計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第6章課件

網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)中山大學(xué)新華學(xué)院周宇文網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)與設(shè)備兩個以上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用一種或多種通信設(shè)備相互連接，構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)增加范圍提高性能可靠性安全2/3/20232在網(wǎng)絡(luò)之間至少提供一條物理的和邏輯的鏈路

在不同網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程間提供路徑選擇和數(shù)據(jù)傳遞提供各用戶使用網(wǎng)絡(luò)的記錄和保持狀態(tài)信息

網(wǎng)絡(luò)互連后對用戶屏蔽網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變,協(xié)調(diào)各個網(wǎng)絡(luò)的不同特性網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)主要解決的問題2/3/20233物理層：中繼器。目的是擴(kuò)大LAN連接范圍。但是中繼器使用的數(shù)量是有限制的鏈路層：網(wǎng)橋。在相同或相似的網(wǎng)絡(luò)之間存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。二層交換機(jī)就是一種網(wǎng)橋。網(wǎng)絡(luò)層：路由器。在不同網(wǎng)絡(luò)之間存儲和轉(zhuǎn)發(fā)分組，提供網(wǎng)絡(luò)層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換。高層：網(wǎng)關(guān)。用來作高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層次2/3/20234網(wǎng)卡（網(wǎng)絡(luò)適配器）主要功能：提供介質(zhì)連接裝置（物理接口）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)緩存的管理提供物理地址實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的管理，包括數(shù)據(jù)封裝與解封：將LLC幀封裝成MAC幀或相反；鏈路管理;實(shí)現(xiàn)MAC子層的協(xié)議。編碼和譯碼2/3/20235網(wǎng)卡類型按接口方式分1.ISA:2.PCI（外圍部件互連）3.PCMCIA4.USB網(wǎng)卡2/3/202365.打印機(jī)網(wǎng)卡6.無線網(wǎng)卡

網(wǎng)卡類型也因傳輸模式（如以太與令牌環(huán)）而異，并與連接器類型有關(guān)2/3/20237本地回路編碼解碼器Codec編碼解碼器Codec用戶設(shè)備用戶設(shè)備ModemModem端局端局長途局?jǐn)?shù)字干線模擬線路（本地回路）模擬線路（本地回路）●絕大多數(shù)為模擬線路●計(jì)算機(jī)間傳輸：以模擬為主，所以信號要經(jīng)過多次變換：數(shù)字→模擬→數(shù)字→模擬→數(shù)字調(diào)制解調(diào)器2/3/20238調(diào)制解調(diào)器的速率目前調(diào)制解調(diào)器的信息傳輸速率已很接近于香農(nóng)的信道容量極限了。要提高信息傳輸速率，只能設(shè)法提高信噪比。在電話的用戶線上，最大的噪聲來自模擬到數(shù)字的模數(shù)轉(zhuǎn)換所帶來的量化噪聲。2/3/20239A2/4A/DA/DD/AD/A數(shù)字信號數(shù)字信號交換機(jī)1交換機(jī)2V.3433.6kb/s調(diào)制解調(diào)器BD/AA/D4/2V.3433.6kb/s調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)生量化噪聲產(chǎn)生量化噪聲產(chǎn)生量化噪聲產(chǎn)生量化噪聲用戶環(huán)路模擬信號用戶環(huán)路模擬信號A2/4A/DA/D交換機(jī)因特網(wǎng)服務(wù)提供者V.9056kb/s調(diào)制解調(diào)器D/AV.9056kb/s調(diào)制解調(diào)器數(shù)字信號數(shù)字信號至因特網(wǎng)（數(shù)字信號）用戶環(huán)路模擬信號僅在此處產(chǎn)生量化噪聲僅在此處產(chǎn)生量化噪聲2/3/202310

