第2章網(wǎng)絡(luò)工程概論

第2章局域網(wǎng)技術(shù)第2章局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)參考模型以太網(wǎng)的發(fā)展以太網(wǎng)的基本技術(shù)10Mbps以太網(wǎng)100Mbps快速以太網(wǎng)1Gbps快速以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換技術(shù)虛擬局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)藍(lán)牙技術(shù)22.1局域網(wǎng)參考模型局域網(wǎng)參考模型與OSI參考模型的關(guān)系32.1局域網(wǎng)參考模型IEEE802委員會專門研究和制訂有關(guān)局域網(wǎng)的各種標(biāo)準(zhǔn)目前，許多802標(biāo)準(zhǔn)已被修改成為ISO的國際標(biāo)準(zhǔn)最初的IEEE802委員會共有6個分委員會，其編號分別為802.1～802.6，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)分別稱為標(biāo)準(zhǔn)802.1～802.6，但現(xiàn)在已經(jīng)增加到二十幾個分委員會了42.1局域網(wǎng)參考模型部分主要的IEEE

802分委員會802.3―CSMA/CD共享總線網(wǎng)（以太網(wǎng)）802.3U802.4―令牌總線網(wǎng)802.5―令牌環(huán)形網(wǎng)802.6―城域網(wǎng)802.11―無線局域網(wǎng)802.14―交互式電視網(wǎng)（包括CableModem）802.15―無線個人網(wǎng)絡(luò)WPAN（包括藍(lán)牙技術(shù)）802.16―寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)802.20—移動寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)802.22—無線區(qū)域網(wǎng)52.1局域網(wǎng)參考模型6IEEE

802各分委員會的結(jié)構(gòu)802.10可互操作的局域網(wǎng)的安全標(biāo)準(zhǔn)802.1體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連802.2邏輯鏈路控制

LLC802.3CSMA/CDMAC物理層802.4令牌總線MAC物理層802.5令牌環(huán)網(wǎng)MAC物理層802.6城域網(wǎng)MAC物理層802.11無線局域網(wǎng)802.16寬帶無線局域網(wǎng)其他2.1局域網(wǎng)參考模型7LLCPDU和MACPDU的關(guān)系2.2 以太網(wǎng)的發(fā)展1976年，施樂（Xerox）公司設(shè)計了第一個局域網(wǎng)系統(tǒng)，被命名為Ethernet，帶寬為2.94Mbps1980年，DEC、Intel和Xerox聯(lián)合發(fā)表了EthernetVersion2規(guī)范，將帶寬提高到了10Mbps，并正式投入商業(yè)市場1982年12月，IEEE通過了802.3CSMA/CD規(guī)范1990年，推出交換以太網(wǎng)技術(shù)1993年，推出全雙工以太網(wǎng)技術(shù)1995年3月，通過了802.3u，即100Mbps的以太網(wǎng)1998年6月，通過了802.3z，進(jìn)入千兆以太網(wǎng)時代2002年，通過了802.3ae，即10Gbps的以太網(wǎng)2007年，提出了802.3ba，目標(biāo)40Gbps/100Gbps82.3.1媒體訪問控制技術(shù)以太網(wǎng)采用共享媒體方式傳輸數(shù)據(jù)信息，即連接在一個以太網(wǎng)上的所有站點使用公共的傳輸媒體——總線收發(fā)數(shù)據(jù)以太網(wǎng)的媒體訪問控制方式使用了載波偵聽多路訪問/沖突檢測協(xié)議，即CSMA/CD（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）協(xié)議，解決站點對共享總線的訪問CSMA/CD協(xié)議載波偵聽多路訪問沖突檢測92.3.1媒體訪問控制技術(shù)CSMA協(xié)議在采用這種協(xié)議的局域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)幀會在整個總線上傳輸，即以廣播方式傳送數(shù)據(jù)，每個連接在總線上的站點都能收聽到該數(shù)據(jù)幀總線有兩個狀態(tài)：“空閑”和“忙”每個站點在使用總線發(fā)送數(shù)據(jù)幀前首先偵聽網(wǎng)絡(luò)，查問網(wǎng)絡(luò)是否處于“空閑”狀態(tài)，再決定自己發(fā)送幀的時間決定發(fā)送幀時間的算法102.3.1媒體訪問控制技術(shù)CD協(xié)議沖突：發(fā)生兩個以上站點同時使用總線的現(xiàn)象一個站點已經(jīng)在使用總線，其它站點再去使用總線兩個站點同時開始使用總線要求數(shù)據(jù)幀發(fā)送站點在發(fā)送幀的同時要檢測是否產(chǎn)生了沖突一旦發(fā)現(xiàn)沖突，立即停止當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，并發(fā)出一個特殊的沖突信號以通知總線上的其它站點發(fā)生了沖突沖突時間：從數(shù)據(jù)開始發(fā)送到?jīng)_突信號在總線上傳輸給每個站點所花的時間沖突時間決定了網(wǎng)絡(luò)直徑或總線長度112.3.1媒體訪問控制技術(shù)在以太網(wǎng)中，媒體訪問控制采用1-堅持CSMA協(xié)議，同時又作了以下改進(jìn)：幀間隙時間按后退策略延遲發(fā)送，采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法決定需要等待的隨機(jī)時間長度122.3.1媒體訪問控制技術(shù)13CSMA/CD協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)流程2.3.1媒體訪問控制技術(shù)14接收數(shù)據(jù)幀的過程2.3.1媒體訪問控制技術(shù)15沖突時間是站點開始發(fā)送幀時，幀可能發(fā)生沖突所花費時間的上限即在這段時間中，發(fā)送的幀可能會和其他的幀發(fā)生沖突沖突時間的估算沖突時間a的計算公式a＝2S/0.7C＋2Tphy其中：S為A與B之間的距離

