以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)

以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)以太網(wǎng)可以采用多種連接介質(zhì)，包括同軸纜、雙絞線(xiàn)和光纖等。其中雙絞線(xiàn)多用于從主機(jī)到集線(xiàn)器或交換機(jī)的連接，而光纖則主要用于交換機(jī)間的級(jí)聯(lián)和交換機(jī)到路由器間的點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上。同軸纜作為早期的主要連接介質(zhì)已經(jīng)逐漸趨于淘汰。注意區(qū)分雙絞線(xiàn)中的直通線(xiàn)和交叉線(xiàn)兩種連線(xiàn)方法.以下連接應(yīng)使用直通電纜：交換機(jī)到路由器以太網(wǎng)端口計(jì)算機(jī)到交換機(jī)計(jì)算機(jī)到集線(xiàn)器交叉電纜用于直接連接LAN中的下列設(shè)備：交換機(jī)到交換機(jī)交換機(jī)到集線(xiàn)器集線(xiàn)器到集線(xiàn)器路由器到路由器的以太網(wǎng)端口連接計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)到路由器的以太網(wǎng)端口CSMA/CD共享介質(zhì)以太網(wǎng)帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)(CSMA/CD)技術(shù)規(guī)定了多臺(tái)電腦共享一個(gè)通道的方法。這項(xiàng)技術(shù)最早出現(xiàn)在I960年代由夏威夷大學(xué)開(kāi)發(fā)的ALOHAnet，它使用無(wú)線(xiàn)電波為載體。這個(gè)方法要比令牌環(huán)網(wǎng)或者主控制網(wǎng)要簡(jiǎn)單。當(dāng)某臺(tái)電腦要發(fā)送信息時(shí)必須遵守以下規(guī)則：開(kāi)始：如果線(xiàn)路空閑，則啟動(dòng)傳輸，否則轉(zhuǎn)到第4步。發(fā)送：如果檢測(cè)到?jīng)_突，繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)直到達(dá)到最小報(bào)文時(shí)間(保證所有其他轉(zhuǎn)發(fā)器和終端檢測(cè)到?jīng)_突)，再轉(zhuǎn)到第4步。成功傳輸：向更高層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)告發(fā)送成功，退出傳輸模式。線(xiàn)路忙：等待，直到線(xiàn)路空閑線(xiàn)路進(jìn)入空閑狀態(tài)-等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間，轉(zhuǎn)到第1步，除非超過(guò)最大嘗試次數(shù)。超過(guò)最大嘗試傳輸次數(shù)：向更高層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)告發(fā)送失敗，退出傳輸模式。就像在沒(méi)有主持人的座談會(huì)中，所有的參加者都通過(guò)一個(gè)共同的媒介(空氣)來(lái)相互交談。每個(gè)參加者在講話(huà)前，都禮貌地等待別人把話(huà)講完。如果兩個(gè)客人同時(shí)開(kāi)始講話(huà)，那么他們都停下來(lái)，分別隨機(jī)等待一段時(shí)間再開(kāi)始講話(huà)。這時(shí)，如果兩個(gè)參加者等待的時(shí)間不同，沖突就不會(huì)出現(xiàn)。如果傳輸失敗超過(guò)一次，將采用退避指數(shù)增長(zhǎng)時(shí)間的方法(退避的時(shí)間通過(guò)截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法(truncatedbinaryexponentialbackoff)來(lái)實(shí)現(xiàn))。最初的以太網(wǎng)是采用同軸電纜來(lái)連接各個(gè)設(shè)備的。電腦通過(guò)一個(gè)叫做附加單元接口(AttachmentUnitInterface，AUI)的收發(fā)器連接到電纜上。一根簡(jiǎn)單網(wǎng)線(xiàn)對(duì)于一個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)還是很可靠的，對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，某處線(xiàn)路的故障或某個(gè)連接器的故障，都會(huì)造成以太網(wǎng)某個(gè)或多個(gè)網(wǎng)段的不穩(wěn)定。因?yàn)樗械耐ㄐ判盘?hào)都在共用線(xiàn)路上傳輸，即使信息只是發(fā)給其中的一個(gè)終端(destination)，某臺(tái)電腦發(fā)送的消息都將被所有其他電腦接收。