計算機網(wǎng)絡(第12講)

1、軟件學院軟件學院1計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡（第十二講）主講：李 勇二零一四年十月軟件學院2計算機網(wǎng)絡講義2上次課主要內(nèi)容o 使用廣播信道的數(shù)據(jù)鏈路層o 局域網(wǎng)n 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構n 局域網(wǎng)的媒體共享技術o 以太網(wǎng)n 傳統(tǒng)以太網(wǎng)n CSMA/cd協(xié)議n 爭用期n 截斷二進制指數(shù)退避算法n 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡接口n 傳統(tǒng)以太網(wǎng)的信道利用率軟件學院34.7.3 以太網(wǎng)的MAC層oIEEE802將數(shù)據(jù)鏈路層分成了兩個子層將數(shù)據(jù)鏈路層分成了兩個子層1、媒體接入控制、媒體接入控制MAC（Medium Access Control)子層；子層； 2、邏輯鏈路控制、邏輯鏈路控制LLC（Logical Link Co

2、ntrol）子層。）子層。oMAC子層負責對物理媒體的使用進行控制，其主要功能為：成幀、實現(xiàn)子層負責對物理媒體的使用進行控制，其主要功能為：成幀、實現(xiàn)和維護和維護MAC協(xié)議（控制使用網(wǎng)絡媒體的時間和方法，處理幀中的控制信協(xié)議（控制使用網(wǎng)絡媒體的時間和方法，處理幀中的控制信息）、位差錯的檢測和尋址。息）、位差錯的檢測和尋址。oLLC負責經(jīng)物理媒體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的分解合成，并盡可能對各種錯誤進行負責經(jīng)物理媒體傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的分解合成，并盡可能對各種錯誤進行控制，所有與物理媒體無關部分的功能都在此。其主要功能為：建立和控制，所有與物理媒體無關部分的功能都在此。其主要功能為：建立和釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接、提

3、供與高層的接口、差錯控制和重復幀。釋放數(shù)據(jù)鏈路層的邏輯連接、提供與高層的接口、差錯控制和重復幀。以太網(wǎng)媒體接入控制MAC10BASE5粗纜10BASE2細纜10BASE-T雙絞線10BASE-F光纖軟件學院41、以太網(wǎng)的幀格式、以太網(wǎng)的幀格式o兩種不同的兩種不同的MAC幀格式幀格式 1、IEEE802.3目的地址（目的地址（6） 源地址（源地址（6） 長度長度/類型（類型（2）數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（46-1500）FCS（4） 2、DIX Ethernet V2目的地址（目的地址（6） 源地址（源地址（6）類型（類型（2）數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（46-1500）FCS（4） 3、為保證接收同步，在每個數(shù)據(jù)幀前加、為

4、保證接收同步，在每個數(shù)據(jù)幀前加8個字節(jié)，其中第個字節(jié)，其中第7個字節(jié)為以太網(wǎng)界定個字節(jié)為以太網(wǎng)界定符，表示以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的開始，為符，表示以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的開始，為10101011 4、802.3規(guī)定出現(xiàn)下列情況之一的既為無效幀規(guī)定出現(xiàn)下列情況之一的既為無效幀 （1）MAC數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致；數(shù)據(jù)字段的長度與長度字段的值不一致； （2）幀的長度不是整數(shù)字節(jié)；）幀的長度不是整數(shù)字節(jié)； （3）FCS校驗出錯；校驗出錯； （4）數(shù)據(jù)長度不在）數(shù)據(jù)長度不在46-1500之間。之間。 5、對于無效的、對于無效的MAC幀，以太網(wǎng)簡單丟棄；幀，以太網(wǎng)簡單丟棄； 6、不足、不足46字節(jié)的，可填充任意

5、內(nèi)容。字節(jié)的，可填充任意內(nèi)容。軟件學院52、以太網(wǎng)的硬件地址、以太網(wǎng)的硬件地址oMAC層的硬件地址層的硬件地址 1、以太網(wǎng)的硬件為、以太網(wǎng)的硬件為48位，六個字節(jié)又稱為位，六個字節(jié)又稱為MAC地址；地址； 2、IEEE的注冊管理委員會（的注冊管理委員會（Registration Authority Committee）是局域）是局域網(wǎng)全球地址的管理機構，負責分配六個字節(jié)中的前三個字節(jié)，稱為機構唯一標識網(wǎng)全球地址的管理機構，負責分配六個字節(jié)中的前三個字節(jié)，稱為機構唯一標識符或公司標識符，后三個字節(jié)由廠家自行確定，稱為擴展的唯一標識符；符或公司標識符，后三個字節(jié)由廠家自行確定，稱為擴展的唯一標識符

