機不能完全取代路由器。而當網(wǎng)絡拓撲發(fā)生變化或交換機配置發(fā)生改變時，網(wǎng)絡各節(jié)點可以通過生成樹算法重新找到一個新的生成樹，以適配這種變化。如不加控制，該過程將無限循環(huán)下去，引起 “廣播風暴 ”，導致網(wǎng)絡性能急劇下降。 (2) 根據(jù) CSMA/CD協(xié)議，交換機 1和交換機 2將競爭信道。下面舉例說明。另一方面，該項對應的站點一旦有分組傳遞，生命期將被更新，此過程稱為老化。所創(chuàng)建的項為： 第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (7) 由于交換機已知 C的位置，因此從 A到 C方向隨后的分組將直接轉發(fā)。所創(chuàng)建的項為：第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (4) 由于交換機不知道站點 C的位置，因此它將向除端口 1外的其它所有端口轉發(fā)該分組。第 6章 局域網(wǎng)交換技術圖 局域網(wǎng)交換機工作過程示例第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (1) 最初，交換機接入網(wǎng)絡，各網(wǎng)段與交換機的端口相連。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 3．緩沖方式 為適配不同的速率和轉發(fā)沖突問題，交換機內部都配置一定的緩沖區(qū)，緩沖區(qū)的分配主要有三種方式： (1) 輸入緩沖方式，為每個輸入端口分配固定大小的空間； (2) 輸出緩沖方式，為每個輸出端口分配固定大小的空間； (3) 共享緩沖池方式，即交換模塊中的輸入或輸出端口從公共緩沖池中按需分配。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 3) 自由分段方式 (fragmentfree) 自由分段式的轉發(fā)工作方式與直通方式相似，但不同之處是，它轉發(fā)分組之前先存儲分組的前 64字節(jié)，假如有錯誤，則丟棄分組，否則查表轉發(fā)分組。 目前，交換機一般同時支持上述兩種方式，并提供在兩者之間進行切換的自適應算法。 (5) 假如 CRC校驗錯，則拋棄該分組。其工作流程如下： (1) 接收并緩存整個分組。相對于其它方式，直通式交換機適用于網(wǎng)絡鏈路質量好，錯誤分組較少的環(huán)境。 (6) 數(shù)據(jù)傳送完畢后，釋放連接。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (2) 一旦收全 6字節(jié)的目的地址，便以目的地址為關鍵字查找端口 —MAC 地址表。該結構在小型交換機中很常見，其優(yōu)點是便于同時支持不同類型和速率的局域網(wǎng)，缺點是共享內存管理復雜。該方式需要為每端口配置專用緩沖區(qū)，同時總線的訪問控制也采用 ASIC實現(xiàn)。這種方式的交換機內部有一個空分的交換矩陣，它連接所有的輸入 /輸出端口，交換矩陣可以同時在多對端口間建立并行交換通路。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 工作原理 第二層交換機通常都有多個端口，每個端口都具有橋接功能，可以連接一個局域網(wǎng)，也可以連接一個高性能服務器。 (2) 多端口的交換機可以同時建立多個端口之間的并行連接，有效地解決了共享型局域網(wǎng)帶寬不足的問題。第 6章 局域網(wǎng)交換技術通常第二層交換機應具備以下基本功能：(1) 根據(jù) MAC地址控制轉發(fā)業(yè)務流。不同之處主要有：第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (1) 網(wǎng)橋是雙端口的，而第二層交換機是多端口的，并且允許在多個端口對之間并行地傳輸數(shù)據(jù)，降低了碰撞的幾率，有效地提高了局域網(wǎng)的帶寬。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 第 二 層 交 換 基本概念 1．定義 第二層交換是指基于第二層 MAC地址進行分組轉發(fā)的多端口交換技術。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 3．局域網(wǎng)交換機的分類 局域網(wǎng)交換機除了可按工作的層次來區(qū)分外，還可按所支持的網(wǎng)絡協(xié)議分為以下 4種： ① 以太網(wǎng)交換機； ② 令牌環(huán)交換機； ③ FDDI交換機； ④ ATM LAN交換機等。第 6章 局域網(wǎng)交換技術 在局域網(wǎng)中，最常見的是第二層交換機，它對分組的轉發(fā)是以目的地 MAC地址為基礎進行的，而 MAC層處于 OSI參考模型的第二層，因而稱為第二層交換。在任何網(wǎng)絡中，交換機的基本功能就是執(zhí)行路由選擇，轉發(fā)業(yè)務流。傳統(tǒng)局域網(wǎng)中，當網(wǎng)絡規(guī)模擴大時，為減少訪問沖突，通常采用網(wǎng)橋 /路由器來對網(wǎng)絡進行分段，但由于網(wǎng)橋只有兩端口，而路由器工作在第三層，其路由能力強而分組的轉發(fā)能力弱，這樣導致采用集線器 /網(wǎng)橋 /路由器模式組建的企業(yè)級局域網(wǎng)絡不但結構復雜，難以擴充，而且經(jīng)過多級網(wǎng)橋 /路由器轉發(fā)分組的延時后，性能無法保證，因而要求在局域網(wǎng)中引入類似于廣域網(wǎng)中的交換設備，以構建分級的主干網(wǎng)，優(yōu)化局域網(wǎng)的網(wǎng)絡結構，為企業(yè)內部各部門提供穩(wěn)定可靠的服務。促使局域網(wǎng)由共享介質型向交換型轉變的兩個主要原因描述如下：第 6章 局域網(wǎng)交換技術 (1) 用戶對更高帶寬和服務性能的要求。 引入路由器主要有兩個優(yōu)點：一是利用網(wǎng)絡層地址轉發(fā)分組，路由器可以有效地隔離廣播風暴，改善局域網(wǎng)的工作性能；