在正常情況下，網(wǎng)絡(luò)接口卡會(huì)濾掉不是發(fā)送給自己的信息，接收目標(biāo)地址是自己的信息時(shí)才會(huì)向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求，除非網(wǎng)卡處于混雜模式(Promiscuousmode)。這種"一個(gè)說(shuō)，大家聽(tīng)"的特質(zhì)是共享介質(zhì)以太網(wǎng)在安全上的弱點(diǎn)因?yàn)橐蕴W(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以選擇是否監(jiān)聽(tīng)線(xiàn)路上傳輸?shù)乃行畔?。共享電纜也意味著共享帶寬，所以在某些情況下以太網(wǎng)的速度可能會(huì)非常慢，比如電源故障之后，當(dāng)所有的網(wǎng)絡(luò)終端都重新啟動(dòng)時(shí)。接口的工作模式以太網(wǎng)卡可以工作在兩種模式下：半雙工和全雙工。半雙工：半雙工傳輸模式實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)沖突檢測(cè)。傳統(tǒng)的共享LAN是在半雙工下工作的，在同一時(shí)間只能傳輸單一方向的數(shù)據(jù)。當(dāng)兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生沖突，這會(huì)降低以太網(wǎng)的效率。全雙工：全雙工傳輸是采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，這種安排沒(méi)有沖突，因?yàn)樗鼈兪褂秒p絞線(xiàn)中兩個(gè)獨(dú)立的線(xiàn)路，這等于沒(méi)有安裝新的介質(zhì)就提高了帶寬。例如在上例的車(chē)站間又加了一條并行的鐵軌，同時(shí)可有兩列火車(chē)雙向通行。在全雙工模式下，沖突檢測(cè)電路不可用，因此每個(gè)全雙工連接只用一個(gè)端口，用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的傳輸效率可達(dá)到50%-60%的帶寬，全雙工在兩個(gè)方向上都提供100%的效率。以太網(wǎng)的工作原理以太網(wǎng)采用帶沖突檢測(cè)的載波幀聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)（CSMA/CD）機(jī)制。以太網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)都可以看到在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的所有信息，因此，我們說(shuō)以太網(wǎng)是一種廣播網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)的工作過(guò)程如下：當(dāng)以太網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)要傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，它將按如下步驟進(jìn)行：1、 監(jiān)聽(tīng)信道上是否有信號(hào)在傳輸。如果有的話(huà)，表明信道處于忙狀態(tài)，就繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到信道空閑為止。2、 若沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)到任何信號(hào)，就傳輸數(shù)據(jù)3、 傳輸?shù)臅r(shí)候繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，如發(fā)現(xiàn)沖突則執(zhí)行退避算法，隨機(jī)等待一段時(shí)間后，重新執(zhí)行步驟1（當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，涉及沖突的計(jì)算機(jī)會(huì)發(fā)送會(huì)返回到監(jiān)聽(tīng)信道狀態(tài)。注意：每臺(tái)計(jì)算機(jī)一次只允許發(fā)送一個(gè)包，一個(gè)擁塞序列，以警告所有的節(jié)點(diǎn)）4、 若未發(fā)現(xiàn)沖突則發(fā)送成功，所有計(jì)算機(jī)在試圖再一次發(fā)送數(shù)據(jù)之前，必須在最近一次發(fā)送后等待9.6微秒（以10Mbps運(yùn)行）。幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)幀的概述:以太網(wǎng)的幀是數(shù)據(jù)鏈路層的封裝網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包被加上幀頭和幀尾成為可以被數(shù)據(jù)鏈路層識(shí)別的數(shù)據(jù)幀（成幀）。雖然幀頭和幀尾所用的字節(jié)數(shù)是固定不變的，但依被封裝的數(shù)據(jù)包大小的不同，以太網(wǎng)的長(zhǎng)度也在變化，其范圍是64~1518字節(jié)（不算8字節(jié)的前導(dǎo)字）。