以太網(wǎng)ppt課件.ppt

1、以太網(wǎng),1,以太網(wǎng)(Ethernet),占統(tǒng)治地位的有線LAN技術(shù): 率先廣泛使用的LAN技術(shù) 比令牌LAN和ATM等更簡(jiǎn)單、便宜 在速率競(jìng)賽中取勝: 10 Mbps 10 Gbps,Metcalfe的以太網(wǎng)草圖,以太網(wǎng)的工作原理,1. 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) DIX Ethernet V2 是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網(wǎng)簡(jiǎn)稱為“以太網(wǎng)”。 嚴(yán)格說來(lái)，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng),數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層,為了

2、使數(shù)據(jù)鏈路層能更好地適應(yīng)多種局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，802 委員會(huì)就將局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層拆成兩個(gè)子層： 邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層 媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。 與接入到傳輸媒體有關(guān)的內(nèi)容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無(wú)關(guān)，不管采用何種協(xié)議的局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層來(lái)說都是透明的,局域網(wǎng)對(duì) LLC 子層是透明的,局 域 網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)層,物理層,站點(diǎn) 1,網(wǎng)絡(luò)層,物理層,數(shù)據(jù) 鏈路層,站點(diǎn) 2,LLC 子層看不見 下面的局域網(wǎng),以后一般不考慮 LLC 子層,由于TCP/IP 體系經(jīng)常使用的局域網(wǎng)是 DIX

3、Ethernet V2 而不是 802.3 標(biāo)準(zhǔn)中的幾種局域網(wǎng)，因此現(xiàn)在 802 委員會(huì)制定的邏輯鏈路控制子層 LLC（即 802.2 標(biāo)準(zhǔn)）的作用已經(jīng)不大了。 很多廠商生產(chǎn)的網(wǎng)卡上就僅裝有 MAC 協(xié)議而沒有 LLC 協(xié)議。,2. 網(wǎng)卡的作用,網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。,網(wǎng)卡的功能,進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。 數(shù)據(jù)的封裝與解封 發(fā)送時(shí)將上一層交下來(lái)的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層?編碼與譯碼 即曼徹斯特編碼與譯碼。 鏈路管理

4、 主要是 CSMA/CD 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)。,計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡和局域網(wǎng)進(jìn)行通信,CPU,高 速 緩 存,存儲(chǔ)器,I/O 總線,計(jì)算機(jī),至局域網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)接口卡 （網(wǎng)卡）,串行通信,并行通信,計(jì)算機(jī)通過適配器和局域網(wǎng)進(jìn)行通信,硬件地址,至局域網(wǎng),適配器 （網(wǎng)卡）,串行通信,CPU 和 存儲(chǔ)器,生成發(fā)送的數(shù)據(jù) 處理收到的數(shù)據(jù),把幀發(fā)送到局域網(wǎng) 從局域網(wǎng)接收幀,計(jì)算機(jī),IP 地址,并行 通信,MAC地址,在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，或 MAC 地址。 通常用6字節(jié)16進(jìn)制表示 如1a-03-65-3F-2e-46 共有248個(gè)LAN地址 IEEE 的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu) RA 負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個(gè)字節(jié)

5、(即高位 24 位)。 地址字段中的后三個(gè)字節(jié)(即低位 24 位)由廠家自行指派，稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。,MAC地址,一個(gè)地址塊可以生成224個(gè)不同的地址。這種 48 位地址稱為 MAC-48，它的通用名稱是EUI-48。 “MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配器標(biāo)識(shí)符EUI-48。 適配器的MAC地址具有扁平(沒有層次)結(jié)構(gòu)，且保持不變,適配器檢查 MAC 地址,適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè) MAC 幀就首先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址. 如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。 否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。 “發(fā)往本站的幀”包括以下

6、三種幀： 單播(unicast)幀（一對(duì)一） 廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體） 多播(multicast)幀（一對(duì)多）,MAC 幀的格式,常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ： DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn) IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn) 最常用的 MAC 幀是以太網(wǎng) V2 的格式。,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,目的地址字段 6 字節(jié),15,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,源地址字段 6 字節(jié),16,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,類型字段 2