6、； 3、MAC地址存在網(wǎng)卡中；地址存在網(wǎng)卡中； 4、IEEE規(guī)定第規(guī)定第1字節(jié)的最低位為字節(jié)的最低位為I/G位，為位，為0時表示地址是一個單個站地址，為時表示地址是一個單個站地址，為1時表示組地址，用來進行多播；時表示組地址，用來進行多播； 5、IEEE規(guī)定第規(guī)定第1字節(jié)的最低第字節(jié)的最低第2位為位為G/L位，位，0時表示本地地址，時表示本地地址，1時為全局地時為全局地址。址。o例如：例如：00-0F-1F-27-BD-47o網(wǎng)卡檢查收到幀中包含的目的網(wǎng)卡檢查收到幀中包含的目的MAC地址，如果是發(fā)往本站的接收，否則拋棄地址，如果是發(fā)往本站的接收，否則拋棄o網(wǎng)卡收到的數(shù)據(jù)幀包括以下三種：單播、廣

7、播和多播。網(wǎng)卡收到的數(shù)據(jù)幀包括以下三種：單播、廣播和多播。軟件學院64.7.4 擴展的局域網(wǎng)o在物理層擴展局域網(wǎng)在物理層擴展局域網(wǎng) 1、利用中繼器；、利用中繼器； 2、集線器是一個多口的中繼器；、集線器是一個多口的中繼器； 3、利用集線器的堆疊和級聯(lián)在物理層擴展局域網(wǎng)；、利用集線器的堆疊和級聯(lián)在物理層擴展局域網(wǎng)； 4、在物理層擴展網(wǎng)絡，廣播域和碰撞域都不發(fā)生改變，網(wǎng)絡的性、在物理層擴展網(wǎng)絡，廣播域和碰撞域都不發(fā)生改變，網(wǎng)絡的性能受到極大的影響；能受到極大的影響； 5、要改善網(wǎng)絡的性能，需要盡量減少碰撞的可能。、要改善網(wǎng)絡的性能，需要盡量減少碰撞的可能。 （1）減小碰撞域）減小碰撞域 （2）減小

8、廣播域）減小廣播域 6、如何減小碰撞域和廣播域呢？、如何減小碰撞域和廣播域呢？軟件學院71、減小碰撞域的分析、減小碰撞域的分析o減小碰撞域的分析減小碰撞域的分析 1、通過減小碰撞域可以大大減少碰撞的概率；、通過減小碰撞域可以大大減少碰撞的概率； 2、減少了碰撞的概率，提高了性能；、減少了碰撞的概率，提高了性能； 3、對于廣播幀來講，即使減小了碰撞域，也不能減少碰撞的概率。、對于廣播幀來講，即使減小了碰撞域，也不能減少碰撞的概率。1112132122233132廣播域廣播域碰撞域碰撞域2碰撞域碰撞域1碰撞域碰撞域31112132122233132廣播域廣播域1- p(1-p)8-11- p(1-

9、p)3-11- p(1-p)3-1軟件學院82、物理分段、物理分段o將上述過程，稱為物理分段將上述過程，稱為物理分段 1、每個碰撞域為一個物理網(wǎng)段；、每個碰撞域為一個物理網(wǎng)段； 2、物理分段在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)。、物理分段在數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)。o如何實現(xiàn)物理分段如何實現(xiàn)物理分段 1、物理分段后，需要一個工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設備將各個物理分段、物理分段后，需要一個工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設備將各個物理分段連接起來；連接起來； 2、該設備需要具有如下功能。、該設備需要具有如下功能。 （1）該設備連接兩個物理網(wǎng)段；該設備連接兩個物理網(wǎng)段； （2）該設備能接收來自兩個物理網(wǎng)段的任何數(shù)據(jù)幀；）該設備能接收來自兩個物理網(wǎng)

10、段的任何數(shù)據(jù)幀； （3）對于廣播幀，該設備象集線器一樣工作；）對于廣播幀，該設備象集線器一樣工作； （4）對于非廣播幀，該設備首先獲得數(shù)據(jù)幀中的目的）對于非廣播幀，該設備首先獲得數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址，地址，然后根據(jù)該設備內(nèi)部存放的然后根據(jù)該設備內(nèi)部存放的MAC地址和物理網(wǎng)段對照表進行轉(zhuǎn)發(fā)。地址和物理網(wǎng)段對照表進行轉(zhuǎn)發(fā)。軟件學院93、物理分段示例、物理分段示例111213212223廣播域廣播域碰撞域碰撞域1工作在數(shù)據(jù)鏈工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設備路層的設備碰撞域碰撞域2碰撞域碰撞域MAC地址地址碰撞域碰撞域111碰撞域碰撞域113碰撞域碰撞域112碰撞域碰撞域221碰撞域碰撞域222碰撞域碰撞域

11、2232113DATAFCB具有具有MAC地址為地址為13的工作站向具有的工作站向具有MAC地址地址21的工作站發(fā)送數(shù)據(jù)幀的工作站發(fā)送數(shù)據(jù)幀軟件學院104、物理分段后的拓撲結(jié)構示意圖、物理分段后的拓撲結(jié)構示意圖物理分段后的以太網(wǎng)拓撲結(jié)構示意圖物理分段后的以太網(wǎng)拓撲結(jié)構示意圖軟件學院115、網(wǎng)橋網(wǎng)橋o該設備稱為網(wǎng)橋該設備稱為網(wǎng)橋 1、網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，用來連接不同的碰撞域；、網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，用來連接不同的碰撞域； 2、通過將一個大的碰撞域劃分成小的碰撞域，減少碰撞的概率；、通過將一個大的碰撞域劃分成小的碰撞域，減少碰撞的概率； 3、利用網(wǎng)橋不能劃分廣播域，網(wǎng)橋?qū)Υ龔V播幀和集線器一樣處理

