6.局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)復(fù)習(xí)課件

6.局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)6.3令牌環(huán)與令牌總線6.4交換式以太網(wǎng)6.5VLAN

6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)局域網(wǎng)(LAN)

從目前的發(fā)展情況來(lái)看，可以分為以下幾類：局域網(wǎng)共享式局域網(wǎng)交換式局域網(wǎng)傳統(tǒng)以太網(wǎng)快速以太網(wǎng)吉比特以太網(wǎng)令牌環(huán)令牌總線FDDIFDDIII交換式以太網(wǎng)ATM虛擬局域網(wǎng)6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)最初是美國(guó)施樂(lè)(Xerox)公司于1975年研制成功的，以曾經(jīng)在歷史上表示傳播電磁波的以太(Ether)來(lái)命名。1980年，施樂(lè)公司與數(shù)字裝備公司(DEC)以及英特爾(Intel)公司合作，聯(lián)合提出了以太網(wǎng)的規(guī)約。1982年修改為第二版規(guī)約，即DIXEthernetV2，成為世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品的規(guī)約，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)后來(lái)就成為IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。物理層MACLLC高層802.1尋址、互連、管理802.2邏輯鏈路控制子層（LLC）802.3CSMA/CD物理層802.4TokenBus物理層802.5TokenRing物理層802.6城域網(wǎng)802.9ISDN802.11無(wú)線局域網(wǎng)802.7寬帶技術(shù)802.8光纖技術(shù)6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展）

傳統(tǒng)以太網(wǎng)的發(fā)展10-Base5

同軸電纜（粗）10-Base2同軸電纜（細(xì)）10-BaseT雙絞線3類(twisted-pair)10-BaseF光纖（Fiber）數(shù)據(jù)率（Mbps）基帶或?qū)拵ase，Broad段最大長(zhǎng)度（百米）或介質(zhì)類型（T，F(xiàn)，X）10

Base

51.10Base-5粗同軸電纜，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)收發(fā)器:發(fā)送/接收,沖突檢測(cè),電氣隔離總線型拓?fù)溆糜诰W(wǎng)絡(luò)骨干連接最大段長(zhǎng)度500米每段最多站點(diǎn)數(shù)100兩站點(diǎn)間最小距離2.5米網(wǎng)絡(luò)最大跨度2.5公里

粗纜VampiretapBNC端子收發(fā)器AUI電纜NIC2.10Base-2細(xì)同軸電纜，可靠性稍差BNCT型接頭連接總線型拓?fù)溆糜谵k公室LAN細(xì)纜BNC接頭NIC每段最大長(zhǎng)度185m每段最多站點(diǎn)數(shù)30兩站點(diǎn)間最短距離0.5m網(wǎng)絡(luò)最大跨度925m網(wǎng)絡(luò)最多5個(gè)段3.10Base-T雙絞線介質(zhì)（UTP）以Hub（集線器）為中心節(jié)點(diǎn)。Hub－多端口轉(zhuǎn)發(fā)器。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星形，邏輯上仍然是總線形。轉(zhuǎn)發(fā)器/中繼器的作用：將信號(hào)放大并整形后再轉(zhuǎn)發(fā)，消除信號(hào)傳輸?shù)氖д婧退p。轉(zhuǎn)發(fā)器/中繼器/HUB——物理層設(shè)備(工作在物理層)。用于小型LAN。NICHUB段最大長(zhǎng)度100m4.10Base-F

使用光纖長(zhǎng)距離連接，最適于建筑物間的連接。星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)鏈路最長(zhǎng)2km6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（以太網(wǎng)的工作原理）以太網(wǎng)的工作原理（廣播式發(fā)送）

最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡(jiǎn)單又可靠。B向

D發(fā)送數(shù)據(jù)CDAE匹配電阻（用來(lái)吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)以太網(wǎng)的廣播式發(fā)送

總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到B發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。由于只有計(jì)算機(jī)D的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有D才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。其他所有的計(jì)算機(jī)（A,C和E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來(lái)。具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（以太網(wǎng)的工作原理）6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）