7、 字節(jié),類型字段用來(lái)標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議， 以便把收到的 MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。,17,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,數(shù)據(jù)字段 46 1500 字節(jié),數(shù)據(jù)字段的正式名稱是 MAC 客戶數(shù)據(jù)字段 最小長(zhǎng)度 64 字節(jié) 18 字節(jié)的首部和尾部 = 數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度,18,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,FCS 字段 4 字節(jié),當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為 1108 時(shí)， MAC 子層可使未檢測(cè)到的差錯(cuò)小于 11014。,當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于 46 字節(jié)時(shí)， 應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填

8、充字段， 以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長(zhǎng)不小于 64 字節(jié)。,19,課件制作人：謝希仁,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,在幀的前面插入的 8 字節(jié)中的第一個(gè)字段共 7 個(gè)字節(jié)， 是前同步碼，用來(lái)迅速實(shí)現(xiàn) MAC 幀的比特同步。 第二個(gè)字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是MAC 幀。,為了達(dá)到比特同步， 在傳輸媒體上實(shí)際傳送的 要比 MAC 幀還多 8 個(gè)字節(jié),20,數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致； 幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)； 用收到的幀檢驗(yàn)序列 FCS 查出有差錯(cuò)； 數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在 46 1500 字節(jié)之間。 有效的 MAC 幀長(zhǎng)度為 64 1

9、518 字節(jié)之間。 對(duì)于檢查出的無(wú)效 MAC 幀就簡(jiǎn)單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。,無(wú)效的 MAC 幀,提供不可靠、無(wú)連接服務(wù),無(wú)連接: 在發(fā)送和接收適配器之間沒有握手 不可靠: 接收適配器不向發(fā)送適配器發(fā)送應(yīng)答或否定應(yīng)答 傳送給網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)報(bào)流可能有丟包 如果應(yīng)用程序使用TCP，將能彌補(bǔ)丟包 否則，應(yīng)用程序?qū)l(fā)現(xiàn)丟包 以太網(wǎng)的MAC協(xié)議：CSMA/CD,從總線拓?fù)涞叫切屯負(fù)?直到20世紀(jì)90年代，總線拓?fù)淞餍?后來(lái)，星型的集線器 目前星型的交換機(jī),交換機(jī),總線：同軸電纜,星形,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，因?yàn)榭偩€上沒有有源器件。 現(xiàn)

10、在以雙絞線為主,以太網(wǎng)物理層,C,D,A,E,匹配電阻（用來(lái)吸收總線上傳播的信號(hào)）,匹配電阻,B,3. CSMA/CD 協(xié)議的尋址,B向 D 發(fā)送數(shù)據(jù),C,D,A,E,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)的廣播方式發(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。,

11、為了通信的簡(jiǎn)便以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施,采用較為靈活的無(wú)連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進(jìn)行編號(hào)，也不要求對(duì)方發(fā)回確認(rèn)。 這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯(cuò)的概率是很小的。,以太網(wǎng)提供的服務(wù),以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。 當(dāng)目的站收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯(cuò)的糾正由高層來(lái)決定。 如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進(jìn)行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個(gè)重傳的幀，而是當(dāng)作一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀來(lái)發(fā)送。,載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)CSMA/CD,CSMA/CD 表示 Carrier Sense Multi

12、ple Access with Collision Detection “多點(diǎn)接入”表示許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上 總線上并沒有什么“載波”。因此， “載波監(jiān)聽”就是用電子技術(shù)檢測(cè)總線上有沒有其他計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。,載波監(jiān)聽,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。 載波監(jiān)聽策略 非堅(jiān)持CSMA：一旦監(jiān)聽到信道忙，就不再監(jiān)聽；延遲一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后再次監(jiān)聽 堅(jiān)持CSMA：監(jiān)聽到信道忙時(shí)，仍繼續(xù)監(jiān)聽，直到信道空閑 1-堅(jiān)持CSMA：一聽到信道空閑就立即發(fā)送（以概率1發(fā)送） p-堅(jiān)持CSMA：聽到信道空閑時(shí)，