C為光速

Tphy為物理層的延遲時間2.3.1媒體訪問控制技術(shù)沖突時間是CSMA/CD機(jī)制中一個重要的參數(shù)，它在發(fā)送幀的過程中起了下面4個作用它是檢測一次沖突所需的最長時間，即超過了該時間，正在向總線上發(fā)送的幀再也不會因遭到?jīng)_突而損壞確定了幀的“最小幀長度”，最小幀長度能保證在網(wǎng)絡(luò)最大跨距范圍內(nèi)，任何站在發(fā)送幀后，都能檢測到可能發(fā)生的沖突決定了在總線上出現(xiàn)的最大幀碎片長度可以作為沖突后幀要重新發(fā)送所需的時間延遲計算的基本單位162.3.2數(shù)據(jù)幀格式數(shù)據(jù)幀是以太網(wǎng)在MAC層的基本傳輸單位由于歷史發(fā)展的原因，實際的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式或者說封裝格式有多種Ethernet-II格式EthernetRaw格式802.3/802.2格式SNAP格式172.3.2數(shù)據(jù)幀格式Ethernet-II格式是指以太網(wǎng)版本2.0的格式與IEEE802.3規(guī)范相互兼容，可直接用在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中18前導(dǎo)碼目的地址(DA)源地址(SA)類型(TYPE)數(shù)據(jù)(DATA)校驗序列(FCS)8B6B6B2B46~1500B4B2.3.2數(shù)據(jù)幀格式IEEE802.3/802.2格式不帶有子網(wǎng)訪問協(xié)議的802.3/802.2格式19前導(dǎo)碼幀首定界符目的地址源地址長度（L）LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(LLCPDU)校驗序列7B1B6B6B2B46~1500B4B2.3.2數(shù)據(jù)幀格式IEEE802.3/802.2格式不帶有子網(wǎng)訪問協(xié)議的802.3/802.2格式20前導(dǎo)碼幀首定界符目的地址源地址長度（L）LLC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(LLCPDU)校驗序列7B1B6B6B2B46~1500B4B前導(dǎo)碼目的地址(DA)源地址(SA)類型(TYPE)數(shù)據(jù)(DATA)校驗序列(FCS)8B6B6B2B46~1500B4B2.3.2數(shù)據(jù)幀格式EthernetII與IEEE802.3兩種幀的兼容性當(dāng)長度字段位置上的值大于最大幀長度（即1518B）時，就認(rèn)為該幀采用EthernetII幀格式，否則就認(rèn)為該幀為IEEE802.3格式實際做法是取0600H（十進(jìn)制1536）作為區(qū)分EthernetII與IEEE802.3兩種幀的界限IP分組的值為0800H212.3.3曼徹斯特編碼技術(shù)物理層編碼需要將幀轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送到傳輸媒體上最常用的物理層編碼方式為不歸零（NRZ）編碼使用兩個不同的電壓電平表示二進(jìn)制位例如：高電平表示“1”，低電平表示“0”NRZ編碼的缺點接收方很難確定一位的開始和結(jié)束，特別是在連續(xù)多位相同是容易混淆，需要同步信號輔助當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中“1”和“0”的個數(shù)不均衡時，會存在直流分量，將影響接收方的正確接收222.3.3曼徹斯特編碼技術(shù)曼徹斯特編碼技術(shù)在每一位時間的中間，信號有一個跳變（“高低”或“低高”）這個跳變既可作為同步信號，也可表示數(shù)據(jù)由高到低的跳變用來表示“1”，由低到高的跳變用來表示“0”也稱為“自同步碼”曼徹斯特編碼的直流分量是固定的，當(dāng)媒體上的信號產(chǎn)生沖突時，直流電平會產(chǎn)生變化，可以用作檢測沖突的依據(jù)232.3.3曼徹斯特編碼技術(shù)241000100111NRZ編碼曼徹斯特編碼2.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類以太網(wǎng)的傳輸媒體粗纜細(xì)纜非屏蔽雙絞線（UTP）屏蔽雙絞線（STP）光纖252.