【正文】 AN ports 18) Computer Science (VLAN ports 915) 15 … ? 動態(tài)成員管理 : ports can be dynamically assigned among VLANs router ? VLANS之間的轉(zhuǎn)發(fā) : done via routing (just as with separate switches) Link Layer 585 VLAN可以跨越多個交 換 機 ? trunk port: carries frames between VLANS defined over multiple physical switches 1 8 9 10 2 7 … Electrical Engineering (VLAN ports 18) Computer Science (VLAN ports 915) 15 … 2 7 3 Ports 2,3,5 belong to EE VLAN Ports 4,6,7,8 belong to CS VLAN 5 4 6 8 16 1 VLAN的劃分方法 ?基于交換機端口劃分 VLAN： ?將某些交換機端口直接、強制性地分配給某個 VLAN ?基于 MAC地址劃分 VLAN： ?根據(jù)用戶節(jié)點的 MAC地址劃分 VLAN ?基于 IP地址劃分 VLAN： ?根據(jù) IP子網(wǎng)地址劃分 VLAN 使用 VLAN配置網(wǎng)絡(luò) ?VLAN的 實現(xiàn)基礎(chǔ)是支持 VLAN功能的交換機 ?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 VLAN，每個 VLAN的名字，每個機器在哪個 VLAN上 ?為每個 VLAN交換機建立一個配置表， 表明 通過哪個端口可以到達哪個 VLAN的成員（一個交換機端口可以到達多個 VLAN的成員） 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(yīng)的端口 ?僅在該 VLAN對應(yīng)的端口上轉(zhuǎn)發(fā)幀 5: DataLink Layer 588 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的配置表獲悉 ? 為避免重復(fù)查找 VLAN配置表， 幀頭中攜帶其所屬的 VLAN標識 ?后續(xù)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。 5: DataLink Layer 565 : 鏈路層 amp。 ?若信號在以太網(wǎng)上相距最遠的兩個適配器之間的往返延遲為 2τ，那么幀的發(fā)送時間不應(yīng)小于 2τ，即幀的最小長度 ≧ 鏈路速率 2τ。 5: DataLink Layer 555 數(shù)據(jù)報如何從源主機到達目的主機 R 1A23F9CD069B E6E90017BB4B CC49DED0AB7D A 74299CE8FF55 88B22F541A0F B 49BDD2C7562A 數(shù)據(jù)報從 A經(jīng)過 R到達 B： ? A知道下一跳地址為 （ R1） ? R知道 B從其端口 R2直接可達 5: DataLink Layer 556 ? A創(chuàng)建 IP數(shù)據(jù)報， src IP＝ A, dest IP＝ B ? A查找轉(zhuǎn)發(fā)表，得到下一跳地址 ? A利用 ARP獲得下一跳 MAC地址（ R1） ? A創(chuàng)建鏈路層幀，封裝 IP數(shù)據(jù)包， src MAC =A, dest MAC = R1，發(fā)送 ? R接收幀，取出 IP數(shù)據(jù)報，發(fā)現(xiàn)目的地址為 B ? R查找轉(zhuǎn)發(fā)表，得知 B在其端口 R2的直連網(wǎng)絡(luò)上 ? R利用 ARP獲得 B的 MAC地址 ? R創(chuàng)建鏈路層幀，封裝 IP數(shù)據(jù)報， src MAC=R2, dest MAC = B, 發(fā) 送 ? B的網(wǎng)卡接收幀，取出 IP數(shù)據(jù)報，交給網(wǎng)絡(luò)層 R 1A23F9CD069B E6E90017BB4B CC49DED0AB7D A 74299CE8FF55 88B22F541A0F B 49BDD2C7562A Link Layer 557 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 558 以太網(wǎng) ?第一個廣泛應(yīng)用的局域網(wǎng)技術(shù)，也是目前占主導(dǎo)地位的有線局域網(wǎng)技術(shù) ?比其它的局域網(wǎng)技術(shù)簡單、成本低 ?速率持續(xù)提高（ 10 Mbps 100Mbps 1Gbps 10 Gbps 40Gbps …） ?技術(shù)不斷演化和發(fā)展 共享式以太網(wǎng) ?總線型拓撲： ? 以同軸電纜作為共享傳輸媒體（總線） ? 所有節(jié)點通過特殊接口連接到這條總線上 ?基于集線器（ hub）的星型拓撲： ? 