沖突/沖突域沖突（Collision）:在以太網(wǎng)中，當(dāng)兩個(gè)數(shù)據(jù)幀同時(shí)被發(fā)到物理傳輸介質(zhì)上，并完全或部分重疊時(shí)，就發(fā)生了數(shù)據(jù)沖突。當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，物理網(wǎng)段上的數(shù)據(jù)都不再有效。沖突域：在同一個(gè)沖突域中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能收到所有被發(fā)送的幀。影響沖突產(chǎn)生的因素：沖突是影響以太網(wǎng)性能的重要因素，由于沖突的存在使得傳統(tǒng)的以太網(wǎng)在負(fù)載超過(guò)40%時(shí)，效率將明顯下降。產(chǎn)生沖突的原因有很多，如同一沖突域中節(jié)點(diǎn)的數(shù)量越多，產(chǎn)生沖突的可能性就越大。此外，諸如數(shù)據(jù)分組的長(zhǎng)度（以太網(wǎng)的最大幀長(zhǎng)度為1518字節(jié)）、網(wǎng)絡(luò)的直徑等因素也會(huì)影響沖突的產(chǎn)生。因此，當(dāng)以太網(wǎng)的規(guī)模增大時(shí)，就必須采取措施來(lái)控制沖突的擴(kuò)散。通常的辦法是使用網(wǎng)橋和交換機(jī)將網(wǎng)絡(luò)分段，將一個(gè)大的沖突域劃分為若干小沖突域。廣播/廣播域廣播：在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，向所有連通的節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息稱(chēng)為廣播。廣播域：網(wǎng)絡(luò)中能接收任何一設(shè)備發(fā)出的廣播幀的所有設(shè)備的集合。廣播和廣播域的區(qū)別：廣播網(wǎng)絡(luò)指網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)都可以收到傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀，不管該幀是否是發(fā)給這些節(jié)點(diǎn)。非目的節(jié)點(diǎn)的主機(jī)雖然收到該數(shù)據(jù)幀但不做處理。廣播是指由廣播幀構(gòu)成的數(shù)據(jù)流量，這些廣播幀以廣播地址（地址的每一位都為’1”）為目的地址，告之網(wǎng)絡(luò)中所有的計(jì)算機(jī)接收此幀并處理它。共享式以太網(wǎng)共享式以太網(wǎng)的典型代表是使用10Base2/10Base5的總線(xiàn)型網(wǎng)絡(luò)和以集線(xiàn)器為核心的星型網(wǎng)絡(luò)。在使用集線(xiàn)器的以太網(wǎng)中，集線(xiàn)器將很多以太網(wǎng)設(shè)備集中到一臺(tái)中心設(shè)備上，這些設(shè)備都連接到集線(xiàn)器中的同一物理總線(xiàn)結(jié)構(gòu)中。從本質(zhì)上講，以集線(xiàn)器為核心的以太網(wǎng)同原先的總線(xiàn)型以太網(wǎng)無(wú)根本區(qū)別。集線(xiàn)器的工作原理：集線(xiàn)器并不處理或檢查其上的通信量，僅通過(guò)將一個(gè)端口接收的信號(hào)重復(fù)分發(fā)給其他端口來(lái)擴(kuò)展物理介質(zhì)。所有連接到集線(xiàn)器的設(shè)備共享同一介質(zhì)，其結(jié)果是它們也共享同一沖突域、廣播和帶寬。因此集線(xiàn)器和它所連接的設(shè)備組成了一個(gè)單一的沖突域。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)廣播信息，集線(xiàn)器會(huì)將這個(gè)廣播傳播給所有同它相連的節(jié)點(diǎn)，因此它也是一個(gè)單一的廣播域。集線(xiàn)器的工作特點(diǎn)：集線(xiàn)器多用于小規(guī)模的以太網(wǎng)，由于集線(xiàn)器一般使用外接電源（有源），對(duì)其接收的信號(hào)有放大處理。在某些場(chǎng)合，集線(xiàn)器也被稱(chēng)為"多端口中繼器"。集線(xiàn)器同中繼器一樣都是工作在物理層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。共享式以太網(wǎng)存在的弊端：由于所有的節(jié)點(diǎn)都接在同一沖突域中，不管一個(gè)幀從哪里來(lái)或到哪里去，所有的節(jié)點(diǎn)都能接受到這個(gè)幀。隨著節(jié)點(diǎn)的增加，大量的沖突將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降。而且集線(xiàn)器同時(shí)只能傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)幀，這意味著集線(xiàn)器所有端口都要共享同一帶寬。