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類10M以太網(wǎng)媒體特性2610BASE-210BASE-510BASE-T10BASE-F10BROAD-36速率(Mbps)1010101010信號傳輸方式基帶基帶基帶基帶寬帶最大網(wǎng)段長度185M500M100M2000M1800M拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型總線型星形星形總線型支持媒體細(xì)同軸電纜粗同軸電纜雙絞線多模光纖同軸電纜連接器BNCDB-15RJ-45STBNC站數(shù)/網(wǎng)段<30<1002（NIC和中繼）2(兩個光中繼)100站點最小間距0.5M2.5M0.5M0.5M0.5M最大網(wǎng)段數(shù)555522.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類10BASE-5以太網(wǎng)終端器：用于對信號進(jìn)行吸收，防止信號在總線的端點產(chǎn)生反射AUI電纜：有15條連接線，采用D型插口和插頭（也稱為DB-15連接器）以半雙工方式工作缺點：網(wǎng)絡(luò)的組建、安裝和維護(hù)不方便，成本也較高272.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類10BASE-2以太網(wǎng)傳輸媒體：RG-8(50Ω)的細(xì)纜連接部件：BNC頭、T型連接器、終端器缺點：可靠性差、排錯困難、不利于維護(hù)282.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)對應(yīng)IEEE802.3i標(biāo)準(zhǔn)傳輸媒體：雙絞線根據(jù)電氣性能指標(biāo)分為7種類型，最為常用的是5類線根據(jù)電纜上是否有屏蔽層分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP）連接器：RJ-45EIA/TIA568AEIA/TIA568BAT&T……291白橙2橙色3白綠4藍(lán)色5白藍(lán)6綠色7白褐8褐色EIA/TIA568B2.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)雙絞線通常只使用1/2（發(fā)送信號）、3/6（接收信號）直通雙絞線通常用于不同類型設(shè)備間互連（如：網(wǎng)卡與集線器）交叉雙絞線通常用于同種類型設(shè)備間互連（如：網(wǎng)卡與網(wǎng)卡）30568B568B直通(平行)雙絞線白橙橙色白綠綠色白橙橙色白綠綠色568B568A交叉雙絞線白橙橙色白綠綠色白橙橙色白綠綠色2.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類10BASE-T雙絞線以太網(wǎng)優(yōu)點：可靠性高、易于安裝和維護(hù)、成本低缺點：在相同的傳輸速率下，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小于同軸電纜312.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類10BASE-F光纖以太網(wǎng)傳輸媒體：光纖優(yōu)點：傳輸距離遠(yuǎn)、速度快、抗干擾性好傳輸點模數(shù)類光纖單模光纖多模光纖折射率分布類光纖322.4.110Mbps以太網(wǎng)的連接種類10BASE-F光纖以太網(wǎng)光纖連接器33SC光纖插頭多用于交換機(jī)和網(wǎng)卡ST光纖插頭多用于光纖配線架LC光纖插頭多用于交換機(jī)和網(wǎng)卡2.4.2集線器集線器（Hub）是局域網(wǎng)的星形連接點可以對經(jīng)過的信號進(jìn)行整形和放大，可以延長網(wǎng)絡(luò)距離，起到中繼器的作用，屬于物理層設(shè)備分類獨立型集線器模塊化集線器堆疊式集線器34集線器(Hub)若主機(jī)1向主機(jī)2發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，盡管兩者在同一網(wǎng)段，但網(wǎng)絡(luò)中的集線器會將會不加選擇地向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)流量，從而引發(fā)廣播風(fēng)暴。