目前，以太網(wǎng)（Ethernet）的核心技術(shù)是CSMA/CD,即帶有碰撞檢測(cè)的載波探聽(tīng)多路訪問(wèn)方法。CSMA/CDCarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)多點(diǎn)接入許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上，是總線型網(wǎng)絡(luò)。載波監(jiān)聽(tīng)是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)；如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。碰撞檢測(cè)就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小，由信號(hào)電壓擺動(dòng)值的大小來(lái)判斷是否發(fā)生了碰撞。正常發(fā)送時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)都是使用曼徹斯特編碼的信號(hào)；發(fā)生碰撞時(shí)，信號(hào)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。一旦發(fā)生碰撞，就立即停止發(fā)送。6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）為什么會(huì)發(fā)生碰撞？

每個(gè)站點(diǎn)都是在監(jiān)聽(tīng)到信道“空閑”時(shí)才發(fā)送數(shù)據(jù)的，為什么還會(huì)發(fā)生碰撞？根本原因是因?yàn)殡姶挪ㄔ诿襟w上的傳播速度總是有限的。假設(shè)局域網(wǎng)兩端的站A和站B相距1km（電磁波在1km電纜上的傳播時(shí)延約為5s），單程傳播時(shí)延記為τ。6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）1kmABt碰撞t=

B檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)t=

/2發(fā)生碰撞t=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=

B發(fā)送數(shù)據(jù)B檢測(cè)到發(fā)生碰撞t=ABABABt=0A檢測(cè)到信道空閑發(fā)送數(shù)據(jù)ABt=0t=B檢測(cè)到發(fā)生碰撞停止發(fā)送STOPt=2

A檢測(cè)到發(fā)生碰撞STOPAB單程端到端傳播時(shí)延記為

當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽(tīng)到總線是空閑時(shí)，也可能總線并非真正是空閑的。

A向B發(fā)出的信息，要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后才能傳送到B。

B若在A發(fā)送的信息到達(dá)B之前發(fā)送自己的幀(因?yàn)檫@時(shí)B的載波監(jiān)聽(tīng)檢測(cè)不到A所發(fā)送的信息)，則必然要在某個(gè)時(shí)間和A發(fā)送的幀發(fā)生碰撞。碰撞的結(jié)果是兩個(gè)幀都變得無(wú)用。6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）CSMA/CD工作流程先聽(tīng)后發(fā)總線無(wú)信號(hào)才能發(fā)送數(shù)據(jù)邊聽(tīng)邊發(fā)一邊發(fā)送數(shù)據(jù)，一邊監(jiān)測(cè)是否發(fā)生沖突空閑發(fā)送延遲一段時(shí)間后，重新發(fā)送沖突等待并向總線發(fā)送阻塞信號(hào)6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）CSMA/CD的工作過(guò)程可歸納為：先聽(tīng)后發(fā)、邊聽(tīng)邊發(fā)、沖突等待、空閑發(fā)送6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）爭(zhēng)用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過(guò)時(shí)間2（兩倍的端到端往返時(shí)延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時(shí)延2稱為爭(zhēng)用期。經(jīng)過(guò)爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒(méi)有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）

考慮這樣的一種情形：當(dāng)某站正在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，另外兩個(gè)站有數(shù)據(jù)要發(fā)送。這兩個(gè)站進(jìn)行載波監(jiān)聽(tīng)，發(fā)現(xiàn)總線忙，于是就等待；當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)總線變?yōu)榭臻e時(shí)，就立即發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。但這必然再次發(fā)生碰撞；經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)了碰撞，就停止發(fā)送。然后再重新發(fā)送，……，這樣下去，一直不能發(fā)送成功。解決這一問(wèn)題，需要采用所謂的退避算法6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法

①設(shè)K為沖突次數(shù)。發(fā)送一個(gè)新MAC幀時(shí)K=0，每發(fā)生一次沖突，K加1，但K不超過(guò)10，因此，K＝MIN[沖突次數(shù)，10]。②從整數(shù)集合[0，1，…，2K-1]中隨機(jī)選擇一個(gè)整數(shù)r。③根據(jù)r，計(jì)算出退避延遲時(shí)間T=r*t（t=51.2s）。④如果連續(xù)重傳了16次都有沖突，則放棄發(fā)送，并向高層協(xié)議報(bào)告。6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）