交換式以太網(wǎng)交換式結(jié)構(gòu)：在交換式以太網(wǎng)中，交換機(jī)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀中的MAC地址決定數(shù)據(jù)幀應(yīng)發(fā)向交換機(jī)的哪個(gè)端口。因?yàn)槎丝陂g的幀傳輸彼此屏蔽，因此節(jié)點(diǎn)就不擔(dān)心自己發(fā)送的幀在通過(guò)交換機(jī)時(shí)是否會(huì)與其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幀產(chǎn)生沖突。為什么要用交換式網(wǎng)絡(luò)替代共享式網(wǎng)絡(luò)：減少?zèng)_突：交換機(jī)將沖突隔絕在每一個(gè)端口（每個(gè)端口都是一個(gè)沖突域），避免了沖突的擴(kuò)散。提升帶寬：接入交換機(jī)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以使用全部的帶寬，而不是各個(gè)節(jié)點(diǎn)共享帶寬。以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)的工作原理：交換機(jī)根據(jù)收到數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址建立該地址同交換機(jī)端口的映射，并將其寫(xiě)入MAC地址表中。交換機(jī)將數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表進(jìn)行比較，以決定由哪個(gè)端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如數(shù)據(jù)幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，則向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)。這一過(guò)程稱(chēng)之為泛洪（flood）。廣播幀和組播幀向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)的三個(gè)主要功能：學(xué)習(xí)：以太網(wǎng)交換機(jī)了解每一端口相連設(shè)備的MAC地址，并將地址同相應(yīng)的端口映射起來(lái)存放在交換機(jī)緩存中的MAC地址表中。轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時(shí)，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點(diǎn)的端口而不是所有端口（如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口）。消除回路：當(dāng)交換機(jī)包括一個(gè)冗余回路時(shí)，以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)生成樹(shù)協(xié)議避免回路的產(chǎn)生，同時(shí)允許存在后備路徑。交換機(jī)的工作特性:交換機(jī)的每一個(gè)端口所連接的網(wǎng)段都是一個(gè)獨(dú)立的沖突域。交換機(jī)所連接的設(shè)備仍然在同一個(gè)廣播域內(nèi)，也就是說(shuō)，交換機(jī)不隔絕廣播（唯一的例外是在配有VLAN的環(huán)境中）。交換機(jī)依據(jù)幀頭的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因此說(shuō)交換機(jī)是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交換機(jī)的操作模式交換機(jī)處理幀有不同的操作模式：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)：交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)之前必須接收整個(gè)幀，并進(jìn)行檢錯(cuò)，如無(wú)錯(cuò)誤再將這一幀發(fā)向目的地址。幀通過(guò)交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延隨幀長(zhǎng)度的不同而變化。直通式：交換機(jī)只要檢查到幀頭中所包含的目的地址就立即轉(zhuǎn)發(fā)該幀，而無(wú)需等待幀全部的被接收，也不進(jìn)行錯(cuò)誤校驗(yàn)。由于以太網(wǎng)幀頭的長(zhǎng)度總是固定的，因此幀通過(guò)交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延也保持不變。注意：直通式的轉(zhuǎn)發(fā)速度大大快于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式，但可靠性要差一些，因?yàn)榭赡苻D(zhuǎn)發(fā)沖突幀或帶CRC錯(cuò)誤的幀。