集線器不具過濾功能212.4.2集線器中繼器和總線以太網(wǎng)組網(wǎng)規(guī)則（5-4-3-2-1中繼規(guī)則）375個網(wǎng)段4個中繼器3個網(wǎng)段可以連接站點2個網(wǎng)段只用作延伸網(wǎng)絡(luò)距離1個共享以太網(wǎng)，站點總數(shù)小于1024個使用中繼器/集線器的5-4-3-2-1規(guī)則5個網(wǎng)絡(luò)段4個中繼器(或集線器)3個網(wǎng)段為主機(jī)網(wǎng)段2個網(wǎng)段為連接網(wǎng)段1個沖突域.集線器的分類獨立式集線器堆疊式集線器機(jī)箱式集線器8口16口24口2.4.3網(wǎng)卡網(wǎng)卡網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC）網(wǎng)絡(luò)適配器（Ethernetadapter）通常安裝在網(wǎng)絡(luò)站點內(nèi)，負(fù)責(zé)站點和網(wǎng)絡(luò)之間的通信40網(wǎng)卡的基本功能提供與站點主機(jī)的接口電路數(shù)據(jù)緩存器的管理數(shù)據(jù)鏈路控制和管理編碼和譯碼網(wǎng)絡(luò)信息的收發(fā)2.4.3網(wǎng)卡網(wǎng)卡的分類網(wǎng)絡(luò)媒體：細(xì)纜接口、粗纜接口、雙絞線接口、光纖接口總線類型：ISA、EISA、PCI、MCA等數(shù)據(jù)傳輸速率：10M、100M、1000M422.5 100Mbps快速以太網(wǎng)1995年，IEEE通過了100Mbps快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3μ幾乎完全繼承了10M以太網(wǎng)的媒體訪問控制子層使用CSMA/CD協(xié)議幀格式及幀大小也與10M以太網(wǎng)相同可以平滑地從10M以太網(wǎng)過渡到100M快速以太網(wǎng)，節(jié)省了成本432.5.3快速以太網(wǎng)組網(wǎng)快速以太網(wǎng)組網(wǎng)中跨距和中繼器數(shù)量的限制100BASE-TX用UTP直接連接兩個站點，則兩站點間的最大距離仍為100米用UTP通過中繼器連接兩個站點，則兩站點間的中繼器最多不能超過兩個，站點和中繼器的最大距離為100米，中繼器之間的最大距離為5米，因此最大跨距為205米用多模光纖直接連接兩個站點，半雙工和全雙工方式下，最大跨距分別為412米和2000米，使用集線器，因為集線器的延遲使最大跨距縮短為228米442.6.11Gbps以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和分類1998年6月，千兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z獲得批準(zhǔn)1000Base-LX：單?；蚨嗄９饫w為傳輸媒體1000Base-SX：多模光纖為傳輸媒體1000Base-CX：屏蔽銅纜為傳輸媒體1999年6月，1000Base-T標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3ab獲得批準(zhǔn)452.6.11Gbps以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和分類千兆以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)、功能模塊和標(biāo)準(zhǔn)462.6.21Gbps以太網(wǎng)的連接特點47傳輸媒體傳輸距離其它1000Base-LX單模光纖多模光纖62.5/50μmMMF：2-550m10μmSMF：2-5000m光源為長波激光1000Base-SX多模光纖62.5μmMMF：2-270m50μmMMF：2-550m光源為短波激光1000Base-CX短距離屏蔽銅纜(使用2對雙絞線)25m一般用于機(jī)房內(nèi)高速設(shè)備間的連接1000Base-T5類UTP100m在4對雙絞線上實現(xiàn)，每對雙絞線為250Mb/s2.6.510Gbps以太網(wǎng)IEEE802.3ae（2002年6月通過）僅支持全雙工方式采用光纖作為物理傳輸媒體IEEE802.3ak：10GBase-CX42004年2月通過采用4對雙軸銅纜，距離不超過15米IEEE802.3an：10GBase-T2006年6月獲得批準(zhǔn)目標(biāo)：在4對6類UTP上實現(xiàn)，傳輸距離為100m在4對5類UTP上實現(xiàn)，傳輸距離為55-100m48以太網(wǎng)家族(傳統(tǒng))以太網(wǎng)10BASE-510BASE-210BASE-T

