南京大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件04-2

1、1,4.4 擴(kuò)展的局域網(wǎng),2,為何要擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò),LAN互連的必要性： 地域限制、負(fù)載問(wèn)題、互通問(wèn)題、安全問(wèn)題 LAN互連的困難： 幀格式不同、傳輸速率不同、最大幀長(zhǎng)不同,3,三種主要的擴(kuò)展手段,中繼器/HUB 在物理層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián) 網(wǎng)橋 在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián) 路由器 在網(wǎng)絡(luò)層上實(shí)現(xiàn)互聯(lián),4,4.4.1 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng),使用轉(zhuǎn)發(fā)器和集線器,5,在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：一是能跨組通信；二是擴(kuò)大了可覆蓋的地理范圍。 缺點(diǎn)：一是碰撞的區(qū)域大了，總的吞吐量受到限制；二是互連受以太網(wǎng)技術(shù)的限制。,6,4.4.2 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)一.網(wǎng)橋的工作原理,網(wǎng)橋在數(shù)據(jù)鏈路層上實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互連； 網(wǎng)橋

2、能夠互連兩個(gè)采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)與不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)； 網(wǎng)橋以接收、存儲(chǔ)、地址過(guò)濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)互連的網(wǎng)絡(luò)之間的通信； 網(wǎng)橋需要互連的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上采用相同的協(xié)議； 網(wǎng)橋可以分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信量，有利于改善互連網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性。,7,網(wǎng)橋的工作過(guò)程,8,網(wǎng)橋幀的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程,9,網(wǎng)橋的層次結(jié)構(gòu),10,用網(wǎng)橋進(jìn)行LAN擴(kuò)展的缺點(diǎn),時(shí)延增加 沒(méi)有流量控制功能，重載時(shí)會(huì)丟失幀 不能防止廣播風(fēng)暴（廣播消息仍會(huì)泛濫到網(wǎng)橋所連接的各個(gè)網(wǎng)段）,11,透明網(wǎng)橋（transparent bridge） 源路由選擇網(wǎng)橋（source routing bridge）,二.網(wǎng)橋的分類,1

3、2,1.透明網(wǎng)橋的主要特點(diǎn),透明網(wǎng)橋由各個(gè)網(wǎng)橋自己來(lái)決定路由選擇，局域網(wǎng)上的各結(jié)點(diǎn)不負(fù)責(zé)路由選擇，網(wǎng)橋?qū)τ诨ミB局域網(wǎng)的各結(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)是“透明”的； 透明網(wǎng)橋一般用在兩個(gè)使用同樣的MAC層協(xié)議的網(wǎng)段之間的互連。例如連接兩個(gè)Ethernet網(wǎng)段，或兩個(gè)令牌環(huán)網(wǎng)； 透明網(wǎng)橋的最大優(yōu)點(diǎn)是容易安裝，是一種即插即用設(shè)備。,13,支撐樹(shù)（spanning tree）算法,網(wǎng)橋互聯(lián)的環(huán)狀結(jié)構(gòu),14,從拓?fù)鋱D到支撐樹(shù),15,2.源路由選擇網(wǎng)橋,源路由選擇網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇，發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中； 源結(jié)點(diǎn)以廣播方式向目的結(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)用于探測(cè)的發(fā)現(xiàn)幀，從而獲得一個(gè)最佳路由。,16,網(wǎng)橋與

4、廣播風(fēng)暴,網(wǎng)橋“盲目地”廣播會(huì)使網(wǎng)絡(luò)無(wú)用的通信量劇增，造成“廣播風(fēng)暴”,17,三. 多端口網(wǎng)橋與第二層交換,網(wǎng)橋與交換機(jī)都是工作在數(shù)據(jù)鏈路層，交換機(jī)可以認(rèn)為是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋 ； 交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層，完成幀的轉(zhuǎn)發(fā) ； 交換機(jī)采用基于硬件的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，其交換時(shí)延可以減少到s量級(jí) ； 由于交換機(jī)完成幀一級(jí)的交換，它是工作在數(shù)據(jù)鏈路層，因此也叫做第二層交換機(jī)。,18,4.5 虛擬局域網(wǎng),19,4.5.1 虛擬局域網(wǎng)的概念,虛擬網(wǎng)絡(luò)建立在局域網(wǎng)交換機(jī)之上； 以軟件方式實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯工作組的劃分與管理，邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)組成不受物理位置的限制； 一個(gè)邏輯工作組的結(jié)點(diǎn)可以分布在不同的物理網(wǎng)段上，但它們之間的通