數(shù)字信號再生放大器工作在物理層，用于連接兩個同一網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)段無識別對錯的功能，不能用于連接兩個物理層不同的網(wǎng)段，中繼器的引入會產(chǎn)生延遲，不能將網(wǎng)段無限制地延伸中繼器中繼器網(wǎng)線網(wǎng)線同一物理網(wǎng)絡(luò)2/3/202311集線器HUB多端口的中繼器，屬于物理層設(shè)備功能：信號整形和放大盒中總線網(wǎng)絡(luò)物理拓?fù)湫问剑嚎偩€連接—>星形連接集線器的優(yōu)點(diǎn):當(dāng)一個站點(diǎn)發(fā)生故障時，不影響其他站點(diǎn),發(fā)現(xiàn)并隔離故障端口?；旖硬煌瑐鬏斀橘|(zhì)網(wǎng)絡(luò)2/3/202312數(shù)據(jù)端口：工作站或其他設(shè)備與集線器互連上行鏈接端口：連接另一個集線器以構(gòu)成層次結(jié)構(gòu)管理控制臺端口：連接控制臺。查看集線器的管理信息，如負(fù)載或沖突次數(shù)。不是每一種集線器都具有管理控制臺端口。主干網(wǎng)端口：連接網(wǎng)絡(luò)的主干2/3/202313集線器分類獨(dú)立式（Standalone）：固定端口配置，擴(kuò)充時用級連的方法堆疊式（Stackable）：固定配置，用堆疊方法進(jìn)行擴(kuò)充——堆疊連接在一起的HUB在邏輯相當(dāng)于一臺單獨(dú)的HUB，可統(tǒng)一管理模塊化（Module）：又稱機(jī)箱式，由一臺帶有底板、電源的機(jī)箱和若干塊多端口的接口卡（線卡）組成。可靈活按需配置，通過插入不同的插卡滿足需求2/3/202314級聯(lián)一系三系二系主干集線器2/3/202315堆疊和級聯(lián)是多臺交換機(jī)或集線器連接在一起的兩種方式。相同點(diǎn)：主要目的是增加端口密度。不同點(diǎn)：1、級聯(lián)可通過一根雙絞線在任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家的交換機(jī)之間，集線器之間，或交換機(jī)與集線器之間完成。而堆疊只有在自己廠家的設(shè)備之間，且此設(shè)備必須具有堆疊功能才可實(shí)現(xiàn)。2、級聯(lián)只需單做一根雙絞線，堆疊需要專用的堆疊模塊和堆疊線纜。3、交換機(jī)的級聯(lián)在理論上是沒有級聯(lián)個數(shù)限制的，集線器級聯(lián)有個數(shù)限制，且和帶寬的要求不同，而堆疊各個廠家的設(shè)備會標(biāo)明最大堆疊個數(shù)。4、多臺交換機(jī)堆疊在一起，從邏輯上來說，它們屬于同一個設(shè)備。而級聯(lián)的設(shè)備邏輯上是獨(dú)立的，如果想要網(wǎng)管這些設(shè)備，必須依次連接到每個設(shè)備。5、級聯(lián)擴(kuò)展增加連接距離，堆疊擴(kuò)展背板帶寬，不存在瓶頸。2/3/202316連接兩個局域網(wǎng)網(wǎng)段的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，連接相同或相似體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。工作在數(shù)據(jù)鏈路層主要功能:數(shù)據(jù)幀的存儲、過濾和轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù):數(shù)據(jù)幀的MAC地址隔離沖突域：將系統(tǒng)劃分為幾個LAN，每個LAN是沖突域--網(wǎng)絡(luò)微化隔離故障域：檢查到損壞的幀，丟棄網(wǎng)橋2/3/202317TCP報文IP數(shù)據(jù)報MAC幀應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部首部尾部首部鏈路層及以下使用硬件地址硬件地址網(wǎng)絡(luò)層及以上使用IP地址IP地址2/3/202318隔離沖突域:丟棄本網(wǎng)幀網(wǎng)橋BLAN1LAN2b1b2MACPORTAb1Bb1Cb2轉(zhuǎn)發(fā)表ABC2/3/202319從應(yīng)用范圍上劃分

本地網(wǎng)橋：互連兩個相鄰的網(wǎng)段

遠(yuǎn)程網(wǎng)橋：互連距離遠(yuǎn)的局域網(wǎng)主干網(wǎng)橋：構(gòu)成高速網(wǎng)絡(luò)主干從幀轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)角度分為

透明網(wǎng)橋、源路由選擇網(wǎng)橋：MAC層相同的局域網(wǎng)間互連

翻譯網(wǎng)橋和源路由透明網(wǎng)橋：MAC層不同的局域網(wǎng)間互連網(wǎng)橋類型2/3/202320透明網(wǎng)橋主要用于以太網(wǎng)間互連具有自學(xué)習(xí)、幀過濾和轉(zhuǎn)發(fā)等功能通過自學(xué)習(xí)建立轉(zhuǎn)發(fā)表