以太網(wǎng)取51.2s為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。對(duì)于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64字節(jié)。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，若前64字節(jié)沒(méi)有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）

如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前64字節(jié)之內(nèi)。由于一檢測(cè)到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時(shí)已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于64字節(jié)。以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長(zhǎng)為64字節(jié)，凡長(zhǎng)度小于64字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無(wú)效幀。6.1傳統(tǒng)以太網(wǎng)（CSMA/CD）6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（快速以太網(wǎng)）速率達(dá)到或超過(guò)100Mb/s的以太網(wǎng)稱快速以太網(wǎng)（高速以太網(wǎng)）。100BASE-T以太網(wǎng)在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號(hào)的星型拓?fù)湟蕴W(wǎng)。1993年問(wèn)世的100BASE-T以太網(wǎng)稱為快速以太網(wǎng)（FastEthernet）。100BASE-T的特點(diǎn)用雙絞線（100m）或光纖為介質(zhì)。兼容10Mbps傳統(tǒng)以太網(wǎng)。使用交換機(jī)時(shí)可全雙工工作而無(wú)沖突發(fā)生。因此，CSMA/CD協(xié)議失效。MAC幀格式不變化，保持最短幀長(zhǎng)不變。6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（快速以太網(wǎng)）四種不同的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX使用2對(duì)5類UTP或STP。

100BASE-T4使用4對(duì)UTP3類線或5類線。100BASE-FX使用2根光纖，其中一根用于發(fā)送，另一跟用于接收。100BASE-T2使用2對(duì)3類以上UTP。6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（快速以太網(wǎng)）6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（快速以太網(wǎng)）幾種快速以太網(wǎng)的比較特性100Base-TX100Base-T4100Base-FX100Base-T2傳輸介質(zhì)接頭最長(zhǎng)介質(zhì)段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所需傳輸線數(shù)目發(fā)送線對(duì)數(shù)目集線器數(shù)量全雙工支持信號(hào)編碼方式信號(hào)頻率UTPSTP3類以上UTP單模/多模光纖3類以上UTPRJ-45RJ-45ST,SCRJ-45100m100m2000m100m星型星型星型星型2對(duì)4對(duì)1對(duì)2對(duì)1對(duì)3對(duì)1對(duì)1對(duì)22不支持集線器組網(wǎng)2是不是是4B/5B8B/6T4B/5BPAM5X5125MHz25MHz125MHz25MHz6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（快速以太網(wǎng)）100Mb/s以太網(wǎng)應(yīng)用舉例在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，快速以太網(wǎng)通常采用快速以太網(wǎng)集線器作為中央設(shè)備（100Base-TX)，使用非屏蔽5類雙絞線以星型連接的方式連接網(wǎng)結(jié)點(diǎn)（工作站或服務(wù)器）以及另一個(gè)快速以太網(wǎng)集線器和10Base-T的共享集線器，其連接如圖所示。6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（吉比特以太網(wǎng)）吉比特以太網(wǎng)1996年問(wèn)世。1Gb/s全雙工和半雙工兩種方式工作。在半雙工方式下使用CSMA/CD協(xié)議（全雙工方式不需要使用）。MAC幀格式不改變，最短幀長(zhǎng)不變。雙絞線最大長(zhǎng)度保持100米。與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容。吉比特以太網(wǎng)的物理層1000BASE-X1000BASE-SXSX表示短波長(zhǎng)多模光纖（850nm，傳輸距離550m）1000BASE-LXLX表示長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖（1310nm，傳輸距離550m或5km）1000BASE-CXCX表示銅線（高性能STP，25m）1000BASE-T使用4對(duì)5類或6類UTP，100m6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（吉比特以太網(wǎng)）10吉比特和100吉比特以太網(wǎng)10吉比特以太網(wǎng)2002年問(wèn)世。100吉比特以太網(wǎng)2010年問(wèn)世。與10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太網(wǎng)的幀格式完全相同。100GE只工作在全雙工方式，因此沒(méi)有爭(zhēng)用問(wèn)題，不使用CSMA/CD協(xié)議。6.2快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（吉比特以太網(wǎng)）應(yīng)用6.3令牌環(huán)與令牌總線6.3令牌環(huán)與令牌總線（令牌環(huán)）令牌環(huán)（TokenRing）IBM,1970’s