12、；、利用網(wǎng)橋不能劃分廣播域，網(wǎng)橋?qū)Υ龔V播幀和集線器一樣處理； 4、網(wǎng)橋內(nèi)部存放一個、網(wǎng)橋內(nèi)部存放一個MAC地址與物理網(wǎng)段的對照表，網(wǎng)橋通過對收到數(shù)地址與物理網(wǎng)段的對照表，網(wǎng)橋通過對收到數(shù)據(jù)幀中包含的目的據(jù)幀中包含的目的MAC地址處理實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)；地址處理實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)； 5、網(wǎng)橋具有過濾功能，當網(wǎng)橋收到一個非廣播數(shù)據(jù)幀后，并不是向所有、網(wǎng)橋具有過濾功能，當網(wǎng)橋收到一個非廣播數(shù)據(jù)幀后，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)，而是根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的的端口轉(zhuǎn)發(fā)，而是根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，正是利用此地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，正是利用此功能實現(xiàn)了碰撞域的劃分；功能實現(xiàn)了碰撞域的劃分； 6、利用網(wǎng)橋可以改善網(wǎng)絡

13、的性能，實現(xiàn)網(wǎng)絡的擴展；、利用網(wǎng)橋可以改善網(wǎng)絡的性能，實現(xiàn)網(wǎng)絡的擴展； 7、網(wǎng)橋通過對數(shù)據(jù)幀中的源、網(wǎng)橋通過對數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址進行學習，從而構造地址進行學習，從而構造MAC地址與地址與物理網(wǎng)段的對照表。物理網(wǎng)段的對照表。軟件學院125-1、網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構與工作原理、網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構與工作原理站地址站地址端口端口MAC11MAC22MACnn端口端口1緩存緩存端口端口2網(wǎng)橋協(xié)網(wǎng)橋協(xié)議實體議實體端口管端口管理軟件理軟件端口端口n站站表表網(wǎng)橋網(wǎng)橋軟件學院135-2、網(wǎng)橋的優(yōu)點、網(wǎng)橋的優(yōu)點o 細劃碰撞域，過濾通信量，減少碰撞。細劃碰撞域，過濾通信量，減少碰撞。o 擴大了網(wǎng)絡的規(guī)模。擴大了網(wǎng)絡的規(guī)模

14、。o 提高了可靠性。提高了可靠性。o 可互連不同物理層，不同速率的網(wǎng)段?？苫ミB不同物理層，不同速率的網(wǎng)段。軟件學院145-3、網(wǎng)橋的缺點、網(wǎng)橋的缺點o 增加了時延。增加了時延。o 沒有流量控制功能，緩存可能發(fā)生溢出。沒有流量控制功能，緩存可能發(fā)生溢出。o 由于只細劃了碰撞域，而廣播域還是一個，由于只細劃了碰撞域，而廣播域還是一個，因此可能會產(chǎn)生廣播風暴。因此可能會產(chǎn)生廣播風暴。軟件學院156-1、透明網(wǎng)橋、透明網(wǎng)橋o目前使用最多的是基于透明網(wǎng)橋原理的設備。目前使用最多的是基于透明網(wǎng)橋原理的設備。o所謂的所謂的“透明透明”的含義。的含義。 1、站點發(fā)出的數(shù)據(jù)幀不知道要經(jīng)過哪些網(wǎng)橋；、站點發(fā)出的數(shù)

15、據(jù)幀不知道要經(jīng)過哪些網(wǎng)橋； 2、網(wǎng)橋?qū)Ω鱾€網(wǎng)段來講是沒有影響的，也就是所謂的、網(wǎng)橋?qū)Ω鱾€網(wǎng)段來講是沒有影響的，也就是所謂的“看不見看不見”； 3、透明橋是一種既插既用的設備；、透明橋是一種既插既用的設備； 4、透明橋?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)幀不做任何的修改；、透明橋?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)幀不做任何的修改； 5、透明橋的工作過程。、透明橋的工作過程。 （1）通過數(shù)據(jù)幀中的源）通過數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址進行學習；地址進行學習； （2）學習的內(nèi)容包括）學習的內(nèi)容包括:源站地址、端口和時間；源站地址、端口和時間； （3）定時更新站表；）定時更新站表； （4）利用站表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀；）利用站表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀； （5）表中如無有匹配表