“透明”：LAN上的站點(diǎn)不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，即網(wǎng)橋?qū)τ诟髡军c(diǎn)來說是不可見的標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.1(D)2/3/202321幀F(xiàn)a步驟1：A向H發(fā)送數(shù)據(jù)幀F(xiàn)a通過學(xué)習(xí)建立地址表先導(dǎo)11HA類型數(shù)據(jù)校驗(yàn)和ABB1B2HGFEDCLAN1LAN2LAN3LAN4b11b12b22b23b24目的地址源地址源主機(jī)目的主機(jī)2/3/202322步驟2：網(wǎng)橋B1擴(kuò)散幀F(xiàn)aB1從b11接收幀F(xiàn)a，從b12向LAN2擴(kuò)散幀F(xiàn)aB1從Fa的SA學(xué)到AABB1B2HGFEDCLAN1LAN2LAN3LAN4b11b12b22b23b24B1Ab11源主機(jī)目的主機(jī)2/3/202323步驟3：網(wǎng)橋B2擴(kuò)散幀F(xiàn)aB1ABB1B2HGFEDCLAN1LAN2LAN3LAN4b11b12b22步驟3：網(wǎng)橋B2擴(kuò)散幀F(xiàn)aB2Ab22源主機(jī)目的主機(jī)b23b242/3/202324步驟4：

H向A回送數(shù)據(jù)幀F(xiàn)h幀F(xiàn)h先導(dǎo)11AH類型數(shù)據(jù)校驗(yàn)和ABB1B2HGFEDCLAN1LAN2LAN3LAN4b11b12b22b23b24目的地址源地址源主機(jī)目的主機(jī)2/3/202325步驟5：網(wǎng)橋B2轉(zhuǎn)發(fā)幀F(xiàn)hB1B2ABB1B2HGFEDCLAN1LAN2LAN3LAN4b11b12b22b23b24Hb24源主機(jī)目的主機(jī)2/3/202326所有站點(diǎn)都工作的地址表主動發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)填入定時刷新，刪除不活動站點(diǎn)ABB1B2HGFEDCLAN1LAN2LAN3LAN4b11b12b22b23b242/3/202327剛接入網(wǎng)絡(luò)所有轉(zhuǎn)發(fā)表為空，不知如何轉(zhuǎn)發(fā)幀記錄每次到達(dá)幀的源地址，及從何端口入--轉(zhuǎn)發(fā)表按轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)幀當(dāng)幀到來時，首先查看轉(zhuǎn)發(fā)表中的目的地址：

(1)源和目的地址在同一網(wǎng)中，將幀過濾掉,不轉(zhuǎn)發(fā)。

(2)不在同一網(wǎng)中，按表中指定端口轉(zhuǎn)發(fā)。

(3)未查到，廣播,按CSMA/CD將接收到的幀轉(zhuǎn)發(fā)給其它所有的端口。自學(xué)習(xí)：網(wǎng)橋在不斷的轉(zhuǎn)發(fā)過程中逐漸建立轉(zhuǎn)發(fā)表2/3/202328網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2LAN1LAN2FF1F21234網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)橋引起的轉(zhuǎn)發(fā)幀循環(huán)現(xiàn)象BA12342/3/202329“樹”：圖論中的概念，連接一個網(wǎng)絡(luò)各點(diǎn)而又不形成閉合回路的子集透明網(wǎng)橋使用一種叫做生成樹的算法互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械囊粋€子集，在這個子集里整個連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在閉合回路，即在任何兩個站之間只有一條路徑，生成樹(SpanningTree)算法目的：避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)幀的循環(huán)現(xiàn)象2/3/202330生成樹算法基本思想:讓網(wǎng)橋彼此之間傳遞特殊的消息---“配置消息”，使它們能計(jì)算生成樹。802.1把這種特殊的消息稱為“配置網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元”或者“配置BPDU”。2/3/202331生成樹算法配置消息中包含足夠信息，以便于網(wǎng)橋可做以下工作：1)在所有LAN的網(wǎng)橋中，選出其中的一個作為根網(wǎng)橋2)計(jì)算出這些網(wǎng)橋自己到這個根網(wǎng)橋的最短路徑。3)網(wǎng)橋選擇一個端口（根端口），這個端口給出的路徑是此網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最短路徑。4)對每一個LAN，從位于其上的網(wǎng)橋中選出一指定網(wǎng)橋。這個網(wǎng)橋必須是離根網(wǎng)橋最近的那個網(wǎng)橋。指定網(wǎng)橋負(fù)責(zé)將其所在LAN上的幀轉(zhuǎn)發(fā)給根網(wǎng)橋。5)選擇那些包含在生成樹上的端口。這些端口由根端口以及此網(wǎng)橋成為指定網(wǎng)橋時所在的端口組成。2/3/202332配置消息網(wǎng)橋發(fā)送一個配置消息到某個端口，消息被連接到這個端口的LAN上其他網(wǎng)橋接收到。配置信息中包括：?根ID：根網(wǎng)橋的ID。?發(fā)送網(wǎng)橋的ID：發(fā)送這個配置信息的網(wǎng)橋的ID。?費(fèi)用：從發(fā)送網(wǎng)橋到根網(wǎng)橋的最小花費(fèi)路徑（最起碼是發(fā)送網(wǎng)橋目前知道的最佳路徑）的費(fèi)用。網(wǎng)橋開始時假定它自己是根網(wǎng)橋，向它的所有端口發(fā)送配置信息，把自己的ID作為根網(wǎng)橋和發(fā)送網(wǎng)橋，費(fèi)用設(shè)為0。網(wǎng)橋不斷地從它的每一個端口接收到配置信息，并且保留每個端口的“最優(yōu)”配置信息2/3/202333比較配置消息根ID發(fā)送者ID費(fèi)用根ID發(fā)送者ID費(fèi)用293515313212353980354080358015353818C1C2C1優(yōu)于C22/3/202334計(jì)算根ID以及到根網(wǎng)橋的費(fèi)用某網(wǎng)橋B,ID為18，從每個端口收到的最優(yōu)配置信息：根ID 費(fèi)用 發(fā)送網(wǎng)橋端口1 12 93 51端口2 12 85 47端口3 81 0 81端口4 15 31 27根ID:12到根網(wǎng)橋的距離:85+1—費(fèi)用最小值根端口:端口2---通過它到達(dá)根網(wǎng)橋的費(fèi)用最少2/3/202335