快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)萬兆以太網(wǎng)美國Xerox公司于20世紀(jì)70年代初期開始研究，1975年推出。1980年Xerox，DEC與Intel三家公司聯(lián)合提出了以太網(wǎng)規(guī)范。后來的以太網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3參照此標(biāo)準(zhǔn)建立。

共享以太網(wǎng)交換以太網(wǎng)以太網(wǎng)技術(shù)要點10BASE-T遵循IEEE802.3

標(biāo)準(zhǔn)在物理層支持粗同軸電纜、細(xì)同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線、光纖等多種傳輸介質(zhì)

主要的物理層標(biāo)準(zhǔn)包括：10BASE-5、10BASE-2和10BASE-T使用中繼器或集線器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展時必須遵循“5-4-3-2-1”規(guī)則

MAC子層都采用CSMA/CD作為介質(zhì)訪問控制機(jī)制，使用統(tǒng)一的IEEE802.3幀格式所有的10M以太網(wǎng)相互兼容10BASE-T的困難連網(wǎng)計算機(jī)的性能提高高帶寬應(yīng)用的增加C/S模式下對服務(wù)器的集中訪問，易形成服務(wù)器和交換機(jī)的鏈路上的訪問瓶頸。交換以太網(wǎng)與交換以太網(wǎng)互連時，交換機(jī)之間的鏈路也是網(wǎng)絡(luò)上的一個瓶頸。10M10M10M10M10M10M10M10M10M快速以太網(wǎng)100BASE-T由10BASE-T以太網(wǎng)發(fā)展而來，主要解決網(wǎng)絡(luò)帶寬在局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的瓶頸問題。100BASE-X的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3U(1995年頒布）物理層改用4B/5B等編碼，可支持100M的數(shù)據(jù)傳輸速率可支持共享式與交換式兩種使用環(huán)境支持三種物理層標(biāo)準(zhǔn),但取消了對同軸電纜的支持傳統(tǒng)以太網(wǎng)向快速以太網(wǎng)遷移千兆以太網(wǎng)概述需求背景

高帶寬應(yīng)用(多媒體語音、視頻)與高速局域網(wǎng)主干(園區(qū)網(wǎng)絡(luò)主干)對以太網(wǎng)技術(shù)的再次擴(kuò)展，數(shù)據(jù)傳輸率提高至1000Mbps即1Gbps，也稱吉比特以太網(wǎng)。標(biāo)準(zhǔn)包括支持光纖傳輸?shù)腎EEE802.3Z和支持銅纜傳輸?shù)腎EEE802.3ab。快速以太網(wǎng)向千兆以太網(wǎng)遷移100M100M100M100M1000M100M1000M100M100M100M1000M100M1000M千兆位以太網(wǎng)應(yīng)用舉例2萬兆以太網(wǎng)概述需求背景：

以太網(wǎng)的帶寬、傳輸距離、適用范圍能否有所突破以適應(yīng)城域網(wǎng)和高帶寬應(yīng)用的需求？1999年3月，IEEE成立HSSP

2002年正式發(fā)布802.3ae10GE標(biāo)準(zhǔn)再度擴(kuò)展了以太網(wǎng)的帶寬和傳輸距離；使以太網(wǎng)從局域網(wǎng)領(lǐng)域向城域網(wǎng)領(lǐng)域滲透。以太網(wǎng)從10Mb/s到

10Gb/s

的演進(jìn)以太網(wǎng)從10Mb/s到10Gb/s

的演進(jìn)證明了以太網(wǎng)是：可擴(kuò)展的（從10Mb/s到10Gb/s）。靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）。易于安裝。穩(wěn)健性好。2.7以太網(wǎng)交換技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)分為：共享以太網(wǎng)交換以太網(wǎng)共享以太網(wǎng)的缺點21交換以太網(wǎng)以太網(wǎng)交換技術(shù)的出現(xiàn)，為解決共享型以太網(wǎng)的帶寬問題提供了有效的方法Switch62交換機(jī)（Switches）常用交換機(jī)Catalyst局域網(wǎng)交換機(jī)系列Backbone/

wiringclosetModularMultipleLANtechnology獨立臺式堆疊式Catalyst5000系列Catalyst3000系列Catalyst1700Catalyst2900Catalyst2800Catalyst2100Catalyst1600Catalyst1200DesktopWorkgroupStandalone63交換機(jī)（Switches）局域網(wǎng)交換機(jī)交換式局域網(wǎng)1、交換式局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)2、交換機(jī)的工作原理3、交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式4、交換式局域網(wǎng)的特點交換式局域網(wǎng)提出共享式局域網(wǎng)是建立在共享傳輸介質(zhì)；介質(zhì)訪問控制協(xié)議增加了網(wǎng)絡(luò)時延，降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率；因此，為解決網(wǎng)絡(luò)帶寬的問題，人們提出了交換式局域網(wǎng)，用來代替共享式局域網(wǎng)。一、交換式局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)交換式局域網(wǎng)核心部分：局域網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)端口說明：1）專用的10Mb/s端口2）共享10Mb/s端口