IEEE802.5普及程度僅次于以太網(wǎng)采用雙絞線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為環(huán)狀信號(hào)采用曼徹斯特編碼6.3令牌環(huán)與令牌總線（令牌環(huán)）MAC機(jī)制和令牌傳遞非爭(zhēng)用型網(wǎng)絡(luò)DeterministicAccess從上游接受幀，傳給下游的計(jì)算機(jī)用MAC地址來(lái)尋址4M/16M6.3令牌環(huán)與令牌總線（令牌環(huán)）令牌傳遞(1)令牌是一種小幀，如果計(jì)算機(jī)沒(méi)有信息要傳遞，它只是將令牌向下傳遞。Page39令牌傳遞(2)如果計(jì)算機(jī)有信息要傳遞，它抓住令牌，將T比特置1，然后將數(shù)據(jù)裝入幀中，向下游的計(jì)算機(jī)傳遞幀。一個(gè)令牌一幀。令牌傳遞(3)源計(jì)算機(jī)檢查幀狀態(tài)，確認(rèn)信息傳遞成功，于是將數(shù)據(jù)從幀中移除，將數(shù)據(jù)幀還原成令牌幀，向下傳遞。TokenRing/802.5的操作舉例AT=0TAT=0TAT=1TDataCTDataCTDataCTDataCData（a）（b）（c）幀循環(huán)一圈后A將數(shù)據(jù)幀回收并放出空令牌A有數(shù)據(jù)要發(fā)送，它抓住空令牌A將令牌修改為數(shù)據(jù)幀，并加掛數(shù)據(jù)T為令牌/數(shù)據(jù)幀標(biāo)志位,若該位為“0”表示令牌,為“1”則表示數(shù)據(jù)幀.令牌總線（TokenBus）IEEE802.4特點(diǎn)：物理上是總線網(wǎng)，邏輯上是令牌網(wǎng)物理層：傳輸媒體為75寬帶同軸電纜，數(shù)據(jù)速率為1Mb/s、5Mb/s或10Mb/s；傳輸機(jī)制為以太網(wǎng)和令牌環(huán)的結(jié)合：物理傳輸采用廣播方式；介質(zhì)訪問(wèn)控制采用令牌方式。 6.3令牌環(huán)與令牌總線（FDDI）

光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI

主要特性如下：使用基于IEEE802.5令牌環(huán)標(biāo)準(zhǔn)的MAC協(xié)議；利用多模光纖進(jìn)行傳輸，并使用有容錯(cuò)能力的雙環(huán)拓?fù)?；?shù)據(jù)率為100Mb/s；1000個(gè)物理連接；最大站間距離為2km(多模光纖)，環(huán)路長(zhǎng)度為100km，即光纖總長(zhǎng)度為200km。6.3令牌環(huán)與令牌總線（FDDI）ABDC主環(huán)次環(huán)ABDCABDCFDDI采取自恢復(fù)措施，用以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性6.4交換式以太網(wǎng)6.4交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)采用了以太網(wǎng)交換機(jī)為核心的技術(shù)。交換機(jī)連接的每個(gè)網(wǎng)段都是一個(gè)獨(dú)立的沖突域，它允許多個(gè)用戶之間同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)占端口帶寬，隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增加，網(wǎng)絡(luò)帶寬也隨之增加，因而交換式以太網(wǎng)從根本上解決了網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題。共享式以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)的工作原理與兩者之間的主要區(qū)別如圖所示。交換式以太網(wǎng)基本概念交換式以太網(wǎng)工作原理交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)是以計(jì)算機(jī)的MAC地址為基礎(chǔ)的。交換機(jī)會(huì)監(jiān)測(cè)發(fā)送到每個(gè)端口的數(shù)據(jù)幀，通過(guò)數(shù)據(jù)幀中的有關(guān)信息（源節(jié)點(diǎn)的MAC地址、目的節(jié)點(diǎn)的MAC地址），就會(huì)得到與每個(gè)端口所連接的節(jié)點(diǎn)MAC地址，并在交換機(jī)的內(nèi)部建立一個(gè)“端口-MAC地址”映射表。建立映射表后，當(dāng)某個(gè)端口接收到數(shù)據(jù)幀后，交換機(jī)會(huì)讀取出該幀中的目的節(jié)點(diǎn)MAC地址，并通過(guò)“端口-MAC地址”的對(duì)照關(guān)系，迅速的將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口。6.4交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)的特點(diǎn)交換式以太網(wǎng)保留了現(xiàn)有以太網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，而不必把現(xiàn)有的設(shè)備淘汰掉。交換機(jī)可以用來(lái)將超載的網(wǎng)絡(luò)分段，或者通過(guò)交換機(jī)的高速端口建立服務(wù)器群或者網(wǎng)絡(luò)的主干，所有這些應(yīng)用都維持現(xiàn)有的設(shè)備不變。6.4交換式以太網(wǎng)Page4914-12月-22交換式以太網(wǎng)的應(yīng)用