5、信就像在同一個(gè)物理網(wǎng)段上一樣。,20,虛擬局域網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu),21,虛擬局域網(wǎng)的組網(wǎng)方法,用交換機(jī)端口號(hào)定義虛擬局域網(wǎng) 用 MAC地址定義虛擬局域網(wǎng) 用網(wǎng)絡(luò)層地址定義虛擬局域網(wǎng) IP廣播組虛擬局域網(wǎng),22,用交換機(jī)端口號(hào)定義虛擬局域網(wǎng),23,虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn),方便網(wǎng)絡(luò)用戶管理 減少網(wǎng)絡(luò)管理開(kāi)銷 提供更好的安全性 改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量,24,4.6 高速以太網(wǎng),25,高速局域網(wǎng)的研究方法,第一種方案：提高Ethernet的數(shù)據(jù)傳輸速率：10Mb/s100Mb/s10Gb/s ； 第二種方案：將一個(gè)大型局域網(wǎng)劃分成多個(gè)用網(wǎng)橋或路由器互連的子網(wǎng)，導(dǎo)致了局域網(wǎng)互連技術(shù)的發(fā)展； 第三種方案：將“共享

6、介質(zhì)方式”改為“交換方式”，導(dǎo)致了“交換式局域網(wǎng)”技術(shù)的發(fā)展。,26,交換式局域網(wǎng),并發(fā)連接 S = N10Mb/s,27,4.6.1 100BASE-T以太網(wǎng),Fast Ethernet的傳輸速率比普通Ethernet快10倍，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到了100Mb/s，每個(gè)比特的發(fā)送時(shí)間由100ns降低到了10ns； Fast Ethernet保留著傳統(tǒng)的幀格式、介質(zhì)訪問(wèn)控制方法與組網(wǎng)方法； 1995年9月，IEEE 802委員會(huì)正式批準(zhǔn)了Fast Ethernet標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.3u。,28,Fast Ethernet的協(xié)議結(jié)構(gòu),29,4.6.2 千兆以太網(wǎng),30,千兆以太網(wǎng)工作在半雙工時(shí)如

7、何降低碰撞發(fā)生,利用載波延伸(carrier extension)增加幀長(zhǎng)，以減小a,31,千兆以太網(wǎng)工作在半雙工時(shí)如何降低碰撞發(fā)生,分組突發(fā) (packet bursting)，連續(xù)發(fā)送多個(gè)短幀，形成一串分組突發(fā),32,4.6.3 10吉比特以太網(wǎng),10Gb/s Ethernet的幀格式與10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s Ethernet相同； 10Gb/s Ethernet保留了802.3標(biāo)準(zhǔn)對(duì)Ethernet最小幀長(zhǎng)度和最大幀長(zhǎng)度的規(guī)定 ； 10Gb/s Ethernet的傳輸介質(zhì)只使用光纖； 10Gb/s Ethernet只工作在全雙工方式，因此不存在爭(zhēng)用問(wèn)題 。,33,10Gb/s Ethernet的物理層協(xié)議,局域網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn) 一個(gè)10Gb/s Ethernet交換機(jī)可以支持10個(gè)Gigabit Ethernet網(wǎng)端口。 可選的廣域網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn) 廣域網(wǎng)物理層符合光纖通道技術(shù)速率體的SONET/SDH的OC-192/STM-64的標(biāo)準(zhǔn)。,34,4.7 無(wú)線局域網(wǎng),35,無(wú)線局域網(wǎng)的應(yīng)用,作為傳統(tǒng)局域網(wǎng)的擴(kuò)充 建筑物之間的互連