【正文】 Kahn’s Interwork Architecture ?兩級編址 : IP網(wǎng)絡(luò)，物理網(wǎng)絡(luò) ? IP層提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視圖：地址，包格式 ?底層的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ?cable ?satellite ?56K telephone modem ?today: ATM, MPLS … 對于 IP層是不可見的，對于 IP來說物理網(wǎng)絡(luò)只是一條（虛擬）鏈路而已！ 5: DataLink Layer 5102 Chapter 5: Summary ? 數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)原理： ?差錯(cuò)檢測與糾正 ?共享廣播信道：多址技術(shù) ?鏈路層編址 ?鏈路層技術(shù)實(shí)例： ?以太網(wǎng) ?交換式以太網(wǎng)， VLAN ?PPP 作業(yè) ?習(xí)題： ?5， 8， 11， 13 ?提交時(shí)間： ?11月 18日 ?習(xí)題： ? 23， 24， 25， 26 ?實(shí)驗(yàn)： ? EtherARP ?提交時(shí)間： ? 11月 25日 5: DataLink Layer 5103 。 ?一組網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（ NCP），用以支持不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。 PPP協(xié)議的組成 ?PPP由以下三部分組成： ?一種在串行通信線路上的組幀方式，用于區(qū)分幀的邊界，并支持差錯(cuò)檢測。 ?這兩種格式都可使用，當(dāng)類型 /長度域的值大于 1500時(shí)解釋為類型域，否則解釋為長度域 共享式 以太網(wǎng)的問題 ?在有 N個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)平均只能獲得總帶寬的 1/N ?當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有較多活躍節(jié)點(diǎn)時(shí)，頻繁沖突導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能很低 ?沖突域：競爭廣播信道的一組節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)沖突域 ?共享式以太網(wǎng)中所有節(jié)點(diǎn)位于同一個(gè)沖突域中 交換式以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn) ?交換式以太網(wǎng)將信道“共享”變?yōu)椤蔼?dú)享”： ? 每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過專用鏈路連到交換機(jī)的一個(gè)端口 ? 交換機(jī)為每個(gè)端口提供專用的帶寬 ? 交換機(jī)的每個(gè)端口為一個(gè)沖突域（不同端口的發(fā)送互不影響） ? 網(wǎng)絡(luò)的集合帶寬為各個(gè)交換機(jī)端口的帶寬之和 ? 隨著端口的增多，網(wǎng)絡(luò)吞吐量增加，即使網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重也不會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降 ? 交換式以太網(wǎng)從根本上解決了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與網(wǎng)絡(luò)性能的矛盾 Link Layer 569 Link layer, LANs: outline introduction, services error detection, correction multiple access protocols LANs ? addressing, ARP ? Ether ? switches ? VLANS link virtualization: MPLS data center working a day in the life of a web request 5: DataLink Layer 570 端口轉(zhuǎn)發(fā)表 ? Q: 交換機(jī)如何知道 A’通過端口 4可達(dá)，而 B’通過端口5可達(dá)？ ? A: 每個(gè)交換機(jī)內(nèi)部有一張端口轉(zhuǎn)發(fā)表，每個(gè)表項(xiàng)記錄以下信息 : ? MAC地址，到達(dá)該 MAC地址的 端口，時(shí)間戳 ? Q: 轉(zhuǎn)發(fā)表是如何建立和維護(hù)的？ A A’ B B’ C C’ switch with six interfaces (1,2,3,4,5,6) 1 2 3 4 5 6 5: DataLink Layer 571 自主學(xué)習(xí) ? 交換機(jī) 自主學(xué)習(xí) “哪個(gè)主機(jī)通過哪個(gè)端口可達(dá)”： ? 當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)時(shí)，交換機(jī) 從源 MAC地址了解到發(fā)送節(jié)點(diǎn) ， 從幀到來的端口了解到發(fā)送節(jié)點(diǎn)的位置 （從該端口可達(dá)） ? 在轉(zhuǎn)發(fā)表中記錄發(fā)送節(jié)點(diǎn)和可達(dá)端口 A A’ B B’ C C’ 1 2 3 4 5 6 A A’ Source: A Dest: A’ MAC addr interface TTL 轉(zhuǎn)發(fā)表 （初始為空） A 1 60 5: DataLink Layer 572 轉(zhuǎn)發(fā)和擴(kuò)散 A A’ B B’ C C’ 1 2 3 4 5 6 A A’ Source: A Dest: A’ MAC addr interface TTL 轉(zhuǎn)發(fā)表 （初始為空） A 1 60 A A’ ?目的地址 A’未知 : 擴(kuò)散 A’ A ?目的地址 A已知 : A’ 4 60 按照轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā) 5: DataLink Layer 573 幀的過濾和轉(zhuǎn)發(fā) 當(dāng)幀到來時(shí) : 1. 記錄幀的到來端口 2. 