當(dāng)B確定根以及它到根的距離后，B可確定自己的配置信息，并將與在每個端口收到的最優(yōu)配置信息進(jìn)比較，確定B是否是該端口的指定網(wǎng)橋。

B的配置信息為:128618。B的配置信息優(yōu)于端口1、3和4所收到的配置信息，因而B被認(rèn)為是端口1、3、4上的指定網(wǎng)橋（除非它在這些端口上接收到更優(yōu)的配置信息），并且向這些端口發(fā)送B的配置信息。指定網(wǎng)橋2/3/202336B計(jì)算出根、到根的費(fèi)用、每個端口的指定網(wǎng)橋，確定生成樹上的端口包括：1)

B的根端口:端口2。2)

B為其指定網(wǎng)橋的那些端口:端口1，3和4。

被B選為生成樹上的端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài):通過端口轉(zhuǎn)發(fā)或接收包。其他端口處于阻塞狀態(tài):不從這些端口上接收或轉(zhuǎn)發(fā)包。選擇生成樹的端口2/3/202337示例:網(wǎng)橋BID=9281810411251941315124111112419013端口1端口2端口3端口4端口5根:41

到根的最短距離:13(通過端口3或4)

根端口:4端口4的鄰接網(wǎng)橋ID=111，小于3鄰接網(wǎng)橋ID=315配置信息:411392，優(yōu)于端口1和2收到的配置信息在端口1和2上把自己設(shè)為指定網(wǎng)橋根據(jù)指定網(wǎng)橋ID序號:不優(yōu)于在端口5配置信息:4113902/3/202338網(wǎng)橋BID=9281810411251941315124111112419013端口1端口2端口3端口4端口5

B把端口4（根端口）及端口1、2（網(wǎng)橋B為其指定網(wǎng)橋的端口）做為生成樹上的端口；端口3、5將被設(shè)為阻塞狀態(tài)2/3/202339網(wǎng)橋BID=9281125193151241111129013距離根2/3/202340網(wǎng)橋BID=92811253151241111129013距離根11112/3/202341生成樹算法初始條件：

網(wǎng)橋ID：每個網(wǎng)橋有一個唯一的標(biāo)識符

端口ID：每個網(wǎng)橋的每個端口有一個唯一的標(biāo)識符

路徑代價：每個網(wǎng)橋端口與一個路徑代價聯(lián)系起來，表示通過該端口將數(shù)據(jù)幀傳遞到LAN的代價2/3/202342算法步驟：選擇根網(wǎng)橋：網(wǎng)橋標(biāo)識符最小的網(wǎng)橋決定其他網(wǎng)橋上的根端口：

通過根端口時根網(wǎng)橋到當(dāng)前網(wǎng)橋路徑代價最小。到達(dá)根網(wǎng)橋的最小路徑代價值稱為根路徑代價。決定指定網(wǎng)橋和其指定端口：

指定網(wǎng)橋：每個LAN中提供最小根路徑代價的網(wǎng)橋

指定端口：連接LAN到指定網(wǎng)橋所用的端口2/3/202343B2B1B5B3B4LANYLANWLANX202010R10LANZLANV202010DR101010DDD：指定端口R：根端口RR根網(wǎng)橋DD20示例：運(yùn)行STA算法之前2/3/202344B2B1B5B3B4LANYLANWLANX202010R10LANZLANV202010DR101010DDD：指定網(wǎng)橋R：根端口RR根網(wǎng)橋DD20示例：運(yùn)行STA算法后阻塞阻塞2/3/202345源路由網(wǎng)橋SRB（SourceRoutingBridge）