生成樹(shù)協(xié)議消除回路：在由交換機(jī)構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)中通常設(shè)計(jì)有冗余鏈路和設(shè)備。這種設(shè)計(jì)的目的是防止一個(gè)點(diǎn)的失敗導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能的丟失。雖然冗余設(shè)計(jì)能夠消除單點(diǎn)失敗的問(wèn)題，但也導(dǎo)致了交換回路的產(chǎn)生，它會(huì)導(dǎo)致以下問(wèn)題。廣播風(fēng)暴同一幀的多份拷貝不穩(wěn)定的MAC地址表因此，在交換網(wǎng)絡(luò)中必須有一個(gè)機(jī)制來(lái)阻止回路，而生成樹(shù)協(xié)議（SpanningTreeProtocol）的作用正在于此。生成樹(shù)的工作原理：生成樹(shù)協(xié)議的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1b。運(yùn)行生成樹(shù)算法的網(wǎng)橋/交換機(jī)在規(guī)定的間隔（默認(rèn)2秒）內(nèi)通過(guò)網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）的組播幀與其他交換機(jī)交換配置信息，其工作的過(guò)程如下：通過(guò)比較網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)選取根網(wǎng)橋（給定廣播域內(nèi)只有一個(gè)根網(wǎng)橋）。其余的非根網(wǎng)橋只有一個(gè)通向根交換機(jī)的端口稱(chēng)為根端口。每個(gè)網(wǎng)段只有一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)端口。根交換機(jī)所有的連接端口均為轉(zhuǎn)發(fā)端口。注意：生成樹(shù)協(xié)議在交換機(jī)上一般是默認(rèn)開(kāi)啟的，不經(jīng)人工干預(yù)即可正常工作。但這種自動(dòng)生成的方案可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂讲⒎亲顑?yōu)化。因此，可以通過(guò)人工設(shè)置網(wǎng)橋優(yōu)先級(jí)的方法影響生成樹(shù)的生成結(jié)果。生成樹(shù)的狀態(tài)：運(yùn)行生成樹(shù)協(xié)議的交換機(jī)上的端口，總是處于下面四個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)。在正常操作期間，端口處于轉(zhuǎn)發(fā)或阻塞狀態(tài)。當(dāng)設(shè)備識(shí)別網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化時(shí)，交換機(jī)自動(dòng)進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，在這期間端口暫時(shí)處于監(jiān)聽(tīng)和學(xué)習(xí)狀態(tài)。阻塞：所有端口以阻塞狀態(tài)啟動(dòng)以防止回路。由生成樹(shù)確定哪個(gè)端口轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，處于阻塞狀態(tài)的端口不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)但可接受BPDU。監(jiān)聽(tīng)：不轉(zhuǎn)發(fā)，檢測(cè)BPDU，（臨時(shí)狀態(tài)）。學(xué)習(xí)：不轉(zhuǎn)發(fā)，學(xué)習(xí)MAC地址表（臨時(shí)狀態(tài)）。轉(zhuǎn)發(fā)：端口能轉(zhuǎn)送和接受數(shù)據(jù)。小知識(shí)：實(shí)際上，在真正使用交換機(jī)時(shí)還可能出現(xiàn)一種特殊的端口狀態(tài)-Disable狀態(tài)。這是由于端口故障或由于錯(cuò)誤的交換機(jī)配置而導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突造成的死鎖狀態(tài)。如果并非是端口故障的原因，我們可以通過(guò)交換機(jī)重啟來(lái)解決這一問(wèn)題。生成樹(shù)的重計(jì)算：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變時(shí)，生成樹(shù)協(xié)議重新計(jì)算，以生成新的生成樹(shù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)所有交換機(jī)的端口狀態(tài)變?yōu)檗D(zhuǎn)發(fā)或阻塞時(shí)，意味著重新計(jì)算完畢。這種狀態(tài)稱(chēng)為會(huì)聚(Convergence)。