用幀的目的 MAC地址查找端口轉(zhuǎn)發(fā)表 3. if 找到目的 MAC地址 //已知節(jié)點(diǎn) then { if 目的地址所在端口 =幀的到來端口 then 丟棄幀 //幀過濾 else 轉(zhuǎn)發(fā)幀到表項(xiàng)指定的端口 //按轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā) } else 擴(kuò)散幀 //未知節(jié)點(diǎn) 向輸入端口以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā) 交換機(jī)收到幀 的處理過程 ?用幀的目的地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表（ 轉(zhuǎn)發(fā)決策 ）： ?若目的地址所在端口 = 幀的進(jìn)入端口，丟棄幀 ?若目的地址所在端口 ≠ 幀的進(jìn)入端口，轉(zhuǎn)發(fā)幀 ?若目的地址不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，擴(kuò)散幀 ?用幀的源地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表（ 更新轉(zhuǎn)發(fā)表 ）： ?若找到地址，將對應(yīng)表項(xiàng)的生存期設(shè)為最大值 ?若沒有找到該地址，添加源地址和進(jìn)入端口到轉(zhuǎn)發(fā)表，設(shè)置表項(xiàng)的生存期為最大值 5: DataLink Layer 575 級聯(lián)交換機(jī) ?多個(gè)交換機(jī)也可以級聯(lián)在一起 ，形成更大范圍的局域網(wǎng) A B ? Q: 數(shù)據(jù)包要從 A發(fā)往 F – 交換機(jī) S1如何知道 應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給 S4， 而 S4如何知道應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)給 S2？ ? A: 通過自主學(xué)習(xí) ！ （與單交換機(jī)情形相同） S1 C D E F S2 S4 S3 H I G 5: DataLink Layer 576 舉例 假設(shè) C發(fā)送一個(gè)幀給 I， I響應(yīng) C： ? Q: 給出 S1, S2, S3, S4 中的交換機(jī)表和包轉(zhuǎn)發(fā)決策 A B S1 C D E F S2 S4 S3 H I G 1 2 Link Layer 577 Institutional work to external work router IP sub mail server web server 5: DataLink Layer 578 交換機(jī) vs. 路由器 ?均為存儲 轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備： ? 交換機(jī) 工作于 鏈路層，根據(jù) MAC地址存儲轉(zhuǎn)發(fā)幀 ? 路由器工作于網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù) IP地址存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào) ?內(nèi)部都有轉(zhuǎn)發(fā)表： ? 交換機(jī)：使用 ―逆向?qū)W習(xí)法 ‖學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)發(fā)表 ? 路由器：運(yùn)行選路協(xié)議計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)表 ? 交換機(jī)是即插即用設(shè)備 ? 路由器需要手工配置 交換機(jī) vs. 路由器 ? 交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)速度快，成本低（二層設(shè)備） ? 路由器轉(zhuǎn)發(fā)速度慢，成本高（三層設(shè)備） ? 交換機(jī)不能連接異構(gòu)鏈路（即 MAC協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)） ? 路由器可以連接異構(gòu)鏈路（重新封裝鏈路層幀） ? 交換機(jī)不能阻斷廣播幀的傳播 ：交換機(jī)會(huì)擴(kuò)散所有的廣播幀，從而通過交換機(jī)連接的所有主機(jī)在同一個(gè)廣播域中 ? 路由器可以阻數(shù)廣播幀的傳播 ：每個(gè)路由器端口是一個(gè)獨(dú)立的廣播域 Link Layer 580 Link layer, LANs: outline introduction, services error detection, correction multiple access protocols LANs ? addressing, ARP ? Ether ? switches ? VLANS link virtualization: MPLS data center working a day in the life of a web request Link Layer 581 虛 擬 局域網(wǎng) : motivation ?流量隔離的需要： ? 廣播流量（如 ARP）跨越整個(gè)局域網(wǎng) ? 安全 /隱私問題 ?若用路由器隔離流量： ? 增加路由器成本 ? 降低交換機(jī)使用效率 ? 網(wǎng)絡(luò)重配置困難 Computer Science Electrical Engineering Computer Engineering 虛擬局域網(wǎng)（ VLAN） 的基本概念 ?在一個(gè)物理局域網(wǎng)上，利用軟件定義出若干個(gè)虛擬局域網(wǎng) ?每個(gè) VLAN在邏輯上是一個(gè)獨(dú)立的 IP子 網(wǎng)： ?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 ?不同 VLAN之間的 通信要依賴于網(wǎng)絡(luò)層路由 Link Layer 583 VLANs portbased VLAN: switch ports grouped so that single physical switch …… 1 8 9 16 10 2 7 … Electrical Engineering (VLAN ports 18) Computer Science (VLAN ports 915) 15 … Electrical Engineering (VLAN ports 18) … 1 8 2 7 9 16 10 15 … Computer Science (VLAN ports 916) … operates as multiple virtual switches ? 流量隔離 : frames to/from ports 18 can only reach ports 18 Link Layer 584 Portbased VLAN 1 8 9 16 10 2 7 … Electrical Engineering (VL