最早由IBM開發(fā)，提交IEEE802.5為橋接LAN的網(wǎng)橋算法，后作為令牌環(huán)網(wǎng)規(guī)范的一部分主要用于令牌環(huán)網(wǎng)互連源路由選擇算法假定每個發(fā)送站知道所發(fā)送的幀是送往各個目的站的路由當(dāng)送往不同的網(wǎng)段時，就將目的地址高位置1，并在幀頭內(nèi)加入該幀傳送的路由信息2/3/202346源路由情況下：每個網(wǎng)橋賦予一個網(wǎng)橋號每個網(wǎng)絡(luò)賦予一個網(wǎng)絡(luò)號（令牌環(huán)網(wǎng)）環(huán)102網(wǎng)橋1環(huán)103網(wǎng)橋2網(wǎng)橋3環(huán)104網(wǎng)橋4環(huán)1012/3/202347在令牌環(huán)的數(shù)據(jù)幀中，包含RIF（路由信息字段）RIF包含路由---經(jīng)過源路由經(jīng)網(wǎng)橋到達(dá)目的站的路由源站在發(fā)送的數(shù)據(jù)幀加入RIFIEEE802.5令牌環(huán)數(shù)據(jù)幀目的地址源地址RIIRIF數(shù)據(jù)FCSRIF路由控制路由標(biāo)識符（RD）RDRD…環(huán)號網(wǎng)橋號2/3/202348全路由探測（ARE,All-Routes-Explorer）:

源站在不知道目的站路由的情況下首先發(fā)送一個用于探測的廣播幀ARE信息包

，詢問目的站所在網(wǎng)段，探測幀被各個網(wǎng)橋接收并轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)目的站接收到后，便發(fā)一應(yīng)答幀，源站記錄其標(biāo)識，并獲得確切的路由信息

路由發(fā)現(xiàn)2/3/202349B1L1L2L1-B1B2B3B4L3L4BAL1-B1-L2-B2L1-B1L1-B1-L3-B4L1-B3L1-B3-L3-B4L1-B3-L3-B1L1-B3-L3-B1–L2-B22/3/202350主機(jī)必須在多條路由選擇一條，IEEE802.5規(guī)范中對主機(jī)選擇哪條路由未作硬性規(guī)定，只提出建議：最先發(fā)送回應(yīng)答數(shù)據(jù)幀的路由用最小跳數(shù)應(yīng)答的路由上述規(guī)則的各種組合多數(shù)情況下，最先發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)幀的路由被選擇采用多條路由的選擇2/3/202351在多重路由中，ARE信息包產(chǎn)生多余的通信量，信息包到達(dá)目標(biāo)環(huán)時繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)，直到達(dá)到最大的RD數(shù)或網(wǎng)橋自己意識到已在RD中，才不再轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)102網(wǎng)橋1環(huán)103網(wǎng)橋2網(wǎng)橋3環(huán)104網(wǎng)橋4環(huán)101生成樹探測2/3/202352生成樹探測源路由網(wǎng)橋按照生成樹算法進(jìn)行運(yùn)算后，只將STE信息包從指定為“轉(zhuǎn)發(fā)”的端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。保證探測信息包只找到達(dá)到目的地的唯一一條路由。這種方式也可以消除給探測信息包的多重回應(yīng)，使用STE信息包，目的站只收到一個探測信息包，只可能產(chǎn)生一個回應(yīng)。在大型網(wǎng)絡(luò)中，這些回應(yīng)達(dá)到每秒鐘數(shù)千次，所以STE信息包可以大大減少探測信息包所占的信道帶寬2/3/202353源路由透明網(wǎng)橋在有些環(huán)境中，末端節(jié)點(diǎn)可能沒有生成RIF所必須的軟件，在這種情況下，可以用源路由網(wǎng)橋來配置兩種類型的橋接，即源路由橋接和透明橋接，稱為源路由透明網(wǎng)橋（SRT）SRT網(wǎng)橋在工作時利用令牌環(huán)幀報頭中的一個特殊字節(jié)----RII（路由信息）。進(jìn)行RII設(shè)置后，表明在幀中有RIF，這時幀進(jìn)行源路由橋接沒有設(shè)置RII時，SRT網(wǎng)橋?qū)⑦M(jìn)行透明橋接2/3/202354交換機(jī)Switch解決共享信道LAN沖突問題---交換交換機(jī)工作在OSI模型第二層，也有所謂第三層交換機(jī)每個連接到交換機(jī)的設(shè)備都可以獨(dú)享信道各端口間同時形成多數(shù)據(jù)通道，端口間幀傳輸不受CSMA/CD的制約----并行通信系統(tǒng)最大帶寬可以達(dá)到端口帶寬的n倍具有流量控制能力的多端口網(wǎng)橋2/3/202355交換機(jī)的構(gòu)成背板：類似計(jì)算機(jī)中的主板，可以將許多板卡插在上面端口：連接LAN或工作站。邏輯控制單元：自動進(jìn)行源端口到目的端口的動態(tài)連接，實(shí)現(xiàn)類似網(wǎng)橋的功能，并對每個端口的流量進(jìn)行控制交叉陣列：可以實(shí)現(xiàn)每兩個端口之間實(shí)現(xiàn)連接的交叉開關(guān)線路。根據(jù)邏輯控制單元的指令，完成源端口到目的端口的交叉連接。2/3/202356用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng)一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100Mb/s100Mb/s100Mb/s萬維網(wǎng)服務(wù)器電子郵件服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器2/3/202357基于軟件實(shí)現(xiàn)每個橋只能有一個生成樹每個橋通常最多到16個端口橋基于軟件實(shí)現(xiàn)每個橋只能有一個生成樹每個橋通常最多到16個端口橋交換機(jī)橋與交換機(jī)的比較基于硬件實(shí)現(xiàn)(ASIC)每個交換機(jī)可以有多個生成樹有更多的端口2/3/202358交換機(jī)的工作方式交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)幀后，邏輯控制單元根據(jù)目的地址檢查端口地址表，決定從哪一個端口輸出?；镜墓ぷ鞣绞胶途W(wǎng)橋相同。交換機(jī)對于幀的處理有三種方式：存儲轉(zhuǎn)發(fā)（StoreForward）；穿通（CutThough）；無碎片穿通（FragmentFree）。2/3/202359存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Storeandforward）