注意：在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變期間，設(shè)備直到生成樹(shù)會(huì)聚才能進(jìn)行通信，這可能會(huì)對(duì)某些應(yīng)用產(chǎn)生影響，因此一般認(rèn)為可以使生成樹(shù)運(yùn)行良好的交換網(wǎng)絡(luò)，不應(yīng)該超過(guò)七層。此外可以通過(guò)一些特殊的交換機(jī)技術(shù)加快會(huì)聚的時(shí)間。網(wǎng)橋網(wǎng)橋概述：依據(jù)幀地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可將數(shù)個(gè)局域網(wǎng)網(wǎng)段連接在一起。網(wǎng)橋可連接相同介質(zhì)的網(wǎng)段也可訪(fǎng)問(wèn)不同介質(zhì)的網(wǎng)段。網(wǎng)橋的主要作用是分害U和減少?zèng)_突。它的工作原理同交換機(jī)類(lèi)似，也是通過(guò)MAC地址表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋主要完成三個(gè)功能：轉(zhuǎn)發(fā)、過(guò)濾數(shù)據(jù)幀；幀格式轉(zhuǎn)換；傳輸速率轉(zhuǎn)換。透明網(wǎng)橋：無(wú)需改動(dòng)設(shè)備的軟硬件配置，即可完成LAN互連的網(wǎng)橋。交換機(jī)可看做多端口透明網(wǎng)橋。路由器的簡(jiǎn)單介紹什么是路由器：路由器是使用一種或者更多度量因素的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它決定網(wǎng)絡(luò)通信能夠通過(guò)的最佳路徑。路由器依據(jù)網(wǎng)絡(luò)層信息將數(shù)據(jù)包從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)前向轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。路由器的功能：隔絕廣播，劃分廣播域通過(guò)路由選擇算法決定最優(yōu)路徑轉(zhuǎn)發(fā)基于三層目的地址的數(shù)據(jù)包其他功能虛擬局域網(wǎng)VLAN網(wǎng)橋/交換機(jī)的本質(zhì)和功能是通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)沖突域提供增強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，然而網(wǎng)橋/交換機(jī)仍是一個(gè)廣播域，一個(gè)廣播數(shù)據(jù)包可被網(wǎng)樹(shù)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)至全網(wǎng)。雖然OSI模型的第三層的路由器提供了廣播域分段，但交換機(jī)也提供了一種稱(chēng)為VLAN的廣播域分段方法。什么是VLAN:一個(gè)VLAN是跨越多個(gè)物理LAN網(wǎng)段的邏輯廣播域，人們?cè)O(shè)計(jì)VLAN來(lái)為工作站提供獨(dú)立的廣播域這些工作站是依據(jù)其功能、項(xiàng)目組或應(yīng)用而不顧其用戶(hù)的物理位置而邏輯分段的。一^個(gè)VLAN二一^廣播域二邏輯網(wǎng)段VLAN的優(yōu)點(diǎn)和安裝特性：VLAN的優(yōu)點(diǎn)：安全性。一個(gè)VLAN里的廣播幀不會(huì)擴(kuò)散到其他VLAN中。網(wǎng)絡(luò)分段。將物理網(wǎng)段按需要?jiǎng)澐殖蓭讉€(gè)邏輯網(wǎng)段靈活性。可將交換端口和連接用戶(hù)邏輯的分成利益團(tuán)體，例如以同一部門(mén)的工作人員，項(xiàng)目小組等多種用戶(hù)組來(lái)分段。典型VLAN的安裝特性：每一個(gè)邏輯網(wǎng)段像一個(gè)獨(dú)立物理網(wǎng)段VLAN能跨越多個(gè)交換機(jī)由主干（Trunk）為多個(gè)VLAN運(yùn)載通信量VLAN如何操作：配置在交換機(jī)上的每一個(gè)VLAN都能執(zhí)行地址學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾和消除回路機(jī)制，就像一個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)橋一樣。VLAN可能包括幾個(gè)端口交換機(jī)通過(guò)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到與發(fā)起端口同一VLAN的目的端口實(shí)現(xiàn)VLAN。通常一個(gè)端口只運(yùn)載它所屬VLAN的通信量。VLAN的成員模式：靜態(tài)：分配給VLAN的端口由管理員靜態(tài)（人工）配置。動(dòng)態(tài)：動(dòng)態(tài)VLAN可基于MAC地址、IP地址等識(shí)別其成員資格。