以太網(wǎng)交換機(jī)端口之間可以實現(xiàn)多個并發(fā)連接，進(jìn)行多個結(jié)點之間的同時傳輸，增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)性能和服務(wù)質(zhì)量。交換機(jī)的地址映射表交換機(jī)的端口1、5、6分別連接了A、D、E三個結(jié)點，端口3是一個共享端口，通過集線器連接了B、C兩個結(jié)點，交換機(jī)根據(jù)端口的連接狀況建立地址映射表。結(jié)點B要向C：交換機(jī)隔離如果結(jié)點B要向C發(fā)送幀，交換機(jī)發(fā)現(xiàn)它們在同一個端口，因此接收到B的幀后并不轉(zhuǎn)發(fā)，而是丟棄。C與B在同一集線器上，自然能收到B的幀。這樣交換機(jī)隔離了本地信息，避免了網(wǎng)絡(luò)上不必要的數(shù)據(jù)流動。結(jié)點E要向F發(fā)送幀交換機(jī)就在端口6檢查地址映射表，發(fā)現(xiàn)F不在表中，這時，為保證幀的正確傳輸，交換機(jī)向除端口6以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)幀。當(dāng)F發(fā)送應(yīng)答信息或其它幀時，交換機(jī)就很容易獲得F的端口連接信息，并將其增加到地址映射表中，以便以后使用。交換機(jī)采用地址學(xué)習(xí)交換機(jī)是采用地址學(xué)習(xí)的方法來完成地址映射的關(guān)系當(dāng)交換機(jī)接收到結(jié)點A的幀后，便取得發(fā)送A的源地址（即MAC地址），且知道來自哪一個端口，這樣就知道了A的MAC地址和端口號的映射關(guān)系；然后檢查地址映射表，若該A的映射關(guān)系不在地址映射表中，則將其加入，若在但不一樣，則更新。三、交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式交換機(jī)除了盡可能快的建立連接，進(jìn)行通信外，還要進(jìn)行差錯檢測。交換機(jī)通常采用三種幀的交換方式1）直通式交換2）存儲轉(zhuǎn)發(fā)式3）碎片隔離方式（1）直通式（CutThrough）一收到幀中的目的地址，就立即啟動幀的轉(zhuǎn)發(fā)不需要進(jìn)行幀的存儲和幀校驗延遲小、交換快轉(zhuǎn)發(fā)出錯幀浪費了網(wǎng)絡(luò)資源（1）直通式（CutThrough）在各端口間是由縱橫交叉的交換矩陣構(gòu)成。1）優(yōu)點由于不需要存儲，延遲非常小、交換非?？?。2）缺點因為數(shù)據(jù)幀沒有被存儲下來，無法提供錯誤檢測能力，可能把錯誤幀轉(zhuǎn)發(fā)出去。更重要的是由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且容易丟幀。（2）存儲轉(zhuǎn)發(fā)StoreForward把輸入端口的數(shù)據(jù)幀先存儲起來，然后進(jìn)行CRC（循環(huán)冗余碼校驗）校驗，在對錯誤幀處理后才取出數(shù)據(jù)幀的目的地址，通過查找地址映射表找到輸出端口送出幀。

1）數(shù)據(jù)處理時延時大

2）錯誤檢測，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能

3）協(xié)同高速端口與低速端口設(shè)備（3）碎片隔離FragmentFree它在接收到幀的前64個字節(jié)時就對它們進(jìn)行錯誤檢查，若正確，再根據(jù)目的地址轉(zhuǎn)發(fā)整個幀。如果幀小于64字節(jié)，說明是假幀，則丟棄該幀。它的數(shù)據(jù)處理速度比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快，但比直通式稍慢一點。4、交換式局域網(wǎng)的特點（1）獨占信道，獨享帶寬：交換式局域網(wǎng)的總帶寬通常為交換機(jī)各個端口帶寬之和，其隨著用戶數(shù)的增多而增加，即使在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷很重時一般也不會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降。（2）多對結(jié)點之間可以各自同時進(jìn)行通信：共享式局域網(wǎng)中，任何時候只能一個結(jié)點占用信道，而交換式局域網(wǎng)允許接入的多個結(jié)點間同時建立多條鏈路，同時進(jìn)行通信，大大提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率。2.7.3以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)軟件交換結(jié)構(gòu)矩陣交換結(jié)構(gòu)總線交換結(jié)構(gòu)共享存儲器交換結(jié)構(gòu)801軟件交換結(jié)構(gòu)：早期的交換機(jī)產(chǎn)品使用的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴于交換機(jī)中的CPU和RAM等硬件，通過軟件來完成交換機(jī)端口之間的幀轉(zhuǎn)發(fā)共享存儲器結(jié)構(gòu)