整個幀完整接收并存儲到緩沖區(qū)，對整個幀進(jìn)行差錯檢驗(yàn)，然后再查表找出目的端口并轉(zhuǎn)發(fā)

?優(yōu)點(diǎn):進(jìn)行差錯校驗(yàn)，錯誤不會擴(kuò)散到目的網(wǎng)段；適用于不同結(jié)構(gòu)、速率網(wǎng)絡(luò)互連。

?缺點(diǎn)：交換延遲比較大穿通轉(zhuǎn)發(fā)（Cut-through）

因?yàn)檗D(zhuǎn)發(fā)僅依賴于目的地址DA，所以只要收到幀的前6個字節(jié)(DA字段)，就可查表找出目的端口并轉(zhuǎn)發(fā)

?優(yōu)點(diǎn)：交換延遲小

?缺點(diǎn)：無法進(jìn)行差錯校驗(yàn)，幀錯誤會擴(kuò)散到目的網(wǎng)段容易丟包，不能連接不同速率和結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)2/3/202360無碎片穿通（Fragmentfreecut-through）

以上兩種方案的折衷。

接收了一幀的前64字節(jié)后，根據(jù)目的地址查詢端口地址表，獲得輸出端口號后，就把幀導(dǎo)向輸出端口，完成端口之間的交換再查表找出目的端口并轉(zhuǎn)發(fā)∵幀出錯的主要原因是沖突，而以太網(wǎng)的幀至少為64B∴＜64字節(jié)的幀必然是沖突造成的幀碎片（錯誤幀)