當(dāng)使用MAC地址時(shí)，通常的方式是用VLAN成員資格策略服務(wù)器（VMPS）支持動(dòng)態(tài)VLAN。VMPS包括一個(gè)映射MAC地址到VLAN分配的數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)一個(gè)幀到達(dá)動(dòng)態(tài)端口時(shí)，交換機(jī)根據(jù)幀的源地址查詢(xún)VMPS，獲取相應(yīng)的VLAN分配。注意：雖然VLAN是在交換機(jī)上劃分的，但交換機(jī)是二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，單一的有交換機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)無(wú)法進(jìn)行VLAN間通信的，解決這一問(wèn)題的方法是使用三層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備路由器。路由器可以轉(zhuǎn)發(fā)不同VLAN間的數(shù)據(jù)包，就像它連接了幾個(gè)真實(shí)的物理網(wǎng)段一樣。這時(shí)我們稱(chēng)之為VLAN間路由。高速以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)：快速以太網(wǎng)（FastEthernet）也就是我們常說(shuō)的百兆以太網(wǎng)，它在保持幀格式、MAC（介質(zhì)存取控制）機(jī)制和MTU（最大傳送單元）質(zhì)量的前提下，其速率比10Base-T的以太網(wǎng)增加了10倍。二者之間的相似性使得10Base-T以太網(wǎng)現(xiàn)有的應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)管理工具能夠在快速以太網(wǎng)上使用?？焖僖蕴W(wǎng)是基于擴(kuò)充的IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)千兆以太網(wǎng)：千兆位以太網(wǎng)是一種新型高速局域網(wǎng)，它可以提供1Gbps的通信帶寬，采用和傳統(tǒng)10M、100M以太網(wǎng)同樣的CSMA/CD協(xié)議、幀格式和幀長(zhǎng)，因此可以實(shí)現(xiàn)在原有低速以太網(wǎng)基礎(chǔ)上平滑、連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)。只用于PointtoPoint，連接介質(zhì)以光纖為主，最大傳輸距離已達(dá)到70km，可用于MAN的建設(shè)。由于千兆以太網(wǎng)采用了與傳統(tǒng)以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)完全兼容的技術(shù)規(guī)范，因此千兆以太網(wǎng)除了繼承傳統(tǒng)以太局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)外，還具有升級(jí)平滑、實(shí)施容易、性?xún)r(jià)比高和易管理等優(yōu)點(diǎn)。千兆以太網(wǎng)技術(shù)適用于大中規(guī)模（幾百至上千臺(tái)電腦的網(wǎng)絡(luò)）的園區(qū)網(wǎng)主干，從而實(shí)現(xiàn)千兆主干、百兆交換（或共享）到桌面的主流網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。小知識(shí)：千兆以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)是同舊系統(tǒng)的兼容性好，價(jià)格相對(duì)便宜。在這也是千兆以太網(wǎng)在同ATM的競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的主要原因。小結(jié)當(dāng)今居于主導(dǎo)地位的局域網(wǎng)技術(shù)-以太網(wǎng)。以太網(wǎng)是建立在CSMA/CD機(jī)制上的廣播型網(wǎng)絡(luò)。沖突的產(chǎn)生是限制以太網(wǎng)性能的重要因素，早期的以太網(wǎng)設(shè)備如集線(xiàn)器是物理層設(shè)備，不能隔絕沖突擴(kuò)散，限制了網(wǎng)絡(luò)性能的提高。而交換機(jī)（網(wǎng)橋）做為一種能隔絕沖突的二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，極大的提高了以太網(wǎng)的性能。正逐漸替代集線(xiàn)器成為主流的以太網(wǎng)設(shè)備。然而交換機(jī)（網(wǎng)橋）對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的廣播數(shù)據(jù)流量則不做任何限制，這也影響了網(wǎng)絡(luò)的性能。通過(guò)在交換機(jī)上劃分VLAN和采用三層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備-路由器解決了這一問(wèn)題。