共享存儲器結(jié)構(gòu)是總線結(jié)構(gòu)的變形，使用大量的高速RAM來存儲輸入數(shù)據(jù)。各路輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過輸入處理部件進(jìn)入存儲器，輸出處理部件從存儲器中取出數(shù)據(jù)，形成各路輸出信號。存儲器相當(dāng)于數(shù)據(jù)緩沖池。如下圖所示。矩陣結(jié)構(gòu)交換機(jī)又稱為縱橫制交換機(jī)。目前絕大多數(shù)高端交換機(jī)都使用這種交換方式。交換機(jī)的矩陣結(jié)構(gòu)如下圖，由于高速集成電路的發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)易于構(gòu)建高速的交換模塊。3.矩陣結(jié)構(gòu)總線交換結(jié)構(gòu)的特點是：各個模塊共享同一背板總線結(jié)構(gòu)，每個輸入端通過輸入處理部件（輸入邏輯）連接到總線上，每個輸出端通過輸出處理部件（輸出邏輯）連接到總線上。最高速率為2Gbps總線結(jié)構(gòu)交換機(jī)的外部結(jié)構(gòu)交換機(jī)在外形結(jié)構(gòu)上與集線器非常類似多端口Hub交換機(jī)的分類按交換機(jī)交換端口的速度來分10Mb/s交換機(jī)、100Mb/s交換機(jī)、1000Mb/s交換機(jī)和10Gb/s交換機(jī)按交換機(jī)的架構(gòu)來分單臺式交換機(jī)、堆疊式交換機(jī)、模塊式交換機(jī)、刀片交換機(jī)按照網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式來分核心層交換機(jī)、匯聚層交換機(jī)、接入層交換機(jī)根據(jù)OSI參考模型中的層次來進(jìn)行劃分第二層（L2）交換機(jī)、第三層（L3）交換機(jī)、第四層（L4）交換機(jī)862.7.4交換機(jī)組網(wǎng)實例872.7.5交換機(jī)的配置如何訪問交換機(jī)通過交換機(jī)的控制臺端口（ConsolePort）超級終端未對交換機(jī)配置IP地址情況下的惟一訪問方式管理權(quán)限最高的一種訪問方式通過Telnet遠(yuǎn)程登陸交換機(jī)通過Web方式訪問交換機(jī)通過專用的網(wǎng)絡(luò)管理軟件訪問交換機(jī)882.7.5交換機(jī)的配置交換機(jī)管理基礎(chǔ)命令行方式快捷鍵和提示幫助系統(tǒng)存儲空間ROM內(nèi)存Flash存儲器配置文件的保存與下載TFTP（簡單的文件傳輸協(xié)議）89以太網(wǎng)交換機(jī)的配置方式ConsoleTelnetFtpTFtp其中最常用的是Console、TelnetConsole配置以太網(wǎng)交換機(jī)正常工作的條件是網(wǎng)絡(luò)管理員正確配置了交換機(jī)。在設(shè)備初始化或者沒有進(jìn)入其他方式的配置管理準(zhǔn)備時，都只能使用Console口進(jìn)行配置利用Telnet進(jìn)行配置如果用戶已經(jīng)通過console口正確配置以太網(wǎng)交換機(jī)某vlan接口的IP地址，并已指定與PC相連的以太網(wǎng)端口屬于該vlan，這時可以利用Telnet登錄到以太網(wǎng)交換機(jī)，然后對交換機(jī)進(jìn)行配置如果交換機(jī)配置了IP地址，我們就可以在本地或遠(yuǎn)程使用Telnet登陸到交換機(jī)上進(jìn)行配置。首先在系統(tǒng)視圖下使用interfacevlan-interface1命令進(jìn)入vlan接口配置視圖。然后使用ipaddress命令配置IP地址<Quidway>system[Quidway]interface

vlan-interface1[Quidway-VLAN-interface1]ipaddress30（2）配置用戶登陸口令在系統(tǒng)視圖下使用user-interfacevty04進(jìn)入vty