16、項，就進行廣播。）表中如無有匹配表項，就進行廣播。軟件學院166-2、透明網(wǎng)橋的任務、透明網(wǎng)橋的任務o透明網(wǎng)橋必須執(zhí)行如下任務透明網(wǎng)橋必須執(zhí)行如下任務 1、網(wǎng)橋不能修改它所轉(zhuǎn)發(fā)的幀；、網(wǎng)橋不能修改它所轉(zhuǎn)發(fā)的幀； 2、網(wǎng)橋通過在端口上偵聽數(shù)據(jù)幀中的源、網(wǎng)橋通過在端口上偵聽數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址來建立端口、地址來建立端口、MAC地址映射表；地址映射表； 3、網(wǎng)橋必須將它所接收到的廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接收端口之外的所、網(wǎng)橋必須將它所接收到的廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接收端口之外的所有端口；有端口； 4、如果一個數(shù)據(jù)幀的目的、如果一個數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址是未知的，則網(wǎng)橋?qū)⒃摂?shù)據(jù)地址是未知的，則網(wǎng)橋?qū)⒃摂?shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接

17、收該幀端口之外的所有端口；幀轉(zhuǎn)發(fā)到除接收該幀端口之外的所有端口； 5、當網(wǎng)橋接收到的數(shù)據(jù)幀的目的地址位于接收端口所連的網(wǎng)絡、當網(wǎng)橋接收到的數(shù)據(jù)幀的目的地址位于接收端口所連的網(wǎng)絡上，網(wǎng)橋拋棄該幀，否則，轉(zhuǎn)發(fā)該幀。上，網(wǎng)橋拋棄該幀，否則，轉(zhuǎn)發(fā)該幀。o在沒有環(huán)路的網(wǎng)絡中，透明網(wǎng)橋可以工作得非常好，但當網(wǎng)絡中在沒有環(huán)路的網(wǎng)絡中，透明網(wǎng)橋可以工作得非常好，但當網(wǎng)絡中出現(xiàn)環(huán)路時，由于透明網(wǎng)橋不能像路由器那樣知道數(shù)據(jù)幀可以經(jīng)出現(xiàn)環(huán)路時，由于透明網(wǎng)橋不能像路由器那樣知道數(shù)據(jù)幀可以經(jīng)過多少次轉(zhuǎn)發(fā)，就會造成報文在環(huán)路內(nèi)不斷循環(huán)、增生，造成廣過多少次轉(zhuǎn)發(fā)，就會造成報文在環(huán)路內(nèi)不斷循環(huán)、增生，造成廣播風暴播風暴 。軟

18、件學院176-3、透明網(wǎng)橋中的廣播風暴、透明網(wǎng)橋中的廣播風暴 當網(wǎng)橋當網(wǎng)橋A發(fā)出一個廣播幀時，該廣播幀將被轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)橋發(fā)出一個廣播幀時，該廣播幀將被轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)橋B、網(wǎng)橋網(wǎng)橋C。而網(wǎng)橋。而網(wǎng)橋B、網(wǎng)橋、網(wǎng)橋C將通過環(huán)形拓撲將該廣播幀再次將通過環(huán)形拓撲將該廣播幀再次轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)橋A。如此下去廣播幀將在具有冗余的環(huán)形拓撲中。如此下去廣播幀將在具有冗余的環(huán)形拓撲中不斷轉(zhuǎn)發(fā)下去，形成廣播風暴。由于該廣播幀形成的廣播風不斷轉(zhuǎn)發(fā)下去，形成廣播風暴。由于該廣播幀形成的廣播風暴占據(jù)鏈路的帶寬，將導致正常的數(shù)據(jù)幀不能被轉(zhuǎn)發(fā)，從而暴占據(jù)鏈路的帶寬，將導致正常的數(shù)據(jù)幀不能被轉(zhuǎn)發(fā)，從而使網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，最終導致網(wǎng)絡不可

19、用。使網(wǎng)絡出現(xiàn)故障，最終導致網(wǎng)絡不可用。廣播幀廣播幀A廣播幀廣播幀B廣播幀廣播幀C廣播幀廣播幀A1廣播幀廣播幀A2軟件學院186-4、透明網(wǎng)橋中的生成樹協(xié)議、透明網(wǎng)橋中的生成樹協(xié)議o 利用生成樹協(xié)議避免廣播風暴。利用生成樹協(xié)議避免廣播風暴。o 利用生成樹協(xié)議可以提供冗余鏈路，提高可靠性利用生成樹協(xié)議可以提供冗余鏈路，提高可靠性。圖圖1圖圖2圖圖3軟件學院197、其他網(wǎng)橋、其他網(wǎng)橋o 源路由網(wǎng)橋源路由網(wǎng)橋-令牌環(huán)的標準。令牌環(huán)的標準。o 多端口網(wǎng)橋多端口網(wǎng)橋交換機。交換機。 1、又稱交換式集線器；、又稱交換式集線器； 2、能對網(wǎng)絡實施物理分段；、能對網(wǎng)絡實施物理分段； 3、能擴大網(wǎng)絡的覆蓋范圍；