1990年問(wèn)世的交換式集線器(switchinghub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個(gè)端口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋，可見(jiàn)交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。6.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）交換機(jī)內(nèi)部都有一張MAC地址表E0/3E0/5E0/7E0/16MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號(hào)M1E0/3M2E0/5M3E0/7M4E0/16PC1PC2PC4PC36.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）最初交換機(jī)的MAC地址表為空MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號(hào)E0/3E0/5E0/7E0/16PC2PC1PC3PC46.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）MAC地址表沒(méi)有記錄，數(shù)據(jù)幀從其它所有端口轉(zhuǎn)發(fā)出去識(shí)別數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，學(xué)習(xí)MAC地址和端口對(duì)應(yīng)關(guān)系MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4目的MAC地址發(fā)送端口號(hào)E0/3E0/5E0/7E0/16M1E0/3PC2PC1PC4PC36.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）通過(guò)MAC地址表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的單點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)MAC地址表的維護(hù)MAC：M1MAC：M2MAC：M3MAC：M4E0/3E0/5E0/7E0/16目的MAC地址發(fā)送端口號(hào)M1E0/3M3E0/7PC1PC4PC3PC26.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）以太網(wǎng)交換機(jī)可以同時(shí)接收多個(gè)端口信息，并可以同時(shí)將這些信息發(fā)向多個(gè)目標(biāo)地址對(duì)應(yīng)的端口。還可以將從一個(gè)端口接收的信息發(fā)向多個(gè)端口。由于每個(gè)端口都有其專用的轉(zhuǎn)發(fā)通道，從而避免了共享式集線器中因共享傳輸通道所造成的沖突。但是，以太網(wǎng)交換機(jī)中沖突依然存在，如果兩個(gè)接收端口都要向同一個(gè)輸出端口轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就形成了沖突。6.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）

對(duì)于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10Mb/s)的N分之一。使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)端口到主機(jī)的帶寬還是10Mb/s，但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對(duì)于擁有N對(duì)端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛镹10Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。6.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）交換機(jī)只適合于用戶數(shù)不太多(不超過(guò)幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過(guò)多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。6.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）廣播風(fēng)暴以太網(wǎng)交換機(jī)采用了基于MAC地址在不同端口之間的轉(zhuǎn)發(fā)，而每一個(gè)端口對(duì)應(yīng)的是一個(gè)以太網(wǎng)的網(wǎng)段，也就是一個(gè)以太網(wǎng)的廣播域，以太網(wǎng)交換機(jī)只轉(zhuǎn)發(fā)不同端口間的通信。但是由于交換機(jī)依賴的是運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)中存在的MAC地址和端口的對(duì)應(yīng)表，所以一旦收到目的地址未知的數(shù)據(jù)包，它將利用廣播的形式來(lái)尋址，其后果就是在一個(gè)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中造成數(shù)據(jù)流量以指數(shù)形式的增長(zhǎng)，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，這種現(xiàn)象也稱為“廣播風(fēng)暴”。6.4交換式以太網(wǎng)（以太網(wǎng)交換機(jī)）6.4交換式以太網(wǎng)（ATM）ATM技術(shù)