用戶界面視圖，然后使用password命令即可配置用戶登陸口令。[Quidway]user-interfacevty04配置PC與交換機(jī)在同一網(wǎng)段，它的IP地址為，掩碼為。完成上述準(zhǔn)備即可通過Telnet登陸到交換機(jī)進(jìn)行配置。2.8.1虛擬局域網(wǎng)技術(shù)概述97網(wǎng)橋和交換機(jī)只能分割沖突域，不能分割廣播域VLAN技術(shù)可以分割廣播域集線器不具過濾功能21交換機(jī)的地址映射表2.8.1虛擬局域網(wǎng)技術(shù)概述虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)利用交換機(jī)對幀傳輸?shù)目刂颇芰?，在網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上建立多個邏輯網(wǎng)絡(luò)VLAN的劃分可以突破物理位置的限制，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用等因素來進(jìn)行一個VLAN可以被看作一個廣播域，VLAN內(nèi)的站點間可以直接進(jìn)行通信，而不同VLAN內(nèi)的站點則需要借助路由器進(jìn)行通信1002.8.1虛擬局域網(wǎng)技術(shù)概述傳統(tǒng)LAN分段與VLAN分段的比較1012.8.1虛擬局域網(wǎng)技術(shù)概述VLAN的優(yōu)點隔離網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)安全性簡化網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)提高網(wǎng)絡(luò)性能1022.8.2虛擬局域網(wǎng)的交換方式端口交換交換機(jī)上的所有端口劃分成若干個共享式的互相獨立的VLAN幀交換每個端口可以被分配給任何VLAN，即在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中形成了若干個VLAN端口若接收到一個廣播幀，則該幀只能在該端口所屬的VLAN中轉(zhuǎn)發(fā)到其它端口1032.8.4虛擬局域網(wǎng)的劃分方式基于端口的劃分VLAN被理解為交換機(jī)端口的集合VLAN中的端口可以來自不同的交換機(jī)一個端口上的所有計算機(jī)都屬于一個VLAN104基于MAC地址的劃分VLAN是一張MAC清單一個站點改變交換機(jī)端口不改變其VLANVLAN成員策略服務(wù)器VMPS提供MAC地址到VLAN成員關(guān)系的關(guān)聯(lián)基于網(wǎng)絡(luò)層的VLAN相同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的主機(jī)相同端口上的計算機(jī)可屬于不同VLAN2.8.5VLAN的設(shè)計VLAN設(shè)計的幾項原則VLAN的劃分和設(shè)計主要以計算機(jī)所在的部門或計算機(jī)所承擔(dān)的功能為依據(jù)VLAN設(shè)計應(yīng)與IP地址的規(guī)劃相結(jié)合一個VLAN內(nèi)的主機(jī)數(shù)量不宜過多VLAN的劃分不宜太細(xì)1072.8.6交換機(jī)中VLAN的配置VLAN的管理VLAN端口成員的管理多VLAN配置：一個交換機(jī)端口同時成為多個VLAN的成員PVID（PortVLANID）：端口的默認(rèn)VLAN，一個幀進(jìn)入該端口后，該幀頭部中的VID被賦值為PVID108一臺交換機(jī)在配置VLAN之前，交換機(jī)的所有端口默認(rèn)都屬于vlan1。vlan1不用創(chuàng)建，是默認(rèn)的，因此也不能刪除。交換機(jī)的vlan配置<net2>sys<net2>sysnemeswitch1<switch1>vlan2[switch1-vlan2]porte1/0/9toe1/0/11[switch1-vlan2]quit[switch1]vlan3[switch1-vlan3]porte1/0/17toe1/0/19[switch1-vlan3]quit2.9.1數(shù)據(jù)的無線傳輸數(shù)據(jù)的無線傳輸是指利用自由空間的無線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸無線電波頻率在1kHz－幾十GHz間的電磁波頻率分類管制：不能隨意占用，需獲得使用許可證后才能使用非管制：無需申請可以自由使用902~928MHz（UHFISM）2.4~2.5GHz（S-BandISM）5.725~5.875GHz（C-BandISM）1112.9.1數(shù)據(jù)的無線傳輸頻道802.11使用直序擴(kuò)頻技術(shù)把整個頻段(2.4~2.5GHz)劃分為14個頻道，頻道的寬度為5MHz各個國家和地區(qū)實際可以使用的頻道各不相同802.11的信道頻譜帶寬為22MHz，同一區(qū)域內(nèi)的不同信道要有25MHz的間隔才不會發(fā)生干擾1122.9.2無線局域網(wǎng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)無線局域網(wǎng)802.11標(biāo)準(zhǔn)公用的MAC層標(biāo)準(zhǔn)（IEEE802.11）多個速率和技術(shù)各不相同的物理層標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11：2MbpsIEEE802.11b：11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1MbpsIEEE802.11a：54Mbps，與802.11和802.11b不兼容IEEE802.11g：各種速率(1Mbps~54Mbps)，與802.11和802.11b兼容IEEE802.11n：最高速率可到300MbpsIEEE802.11還定義了3種使用不同發(fā)送及接收技術(shù)的物理層：直序擴(kuò)頻技術(shù)（DSSSPHY）、跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FHSSPHY）