20、、能擴大網(wǎng)絡的覆蓋范圍； 4、能改善網(wǎng)絡的性能；、能改善網(wǎng)絡的性能； 5、在交換機上實現(xiàn)了眾多的局域網(wǎng)技術，、在交換機上實現(xiàn)了眾多的局域網(wǎng)技術，用于改善網(wǎng)絡的性能可提高網(wǎng)絡的可靠性。用于改善網(wǎng)絡的性能可提高網(wǎng)絡的可靠性。軟件學院208、以太網(wǎng)交換機分類及二層交換機、以太網(wǎng)交換機分類及二層交換機o 以太網(wǎng)交換機分為：二層交換機、三層交換以太網(wǎng)交換機分為：二層交換機、三層交換機和四層交換機。機和四層交換機。o 二層交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層，是多端口網(wǎng)二層交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層，是多端口網(wǎng)橋。橋。 1、交換機內(nèi)部具有輸入、交換機內(nèi)部具有輸入/輸出緩存；輸出緩存； 2、具有端口、具有端口/MAC地址映射

21、表地址映射表-CAM表；表； 3、實現(xiàn)了網(wǎng)橋的所有功能。、實現(xiàn)了網(wǎng)橋的所有功能。軟件學院218-1、交換機組網(wǎng)拓撲示意圖、交換機組網(wǎng)拓撲示意圖o 物理拓撲是星型物理拓撲是星型o 邏輯拓撲也是星型邏輯拓撲也是星型 軟件學院228-2、以太網(wǎng)二層交換機交換方式、以太網(wǎng)二層交換機交換方式o 以太網(wǎng)二層交換機交換方式以太網(wǎng)二層交換機交換方式 1、第二層以太網(wǎng)交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層；、第二層以太網(wǎng)交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層； 2、以太網(wǎng)交換機具有流控制和差錯控制功能；、以太網(wǎng)交換機具有流控制和差錯控制功能； 3、以太網(wǎng)交換機對輸入的信號采取兩種方法進、以太網(wǎng)交換機對輸入的信號采取兩種方法進行交換，存儲轉(zhuǎn)發(fā)模

22、式和直通模式。行交換，存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式和直通模式。 軟件學院238-3、存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式、存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式o 所謂的存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式是將整個數(shù)據(jù)幀讀入交換機的高速所謂的存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式是將整個數(shù)據(jù)幀讀入交換機的高速緩存，進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)幀是不完整的數(shù)據(jù)幀緩存，進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)幀是不完整的數(shù)據(jù)幀則將該數(shù)據(jù)幀拋棄，否則進行轉(zhuǎn)發(fā)。則將該數(shù)據(jù)幀拋棄，否則進行轉(zhuǎn)發(fā)。 1、這種方式提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的效率；、這種方式提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的效率； 2、但由于要進行數(shù)據(jù)幀的拆開和重組，需要時間和資、但由于要進行數(shù)據(jù)幀的拆開和重組，需要時間和資源，因此，這種方式將減低交換機的性能。源，因此，這種方式將減低交換機的性能。緩存結(jié)

23、果查詢高 速 緩 沖存儲器交換控制器端 口 地 址映射表以 太 網(wǎng) 端 口檢查存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式工作示意圖存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式工作示意圖 軟件學院248-4、直通方式、直通方式o所謂的直通方式是將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀包含目標地址的前（所謂的直通方式是將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀包含目標地址的前（16）64字節(jié)讀入交換機的字節(jié)讀入交換機的高速緩存，解析出目標高速緩存，解析出目標MAC地址后進行交換地址后進行交換 1、這種方法速度快；、這種方法速度快； 2、但容易將不完整的或錯誤的數(shù)據(jù)幀交換出去、但容易將不完整的或錯誤的數(shù)據(jù)幀交換出去 。 （1）由于沒有讀取完整的數(shù)據(jù)幀，位于幀尾部的）由于沒有讀取完整的數(shù)據(jù)幀，位于幀尾部的FCS不能

24、被讀出，不能進行差錯不能被讀出，不能進行差錯校驗；校驗； （2）不能進行差錯校驗的結(jié)果是可能將錯誤的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)出去；）不能進行差錯校驗的結(jié)果是可能將錯誤的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)出去； （3）對于某些只接受前）對于某些只接受前16字節(jié)的交換機，由于不能判斷是否發(fā)生碰撞，可能會字節(jié)的交換機，由于不能判斷是否發(fā)生碰撞，可能會轉(zhuǎn)發(fā)不完整的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)發(fā)不完整的數(shù)據(jù)幀。 查詢結(jié)果交換控制器端 口 地 址映射表以 太 網(wǎng) 端 口檢查緩存直通模式工作示意圖直通模式工作示意圖 軟件學院258-5、兩種不同轉(zhuǎn)發(fā)方式的比較、兩種不同轉(zhuǎn)發(fā)方式的比較o兩種不同轉(zhuǎn)發(fā)方式的比較兩種不同轉(zhuǎn)發(fā)方式的比較 1、直通式方式速度快、延時小，但可