優(yōu)點(diǎn)：交換速度較快，并且降低了錯誤幀轉(zhuǎn)發(fā)的概率缺點(diǎn)：長度大于64字節(jié)的錯誤幀仍會轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)延時高于直通式2/3/202361直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)檢測到目標(biāo)地址后即轉(zhuǎn)發(fā)幀F(xiàn)rameFrame存貯轉(zhuǎn)發(fā)完整地收到幀并檢查無錯后才轉(zhuǎn)發(fā)FrameFrameFrame片斷轉(zhuǎn)發(fā)(直通轉(zhuǎn)發(fā)的修訂版)—Cat1900的缺省模式交換機(jī)檢測到幀的前64字節(jié)后即轉(zhuǎn)發(fā)2/3/202362三種轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)穿通法轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)，在目的地址之后改進(jìn)型穿通法轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)，在64字節(jié)數(shù)據(jù)之后存儲法轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)，在CRC之后2/3/202363交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的地位LAN核心主干連接設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)中心、數(shù)據(jù)中心等網(wǎng)絡(luò)通信流量高，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度要求高,如圖像處理、視頻流等提高交換機(jī)性能的措施服務(wù)器連接：增加1-2個高速端口(BigPipe)。速度自動協(xié)商：10/100Mbps自適應(yīng)。自動調(diào)整端口速率。虛擬網(wǎng)絡(luò)VLAN：交換機(jī)劃分的VLAN邏輯上完全獨(dú)立，廣播幀不會越過邏輯網(wǎng)絡(luò)邊界。流量控制：為防止緩沖區(qū)溢出，快滿時向到達(dá)端口發(fā)擁塞信號,造成沖突假象使發(fā)送站停止發(fā)送—背壓控制根據(jù)錯誤幀出現(xiàn)概率自動進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)和直通的切換2/3/202364Catalyst1900Catalyst2820Cisco交換機(jī)系列CATALYST1900,2800,2900,3000,3500,4000,5000,6000,850024個10BaseT端口2個100BaseT端口3MB共享存儲器數(shù)據(jù)緩沖區(qū)擁塞控制穿通式或存儲轉(zhuǎn)發(fā)式交換選擇支持1024個MAC地址管理功能VLAN生成樹協(xié)議2/3/202365路由器Router：工作在第三層（網(wǎng)絡(luò)層）在網(wǎng)絡(luò)之間存儲轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)層分組。提供按最佳路由轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)分組。邏輯子網(wǎng)劃分與隔離隔離廣播域網(wǎng)絡(luò)互連：LAN連接WAN所用設(shè)備主要功能：2/3/202366HUBHUB獨(dú)立的沖突域獨(dú)立的沖突域交換機(jī)廣播域交換機(jī)可以分隔沖突域和故障域2/3/202367用路由器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

HUBHUB路由器沖突域2沖突域1路由器可以分隔沖突域和廣播域廣播域廣播域2/3/202368LAN1PC機(jī)WANLAN2R1R2用路由器通過WAN連接兩個LAN一般說來，通過WAN實(shí)現(xiàn)LAN之間的互聯(lián)，路由器是唯一可行的設(shè)備2/3/202369路由器的結(jié)構(gòu)控制部件（CPU、內(nèi)存、OS）路由表協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)接口（LAN、WAN、CONSOLE）2/3/202370路由器工作原理－IP分組的結(jié)構(gòu)IP分組的構(gòu)成：分組頭+數(shù)據(jù)版本V頭長HL標(biāo)識符Identification總長度TLEN服務(wù)類型TOS分片偏移量Offset標(biāo)志Flag生存時間TTL協(xié)議Protocol分組頭校驗(yàn)和Checksum源IP地址目的IP地址IP選項(xiàng)Option填充Pad數(shù)據(jù)：048161924312/3/202371IP地址IP地址是層次化的，與硬件地址無關(guān)的“邏輯”地址Internet網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)子網(wǎng)主機(jī)網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址IP地址

網(wǎng)絡(luò)地址長度:整個互連網(wǎng)中能包括多少個網(wǎng)絡(luò)?

主機(jī)地址長度:每個網(wǎng)絡(luò)中能包括多少個主機(jī)?2/3/202372IP地址與硬件地址TCP報文IP數(shù)據(jù)報MAC幀應(yīng)用層數(shù)據(jù)首部首部尾部首部鏈路層及以下使用硬件地址硬件地址網(wǎng)絡(luò)層及以上使用IP地址IP地址2/3/202373IP地址可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同進(jìn)行分類;IP地址----32bit126個A類網(wǎng)絡(luò),每個A類網(wǎng)主機(jī)地址數(shù)約1600萬0網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址7bit24bit16382個B類網(wǎng)，每個B類網(wǎng)的主機(jī)地址65534個；10網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址14bit16bit2,000,000個C類網(wǎng)，每個C類網(wǎng)主機(jī)地址為254個；110網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址21bit8bit2/3/202374子網(wǎng)掩碼作用：區(qū)分地址中的網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址，劃分子網(wǎng)。缺省的子網(wǎng)掩碼：用于未劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。A類：255.0.0.0B類：255.255.0.0C類：255.255.255.0IP地址10.50.100.200子網(wǎng)掩碼255.0.0.0網(wǎng)絡(luò)地址10.0.0.0與2/3/202375路由器工作原理路由表——用于存放到達(dá)其他網(wǎng)絡(luò)的路由信息。采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方法：交換機(jī):“端口-MAC地址”表，存放端口與目的MAC地址間的關(guān)系，用幀中的目的MAC地址，查表；路由器:“端口-網(wǎng)絡(luò)地址”表，存放端口與目的網(wǎng)絡(luò)地址之間的關(guān)系，接收并緩存IP分組，提取分組中目的IP地址，計(jì)算出其中的網(wǎng)絡(luò)地址，查表。路由表的維護(hù)有兩種基本方式：靜態(tài)路由—由人工預(yù)先設(shè)置好，只適用于小型網(wǎng)絡(luò)動態(tài)路由—路由器運(yùn)行過程中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況自動動態(tài)維護(hù)2/3/202376路由：用下一相鄰路由器的對應(yīng)端口的IP地址來表示。路徑成本/開銷/距離（可選）：用步跳數(shù)來表示，指出到達(dá)某一網(wǎng)絡(luò)所跨越的路由器的個數(shù)