ATM技術(shù)問(wèn)世與20世紀(jì)80年代末，提供了新穎的傳輸解決方案，并且是一種綜合多項(xiàng)服務(wù)的技術(shù)。

ATM把不同長(zhǎng)度的信息分割成一個(gè)個(gè)長(zhǎng)度固定的小的數(shù)據(jù)碎片——信元（CELL）來(lái)加以傳送。6.4交換式以太網(wǎng)（ATM）ATM的工作原理

在實(shí)際工作中，當(dāng)ATM網(wǎng)中的一個(gè)工作站（發(fā)送方）主機(jī)要傳送數(shù)據(jù)到另一個(gè)工作站（接收方主機(jī)）時(shí)。發(fā)送方主機(jī)首先將根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求，發(fā)出連接建立請(qǐng)求，ATM交換機(jī)接收到該請(qǐng)求后，將根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況選擇路徑，并構(gòu)造相應(yīng)的路由表。當(dāng)有足夠的可用帶寬時(shí)，ATM交換機(jī)才允許連接，信元到達(dá)ATM交換機(jī)。6.4交換式以太網(wǎng)（ATM）ATM技術(shù)的特點(diǎn)

靈活、可變的帶寬。發(fā)送方對(duì)以本次傳輸所需的服務(wù)質(zhì)量提出要求，ATM交換機(jī)在確認(rèn)有足夠的網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，將批準(zhǔn)這一請(qǐng)求。對(duì)傳輸距離依賴較小。具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，ATM支持的速率可以從25Mbit/S到24Gbit/S。6.5VLAN廣播域（CollisionDomin）廣播是一種信息的傳播方式，指網(wǎng)絡(luò)中的某一設(shè)備同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)中所有的其它設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)所能廣播到的范圍即為廣播域(BroadcastDomain)。通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)局域網(wǎng)就是一個(gè)廣播域。6.5VLAN沖突域（CollisionDomin）沖突域是指發(fā)送數(shù)據(jù)給一個(gè)單一目標(biāo)（單播）所影響的范圍。沖突域大了，有可能導(dǎo)致一連串的沖突，最終導(dǎo)致信號(hào)傳送失敗。中繼器和集線器可以放大信號(hào)，但是它不區(qū)分有效信號(hào)與無(wú)效信號(hào)，因此會(huì)擴(kuò)大沖突域。6.5VLAN6.5VLANVLAN的由來(lái)LAN的特征是所有結(jié)點(diǎn)都能相互直接通信，而不必通過(guò)某種第三層或更高的設(shè)備。這些直接通信是通過(guò)獲取目的對(duì)應(yīng)的MAC地址，然后用單播MAC地址實(shí)現(xiàn)相互通信。下圖表示一個(gè)LAN的范圍6.5VLANVLAN的由來(lái)LAN的特征是所有結(jié)點(diǎn)都能相互直接通信，而不必通過(guò)某種第三層或更高的設(shè)備。這些直接通信是通過(guò)獲取目的對(duì)應(yīng)的MAC地址，然后用單播MAC地址實(shí)現(xiàn)相互通信。下圖表示一個(gè)LAN的范圍6.5VLAN廣播是不可避免、經(jīng)常發(fā)生的事情，只能縮小廣播域以減少?gòu)V播風(fēng)暴對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)?？梢酝ㄟ^(guò)路由器物理上分割廣播域。交換機(jī)只適合于用戶數(shù)不太多(不超過(guò)幾百個(gè))和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時(shí)還會(huì)因傳播過(guò)多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。