25、靠性差，容易擴散錯誤、直通式方式速度快、延時小，但可靠性差，容易擴散錯誤，使交換機效率減低，適用于網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量較高的應用場合。，使交換機效率減低，適用于網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量較高的應用場合。 （1）沒有外來干擾的機房、辦公室）沒有外來干擾的機房、辦公室 （2）光纖網(wǎng)絡）光纖網(wǎng)絡 2、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式可以將錯誤過濾掉，提高了交換機的交換效率、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式可以將錯誤過濾掉，提高了交換機的交換效率和可靠性，但延時較大，速度較低，適用與網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量較差和可靠性，但延時較大，速度較低，適用與網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量較差的應用場合。的應用場合。 （1）工廠的生產(chǎn)車間）工廠的生產(chǎn)車間 （2）開放的環(huán)境）開放的環(huán)境o在某些廠家的交換機中還

26、有介于存儲轉(zhuǎn)發(fā)式和直通式在產(chǎn)品，在某些廠家的交換機中還有介于存儲轉(zhuǎn)發(fā)式和直通式在產(chǎn)品，實際應用中應根據(jù)線路的質(zhì)量設置交換機的交換方式。實際應用中應根據(jù)線路的質(zhì)量設置交換機的交換方式。軟件學院268-6、以太網(wǎng)二層交換機交換通道實現(xiàn)的、以太網(wǎng)二層交換機交換通道實現(xiàn)的方式方式o在以太網(wǎng)二層交換機中存在著多條并在以太網(wǎng)二層交換機中存在著多條并行的數(shù)據(jù)交換通道。行的數(shù)據(jù)交換通道。 1、多條數(shù)據(jù)交換通道的實現(xiàn)方式、多條數(shù)據(jù)交換通道的實現(xiàn)方式 （1）軟件執(zhí)行交換結(jié)構；）軟件執(zhí)行交換結(jié)構； （2）交換矩陣；）交換矩陣； （3）共享的高速緩存；）共享的高速緩存； （4）高速背板總線分時復用。）高速背板總線分時

27、復用。RAM串串并并轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換串串并并轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換輸入輸入輸出輸出CPU軟件執(zhí)行交換結(jié)構軟件執(zhí)行交換結(jié)構輸入輸入輸出輸出交換矩陣交換矩陣交換總線交換總線輸輸入入輸輸出出高速背板總線高速背板總線共共享享高高速速緩緩存存輸入輸入輸出輸出共享高速緩存共享高速緩存軟件學院278-7、多交換通道支持多個工作站同時進行數(shù)據(jù)、多交換通道支持多個工作站同時進行數(shù)據(jù)交換交換 2 2、多條數(shù)據(jù)交換通道可使多個工作站同時進行數(shù)據(jù)交換。、多條數(shù)據(jù)交換通道可使多個工作站同時進行數(shù)據(jù)交換。 （1 1）不必在共享同一個媒體，是全雙工傳輸?shù)幕A；）不必在共享同一個媒體，是全雙工傳輸?shù)幕A； （2 2）與集線器相比，傳輸效率有質(zhì)的提

28、高；）與集線器相比，傳輸效率有質(zhì)的提高； （3 3）CSMA/CDCSMA/CD協(xié)議失效。協(xié)議失效。以以太太網(wǎng)網(wǎng)交交換換模模塊塊以以太太網(wǎng)網(wǎng)交交換換模模塊塊交交換換引引擎擎模模塊塊備備用用電電源源模模塊塊電電源源主主模模塊塊母板插槽母板插槽軟件學院288-8、以太網(wǎng)二層交換機的容量、以太網(wǎng)二層交換機的容量o 如果交換機每個端口的速率是如果交換機每個端口的速率是C，具有，具有N個端口，則個端口，則交換機的容量為交換機的容量為C x N。o 交換機的每個端口是一個獨立的碰撞域。交換機的每個端口是一個獨立的碰撞域。 1、利用交換機將原來的碰撞域細劃；、利用交換機將原來的碰撞域細劃； 2、當交換機的每

29、個端口只連接一個工作站時，對于、當交換機的每個端口只連接一個工作站時，對于非廣播幀將不會出現(xiàn)碰撞，性能最佳；非廣播幀將不會出現(xiàn)碰撞，性能最佳； 3、交換機的端口也可連接一個集線器，這時，連接、交換機的端口也可連接一個集線器，這時，連接到集線器上的所有工作站構成一個碰撞域。到集線器上的所有工作站構成一個碰撞域。軟件學院298-9、以太網(wǎng)二層交換機全雙工模式、以太網(wǎng)二層交換機全雙工模式o 支持全雙工模式支持全雙工模式 1、采用雙絞線的星型網(wǎng)絡使得以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)從共享型轉(zhuǎn)入了專用型，、采用雙絞線的星型網(wǎng)絡使得以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)從共享型轉(zhuǎn)入了專用型，并且采用交換式集線器或交換機，從而引入了一種高效的運行模