一個物理層設(shè)備，把從一個端口進入的物理信號（光，電）放大后立即從其它端口輸出 總線 : 同軸電纜 雙絞線 hub 交換式以太網(wǎng) ?今天的以太網(wǎng)采用基于交換機的星型拓撲 ?主機通過雙絞線或光纖連接到交換機 ?交換機在端口之間存儲－轉(zhuǎn)發(fā)幀 ?交換式以太網(wǎng)是無沖突的！ ?星型拓撲： ?各節(jié)點僅與中心節(jié)點直接通信，各節(jié)點之間不直接通信 。 ? 收到 ARP請求的節(jié)點將 A的地址綁定保存在自己的 ARP表中。 改進 ARP的措施（續(xù)） ?從 ARP請求中獲取地址綁定信息： ? 節(jié)點可以收到全部的 ARP請求報文，從而可以將發(fā)送節(jié)點的地址綁定緩存到自己的 ARP表中。 ?每次發(fā)送數(shù)據(jù)報前先查詢 ARP緩存，找不到需要的地址映射再發(fā)送 ARP請求進行查詢，并在收到 ARP響應(yīng)后將地址綁定緩存到 ARP表中。 ? B構(gòu)造一個 ARP響應(yīng)，交換發(fā)送方與目標字段內(nèi)容，在發(fā)送方硬件地址字段填入自己的 MAC地址，修改操作字段為 2 ? B將 ARP響應(yīng)封裝在單播幀（目的地址為 A的 MAC地址）中發(fā)送 。 ? 操作： ARP請求為 1， ARP響應(yīng)為 2 ? 在以太網(wǎng)上， ARP報文封裝在以太幀中傳輸 發(fā)送方硬件地址（字節(jié)45） 發(fā)送方IP地址（字節(jié)01）發(fā)送方硬件地址（字節(jié)03）操作協(xié)議地址長度硬件地址長度硬件類型 協(xié)議類型發(fā)送方IP地址（字節(jié)23） 目標硬件地址（字節(jié)01）目標硬件地址（字節(jié)25）目標IP地址（字節(jié)03）0 8 16 24 32ARP解析的過程 假設(shè) A想知道 B的 MAC地址： ? A構(gòu)造一個 ARP請求，在發(fā)送方字段填入自己的 MAC地址和 IP地址，在目標字段填入 B的 IP地址。 ? 協(xié)議類型：高層協(xié)議地址類型。 5: DataLink Layer 524 信道劃分的 MAC協(xié)議 : TDMA TDMA: 時分多址 ?將信道的使用時間劃分成幀，每個節(jié)點在幀中被分配一個固定長度的時間片（可以發(fā)送一個分組） ?節(jié)點只能在分配給自己的時間片內(nèi)發(fā)送 ?若節(jié)點不發(fā)送，其時間片輪空 1 3 4 1 3 4 6slot frame 5: DataLink Layer 525 信道劃分的 MAC協(xié)議 : FDMA FDMA: 頻分多址 ? 將信道頻譜劃分為若干子頻帶 ? 每個節(jié)點被分配一個固定的子頻帶 ? 若節(jié)點不發(fā)送，其子頻帶空閑 frequency bands FDM cable 信道劃分的 MAC協(xié)議 : CDMA CDMA: 碼分多址 ? 將每個比特時間進一步劃分為 m個微時隙（稱 chip） ? 每個節(jié)點被分配一個惟一的 m比特碼序列（稱 chip code） ? 發(fā)送方編碼：發(fā)送“ 1” =發(fā)送 chip code；發(fā)送“ 0” =發(fā)送 chip code的反碼 ? 信號干擾：多個節(jié)點發(fā)送的信號在信道中線性相加 ? 接收方解碼：用發(fā)送方的 chip code與信道中收到的混合信號計算內(nèi)積，恢復(fù)出原數(shù)據(jù) ? 前提條件：任意兩個 chip code必須是相互正交的 ? CDMA允許所有節(jié)點同時使用整個信道！ 5: DataLink Layer 526 5: DataLink Layer 527 隨機接入?yún)f(xié)議 ?隨機接入： ?當節(jié)點有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，以信道速率 R發(fā)送，發(fā)送前不需要協(xié)調(diào) ?隨機接入 MAC協(xié)議： 規(guī)定如何檢測沖突，以及如何從沖突中恢復(fù) ?隨機接入 MAC協(xié)議的例子： ?發(fā)送前不監(jiān)聽信道： ALOHA家族 ?發(fā)送前監(jiān)聽信道： CSMA家族 5: DataLink Layer 528 Slotted ALOHA 假設(shè) : ? 所有幀長度相同 ? 時間劃分為等長的時隙（傳輸一幀的時間） ? 節(jié)點只給在時隙開始時發(fā)送 ? 節(jié)點是時鐘同步的（知道時隙何時開始） ? 若多個節(jié)點發(fā)送，所有節(jié)點可在時隙結(jié)束前檢測到?jīng)_突 操作 : ? 節(jié)點從上層收到數(shù)據(jù)后，在下一個時隙發(fā)送： ?若沒檢測到?jīng)_突：節(jié)點可在下一個時隙發(fā)送新的幀 ?若檢測到?jīng)_突：節(jié)點在隨后的每一個時隙中以概率 P重傳，直至發(fā)送成功 5: DataLink Layer 529 時隙 ALOHA 優(yōu)點 ? 單個活躍節(jié)點可以信道速率連續(xù)發(fā)送 ? 高度分散 : 節(jié)點自行決定什么時候發(fā)送 ? 簡單 缺點 ? 發(fā)生沖突的時隙被浪費了