6.5VLAN6.5VLAN將單一物理以太網(wǎng)劃分成兩個(gè)獨(dú)立的廣播域6.5VLAN受物理區(qū)域限制不能動(dòng)態(tài)分割廣播域6.5VLAN理想的方法是不受物理區(qū)域限制、動(dòng)態(tài)分割廣播域。這種分割廣播域的方法就是VLAN劃分（虛擬局域網(wǎng)）。6.5VLANVLAN（虛擬局域網(wǎng)）：由同一物理以太網(wǎng)中的若干主機(jī)構(gòu)成的邏輯組。一個(gè)VLAN是一個(gè)獨(dú)立廣播域，等同于一個(gè)獨(dú)立的子網(wǎng)。同一VLAN內(nèi)主機(jī)間可以相互直接通信，不同VLAN內(nèi)主機(jī)間不能直接通信，要通信需經(jīng)過(guò)路由器?？梢园讶我庖唤M主機(jī)定義為一個(gè)VLAN。VLAN的劃分不受物理區(qū)域限制，可以動(dòng)態(tài)改變。VLAN建立在交換機(jī)基礎(chǔ)上，由交換機(jī)軟件完成。6.5VLANVLAN的優(yōu)點(diǎn)安全：如果網(wǎng)絡(luò)劃分了VLAN，那么不同的VLAN間的設(shè)備想要相互通信必須通過(guò)一個(gè)三層或三層以上的設(shè)備，這種情況下，可以阻止部分業(yè)務(wù)在VLAN間的流動(dòng)，從而使其安全。降低開銷：如果使用VLAN技術(shù)，在交換機(jī)上端口數(shù)量允許的情況下，所有部分都可以接在一臺(tái)交換機(jī)上，提高靈活性，降低開銷。6.5VLANVLAN的優(yōu)點(diǎn)高性能：通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中劃分VLAN，把一個(gè)大的廣播域分成多個(gè)邏輯工作組，減少邏輯組之間不必要的流量，起到了分割廣播域的作用，減少了廣播風(fēng)暴的可能。6.5VLANVLAN干線VLAN交換機(jī)的主要特點(diǎn)是能夠在單個(gè)交換機(jī)內(nèi)部或多個(gè)交換機(jī)之間支持多個(gè)獨(dú)立的VLAN。在單個(gè)交換機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多個(gè)VLAN，只需把交換機(jī)端口劃分到特定的VLAN中即可實(shí)現(xiàn)端口之間的隔離。那么如何實(shí)現(xiàn)交換機(jī)之間的VLAN呢？6.5VLANVLAN干線可以通過(guò)兩臺(tái)交換機(jī)之間的一根線纜上傳輸多個(gè)VLAN的信息，這根線纜被稱為主干（Trunk）干線不是特殊的線纜，干線也是普通的線纜，主要體現(xiàn)在交換機(jī)端口的配置上。因?yàn)楦删€上要傳輸多個(gè)VLAN信息，因此100MB/S以上的鏈路才支持。6.5VLANVLAN抑制廣播風(fēng)暴對(duì)資源的浪費(fèi)6.5VLANSwitchSwitchSwitchSwitch當(dāng)一個(gè)部門分散在多個(gè)地點(diǎn)時(shí)，廣播域的分割會(huì)給布線帶來(lái)很大困難。但用VLAN可很方便地解決這個(gè)問(wèn)題。1樓2樓3樓VLAN1VLAN2VLAN3財(cái)務(wù)處教務(wù)處科研處6.5VLAN可以把交換機(jī)的端口任意劃分成多個(gè)VLAN，如圖中把一個(gè)9端口的交換機(jī)分成3個(gè)VLAN，每一個(gè)VLAN有3個(gè)端口。6.5VLAN由交換機(jī)構(gòu)成的以太網(wǎng)是一個(gè)廣播域廣播不可避免廣播嚴(yán)重影響帶寬需要分割廣播域技術(shù)廣播域和應(yīng)用相關(guān)動(dòng)態(tài)分割廣播域技術(shù)－VLAN（VLAN技術(shù)的必要性）如何在一個(gè)物理以太網(wǎng)上劃分出多個(gè)VLAN

(VLAN配置機(jī)制）一個(gè)VLAN就是一個(gè)功能獨(dú)立的交換式以太網(wǎng)，解決VLAN內(nèi)終端之間通信問(wèn)題。

交換機(jī)的命令行操作模式主要包括：用戶模式Switch>

特權(quán)模式Switch#全局配置模式Switch(config)#端口模式Switch(config-if)#進(jìn)入特權(quán)模式（en）進(jìn)入全局配置模式（conft）進(jìn)入交換機(jī)端口（intf0/1）返回上級(jí)模式（exit）幫助信息（？）命令自動(dòng)補(bǔ)全（