30、式并且采用交換式集線器或交換機，從而引入了一種高效的運行模式全雙工模式。所謂全雙工，就是數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收可以同時進行，互不全雙工模式。所謂全雙工，就是數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收可以同時進行，互不干擾。干擾。 2、每一個連接到交換機端口上的、每一個連接到交換機端口上的LAN均與端口上的以太網(wǎng)接口相連，而均與端口上的以太網(wǎng)接口相連，而傳統(tǒng)的以太網(wǎng)接口則要按傳統(tǒng)的以太網(wǎng)接口則要按CSMA/CD協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸，即包括載波協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸，即包括載波監(jiān)聽、沖突檢測和回送等機制，這是半雙工操作的機制。要實現(xiàn)全雙工監(jiān)聽、沖突檢測和回送等機制，這是半雙工操作的機制。要實現(xiàn)全雙工操作必須屏蔽掉上述過程，使發(fā)送和接收

31、能同時進行。操作必須屏蔽掉上述過程，使發(fā)送和接收能同時進行。 3、全雙工操作排除了半雙工以太網(wǎng)中鏈路長度的限制。因為全雙工操作、全雙工操作排除了半雙工以太網(wǎng)中鏈路長度的限制。因為全雙工操作不使用不使用CSMA/CD，因此距離限制不再起作用，全雙工以太網(wǎng)的鏈路長，因此距離限制不再起作用，全雙工以太網(wǎng)的鏈路長度僅受介質(zhì)的物理傳輸特性限制度僅受介質(zhì)的物理傳輸特性限制 。 4、全雙工操作可以增加鏈路容量。、全雙工操作可以增加鏈路容量。軟件學院308-10、以太網(wǎng)二層交換機自動協(xié)商、以太網(wǎng)二層交換機自動協(xié)商o支持自動協(xié)商（自適應）支持自動協(xié)商（自適應） 1、在實際應用中，以太網(wǎng)的運行有許多種組合，比如雙

32、工模、在實際應用中，以太網(wǎng)的運行有許多種組合，比如雙工模式可以選擇全雙工和半雙工，速率可以選擇式可以選擇全雙工和半雙工，速率可以選擇10Mbps或或100Mbps ，物理介質(zhì)可以選擇五類雙絞線和三類雙絞線等等，物理介質(zhì)可以選擇五類雙絞線和三類雙絞線等等。這樣如果對每個終端設備都進行手工配置，必然是一項繁雜。這樣如果對每個終端設備都進行手工配置，必然是一項繁雜而且不可維護的工作。為了應付這樣多種多樣的運行模式，自而且不可維護的工作。為了應付這樣多種多樣的運行模式，自動協(xié)商應運而生。動協(xié)商應運而生。 2、自動協(xié)商的主要功能就是使物理鏈路兩端的設備自動通過、自動協(xié)商的主要功能就是使物理鏈路兩端的設備

33、自動通過交互信息，自動選擇一種運行模式來運行。它只對雙絞線以太交互信息，自動選擇一種運行模式來運行。它只對雙絞線以太網(wǎng)有效。自動協(xié)商的內(nèi)容主要包括雙工模式，運行速率，流量網(wǎng)有效。自動協(xié)商的內(nèi)容主要包括雙工模式，運行速率，流量控制等內(nèi)容，一旦協(xié)商通過，鏈路兩端的設備就鎖定在這樣一控制等內(nèi)容，一旦協(xié)商通過，鏈路兩端的設備就鎖定在這樣一種運行模式下，直到重新引導設備或重新插拔電纜。種運行模式下，直到重新引導設備或重新插拔電纜。軟件學院314.7.5 虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)o第二層交換機是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設備，因此，它只能減小碰第二層交換機是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的設備，因此，它只能減小碰撞域，而不能減小廣

34、播域。撞域，而不能減小廣播域。 1、對于目的地址不明確的幀，仍采用廣播形式；、對于目的地址不明確的幀，仍采用廣播形式； 2、而廣播幀則必須采用廣播的形式；、而廣播幀則必須采用廣播的形式； 3、這些廣播導致了巨大的碰撞可能，極大的影響網(wǎng)絡的性能；、這些廣播導致了巨大的碰撞可能，極大的影響網(wǎng)絡的性能； 4、要從根本上改變這種情況，在數(shù)據(jù)鏈路層無能為力；、要從根本上改變這種情況，在數(shù)據(jù)鏈路層無能為力； 5、解決的辦法是減小廣播域，這必須有網(wǎng)絡層參與。、解決的辦法是減小廣播域，這必須有網(wǎng)絡層參與。o在細劃了碰撞域（物理分段）之后，影響網(wǎng)絡性能的將主要是以在細劃了碰撞域（物理分段）之后，影響網(wǎng)絡性能的將

35、主要是以廣播形式傳播的廣播幀。廣播形式傳播的廣播幀。 1、廣播幀突破了碰撞域，在廣播域內(nèi)是封閉的；、廣播幀突破了碰撞域，在廣播域內(nèi)是封閉的； 2、要解決這個性能問題，必須減小廣播幀；、要解決這個性能問題，必須減小廣播幀； 3、減小廣播幀是否會影響到網(wǎng)絡的正常工作呢？、減小廣播幀是否會影響到網(wǎng)絡的正常工作呢？軟件學院321、網(wǎng)絡業(yè)務流量的特點、網(wǎng)絡業(yè)務流量的特點o計算機局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流量從應用的角度大體分為兩種：計算機局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)流量從應用的角度大體分為兩種： 1、在一個相對獨立的范圍內(nèi)傳播的本地流量、在一個相對獨立的范圍內(nèi)傳播的本地流量 2、在各個相對獨立的范圍之間的數(shù)據(jù)流量、在各個相對獨立