目的網(wǎng)絡(luò)路由(下一站點(diǎn))距離（可選）172.16.0.0202.168.0.010.0.0.0202.168.0.2202.168.0.0直接172.16.0.010.0.0.0ABA的路由表直接172.16.0.1202.168.0.1202.168.0..210.0.0.1001基于路由表的路由選擇2/3/202377注意：路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)發(fā)IP包，所以路由表中存放的是目的網(wǎng)絡(luò)地址，而不是目的主機(jī)地址。類比：郵政局在城市間轉(zhuǎn)發(fā)信件依據(jù)的是城市名。優(yōu)點(diǎn)：路由表小，節(jié)省存儲空間，路由速度快。默認(rèn)路由：沒有找到下一跳路由器，主機(jī)就把IP分組送給一個稱為“缺省網(wǎng)關(guān)（defaultgateway）”的路由器。“缺省網(wǎng)關(guān)”是每臺主機(jī)上的一個配置參數(shù)，它是接在同一個網(wǎng)絡(luò)上的某個路由器端口的IP地址。2/3/202378自治系統(tǒng)(autonomoussystem)因特網(wǎng)將整個互聯(lián)網(wǎng)劃分為許多較小的自治系統(tǒng)AS。一個自治系統(tǒng)是一個互聯(lián)網(wǎng)，其最重要的特點(diǎn)就是自治系統(tǒng)有權(quán)自主地決定在本系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)采用何種路由選擇協(xié)議。一個自治系統(tǒng)內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)都屬于一個行政單位(例如，一個公司，一所大學(xué)，政府的一個部門，等等)來管轄。一個自治系統(tǒng)的所有路由器在本自治系統(tǒng)內(nèi)都必須是連通的。2/3/202379因特網(wǎng)有兩大類路由選擇協(xié)議內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP(InteriorGatewayProtocol)即在一個自治系統(tǒng)內(nèi)部使用的路由選擇協(xié)議。目前這類路由選擇協(xié)議使用得最多，如RIP和OSPF協(xié)議。外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP(ExternalGatewayProtocol)若源站和目的站處在不同的自治系統(tǒng)中，當(dāng)數(shù)據(jù)報傳到一個自治系統(tǒng)的邊界時，就需要使用一種協(xié)議將路由選擇信息傳遞到另一個自治系統(tǒng)中。這樣的協(xié)議就是外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP。在外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議中目前使用最多的是BGP-4。

2/3/202380R1H1H2內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（例如，RIP）自治系統(tǒng)A自治系統(tǒng)B自治系統(tǒng)CIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPIGPEGPEGPEGP內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議IGP（例如，OSPF）外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議EGP（例如，BGP-4）IGPR3R2自治系統(tǒng)和

內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議、外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議2/3/202381CISCO路由器系列700,1000,1600,2500,2600,3600,4000,7200,7500,12000Cisco75002/3/202382Cisco路由器內(nèi)存

ROM:相當(dāng)于PC機(jī)的BIOSFLASH:相當(dāng)于PC機(jī)硬盤,包含IOSDRAM:動態(tài)內(nèi)存NVRAM:配置文件2/3/202383也稱協(xié)議轉(zhuǎn)換器，是在兩個具有不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換的互連設(shè)備，屬于網(wǎng)絡(luò)高層設(shè)備網(wǎng)關(guān)通過重新封裝信息以使它們能夠被另一個系統(tǒng)讀取網(wǎng)關(guān)一般只進(jìn)行一對一轉(zhuǎn)換，或是少數(shù)幾種特定協(xié)議的轉(zhuǎn)換通常由軟件來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行在服務(wù)器或計(jì)算機(jī)上網(wǎng)關(guān)（Gateway）2/3/202384子網(wǎng)間用路由器進(jìn)行連接子網(wǎng)內(nèi)部用網(wǎng)橋或交換機(jī)分為網(wǎng)段網(wǎng)段用集線器連接延長網(wǎng)絡(luò)距離網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的選擇注意：現(xiàn)代交換網(wǎng)絡(luò)中，通常用3層交換機(jī)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部路由傳統(tǒng)路由器通常在網(wǎng)絡(luò)邊界實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接的功能2/3/20