以太網(wǎng)做為一種原理簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)同時(shí)又價(jià)格低廉的局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界的主流。而更高性能的快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)的出現(xiàn)更使其成為最有前途的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。為什么叫以太網(wǎng)？以太網(wǎng)這個(gè)名字，起源于一個(gè)科學(xué)假設(shè)：聲音是通過(guò)空氣傳播的，那么光呢？在外太空沒(méi)有空氣光也可以傳播。于是，有人說(shuō)光是通過(guò)一種叫以太的物質(zhì)傳播。后來(lái)，愛(ài)因斯坦證明以太根本就不存在。大家知道，聲音是通過(guò)空氣傳播的，那么光是通過(guò)什么傳播的呢？在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中，物體的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的。比如，地鐵車(chē)廂里面的人看見(jiàn)您在車(chē)廂里原地踏步走，而位于車(chē)廂外面的人卻看見(jiàn)你以120公里每小時(shí)的速度前進(jìn)。但光的運(yùn)動(dòng)并不是這樣，您無(wú)論以什么物體作為參照物，它的運(yùn)動(dòng)速度始終都是299792458米/秒。這個(gè)問(wèn)題困惑了很多科學(xué)家，難道牛頓定律失靈了？一個(gè)來(lái)自瑞士專(zhuān)利局的職員，名叫愛(ài)因斯坦的人在1905年發(fā)表了篇論文，文中提到，無(wú)論觀察者以何種速度運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于他們而言，光的速度是恒久不變的，相對(duì)論便由此誕生了。這簡(jiǎn)單的理念有一些非凡的結(jié)論。可能最著名者莫過(guò)于質(zhì)量和能量的等價(jià)，用愛(ài)因斯坦的方程來(lái)表達(dá)就是E二mc人2（E是能量，m是質(zhì)量，c是光速），以及沒(méi)有任何東西能運(yùn)動(dòng)得比光還快的定律。由于能量和質(zhì)量的等價(jià)，物體由于它的運(yùn)動(dòng)所具的能量應(yīng)該加到它的質(zhì)量上面去。換言之，要加速它將變得更為困難。這個(gè)效應(yīng)只有當(dāng)物體以接近于光速的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)才有實(shí)際的意義。例如，以10%光速運(yùn)動(dòng)的物體的質(zhì)量只比原先增加了0.5%，而以90%光速運(yùn)動(dòng)的物體，其質(zhì)量變得比正常質(zhì)量的2倍還多。當(dāng)一個(gè)物體接近光速時(shí)，它的質(zhì)量上升得越來(lái)越快，它需要越來(lái)越多的能量才能進(jìn)一步加速上去。實(shí)際上它永遠(yuǎn)不可能達(dá)到光速，因?yàn)槟菚r(shí)質(zhì)量會(huì)變成無(wú)限大，而由質(zhì)量能量等價(jià)原理，這就需要無(wú)限大的能量才能做到。由此我們可以看出，世界上根本就不存在以太這種物質(zhì)，因?yàn)楣馑偈怯肋h(yuǎn)恒定不變的，為其找個(gè)運(yùn)動(dòng)參照物是個(gè)笑話(huà)。有鑒于此，以太網(wǎng)的命名也就是一個(gè)笑話(huà)。但以太網(wǎng)并不會(huì)消失，它正隨著人們追求高速度而不斷的進(jìn)行蛻變。以前，只要數(shù)據(jù)鏈路層遵從CSMA/CD協(xié)議通信，那么它就可以被稱(chēng)為以太網(wǎng)，但隨著接入共享網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增加，沖突會(huì)使網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率越來(lái)越低。后來(lái)，交換機(jī)的出現(xiàn)使全雙工以太網(wǎng)得到了更好的實(shí)現(xiàn)。未來(lái)，以太網(wǎng)會(huì)披上光的外衣，飛的更快。技術(shù)總結(jié)千兆以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)是同舊系統(tǒng)的兼容性好，價(jià)格相對(duì)便宜。在這也是千兆以太網(wǎng)在同ATM的競(jìng)爭(zhēng)中獲勝的主要原因。當(dāng)今居于主導(dǎo)地位的局域網(wǎng)技術(shù)-以太網(wǎng)。以太網(wǎng)是建立在以太網(wǎng)CSMA/CD機(jī)制上的廣播型網(wǎng)絡(luò)。沖突的產(chǎn)生是限制以太網(wǎng)性能的重要因素，早期的