36、的范圍之間的數(shù)據(jù)流量o這與組織的各組成部門之間的關系恰好相吻合。這與組織的各組成部門之間的關系恰好相吻合。o一個部門的本地數(shù)據(jù)流量沒有必要，也不應該傳播到其他的部門。一個部門的本地數(shù)據(jù)流量沒有必要，也不應該傳播到其他的部門。o只有部門之間的數(shù)據(jù)流量才在各個部門之間流動。只有部門之間的數(shù)據(jù)流量才在各個部門之間流動。軟件學院332、利用虛擬局域網(wǎng)細化廣播域、利用虛擬局域網(wǎng)細化廣播域o上述的討論給了細劃廣播域的可能。上述的討論給了細劃廣播域的可能。o做如下設想做如下設想: 1、將各個部門劃分為不同的廣播域，則原來的局域網(wǎng)的一個廣、將各個部門劃分為不同的廣播域，則原來的局域網(wǎng)的一個廣播域被劃分成多個小

37、的廣播域；播域被劃分成多個小的廣播域； 2、本地數(shù)據(jù)流量被限制在劃分后的廣播域內(nèi)，性能會大大的改、本地數(shù)據(jù)流量被限制在劃分后的廣播域內(nèi)，性能會大大的改善；善； 3、那么，各個廣播域之間如何通訊呢？、那么，各個廣播域之間如何通訊呢？ （1）由于是廣播域之間的通訊，數(shù)據(jù)鏈路層無能為力；）由于是廣播域之間的通訊，數(shù)據(jù)鏈路層無能為力； （2）各個廣播域事實上是一個獨立的局域網(wǎng)；）各個廣播域事實上是一個獨立的局域網(wǎng)； （3）局域網(wǎng)之間的通訊需要網(wǎng)絡層的設備）局域網(wǎng)之間的通訊需要網(wǎng)絡層的設備-路由器；路由器； （4）利用路由設備在各個廣播域之間進行通訊，將數(shù)據(jù)鏈路層）利用路由設備在各個廣播域之間進行通訊，

38、將數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層的功能融合在一起，產(chǎn)生了第三層交換機。和網(wǎng)絡層的功能融合在一起，產(chǎn)生了第三層交換機。o事實上，實現(xiàn)上述功能的技術就是虛擬局域網(wǎng)。事實上，實現(xiàn)上述功能的技術就是虛擬局域網(wǎng)。o細劃廣播域又稱為邏輯分組。細劃廣播域又稱為邏輯分組。軟件學院343、虛擬局域網(wǎng)劃分原則、虛擬局域網(wǎng)劃分原則o虛擬局域網(wǎng)是由一些局域網(wǎng)物理網(wǎng)段構成的與物理位置無關的邏輯組，而這些網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)是由一些局域網(wǎng)物理網(wǎng)段構成的與物理位置無關的邏輯組，而這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。段具有某些共同的需求。 1、相同的部門；、相同的部門； 2、相同的業(yè)務。、相同的業(yè)務。o虛擬局域網(wǎng)與物理位置無關是指虛擬局域網(wǎng)與物理位置無

39、關是指 1、可以跨越不同的物理范圍劃分虛擬局域網(wǎng)；、可以跨越不同的物理范圍劃分虛擬局域網(wǎng)； 2、虛擬局域網(wǎng)在物理上是、虛擬局域網(wǎng)在物理上是“透明透明”的，所謂的的，所謂的“虛擬虛擬”也正是此含義也正是此含義。軟件學院354、虛擬局域網(wǎng)劃分方法、虛擬局域網(wǎng)劃分方法o 虛擬局域網(wǎng)劃分分為動態(tài)和靜態(tài)兩種虛擬局域網(wǎng)劃分分為動態(tài)和靜態(tài)兩種o 也可以以端口、也可以以端口、MAC地址和地址和IP地址來劃分地址來劃分軟件學院365、虛擬局域網(wǎng)作用、虛擬局域網(wǎng)作用o 細劃了廣播域，減少了碰撞，提高了性能。細劃了廣播域，減少了碰撞，提高了性能。 1、徹底解決了廣播幀的問題；、徹底解決了廣播幀的問題； 2、隔離了廣播幀，避免了廣播風暴的產(chǎn)生，從根、隔離了廣播幀，避免了廣播風暴的產(chǎn)生，從根本上解決了由廣播幀帶來的性能問題；本上解決了由廣播幀帶來的性能問題； 3、提供了一種新的局域網(wǎng)應用組合的方法。、提供了一種新的局域網(wǎng)應用組合的方法。o