13、以概率p發(fā)送數(shù)據(jù)，即以概率1-p延遲一段時(shí)間后再發(fā)送,發(fā)送過程,信道空閑：如果發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信道空閑，則向網(wǎng)上發(fā)送信息。由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信道為共享總線結(jié)構(gòu)，網(wǎng)上所有站點(diǎn)都能夠收到該站點(diǎn)所發(fā)出的信息，所以站點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)信道發(fā)送信息也稱為“廣播”。但只有目的站點(diǎn)識(shí)別和接收這些信息 沖突檢測(cè)：站點(diǎn)發(fā)送信息的同時(shí)，還要監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)信道，檢測(cè)是否有另一臺(tái)站點(diǎn)同時(shí)在發(fā)送信息。如果有，兩個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的信息會(huì)產(chǎn)生碰撞，即產(chǎn)生沖突，從而使數(shù)據(jù)信息包被破壞,碰撞檢測(cè),“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。 當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，總線上的信號(hào)電壓擺動(dòng)值將會(huì)增大（互相疊加）。 當(dāng)一個(gè)站檢測(cè)到的信號(hào)電壓擺動(dòng)

14、值超過一定的門限值時(shí)，就認(rèn)為總線上至少有兩個(gè)站同時(shí)在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。 所謂“碰撞”就是發(fā)生了沖突。因此“碰撞檢測(cè)”也稱為“沖突檢測(cè)”。,檢測(cè)到碰撞后,在發(fā)生碰撞時(shí)，總線上傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重失真，無(wú)法從中恢復(fù)出有用的信息 強(qiáng)化碰撞，每個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了碰撞，就要立即停止發(fā)送，并向網(wǎng)上發(fā)送一個(gè)“沖突”信號(hào)，讓其它站點(diǎn)也發(fā)現(xiàn)該沖突，從而擯棄可能一直在接收的受損的信息包 如果發(fā)送信息的站點(diǎn)因“碰撞沖突”而停止發(fā)送，就等待一段時(shí)間，再回到第一步，重新開始載波監(jiān)聽和發(fā)送，直到數(shù)據(jù)成功發(fā)送為止,人為干擾信號(hào),A,B,t,B 也能夠檢測(cè)到?jīng)_突，并立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接著就發(fā)送干擾

15、信號(hào)。這里為了簡(jiǎn)單起見，只畫出 A 發(fā)送干擾信號(hào)的情況。,重要特性,使用 CSMA/CD 協(xié)議的以太網(wǎng)不能進(jìn)行全雙工通信而只能進(jìn)行雙向交替通信（半雙工通信）。 每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時(shí)間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。 這種發(fā)送的不確定性使整個(gè)以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。,爭(zhēng)用期,當(dāng)某個(gè)站監(jiān)聽到總線是空閑時(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。

16、,A,B,t,t = B 檢測(cè)到信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù),t = / 2 發(fā)生碰撞,A,B,A,B,t = 0 A 檢測(cè)到 信道空閑 發(fā)送數(shù)據(jù),A,B,t = 0,A,B,單程端到端 傳播時(shí)延記為,37,4. 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)過時(shí)間 2 （兩倍的端到端時(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，或碰撞窗口。 經(jīng)過爭(zhēng)用期這段時(shí)間還沒有檢測(cè)到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會(huì)發(fā)生碰撞。,爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度,以太網(wǎng)取 51.2 s 為爭(zhēng)用期的長(zhǎng)度。 對(duì)于 10 Mb/s 以太網(wǎng)，在爭(zhēng)用期內(nèi)可發(fā)送512 bit，即 64 字節(jié)。 以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，

17、若前 64 字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會(huì)發(fā)生沖突。,最短有效幀長(zhǎng),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。,擴(kuò)展的局域網(wǎng)一 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng),主機(jī)使用光纖和一對(duì)光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器,以太網(wǎng) 集線器,光纖,光纖 調(diào)制解調(diào)器,光纖 調(diào)制解調(diào)器,某大學(xué)有三個(gè)系，各自有一個(gè)局域網(wǎng),用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng),三個(gè)獨(dú)立的碰撞域,一系,二系,三系,碰撞域,碰撞域,碰撞域,用集線器組成更大的局域網(wǎng)都在一

18、個(gè)碰撞域中,一系,三系,二系,主干集線器,一個(gè)更大的碰撞域,碰撞域,優(yōu)點(diǎn) 使原來(lái)屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。 擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。 缺點(diǎn) 碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來(lái)。,用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng),在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。 網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對(duì)收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個(gè)接口,二 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng),1. 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu),

19、站表,接口管理 軟件,網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體,緩存,接口 1,接口 2,A,B,C,接口 1,1,1,1,2,A,C,E,2,B,D,F,2,站地址,接口,網(wǎng)橋,網(wǎng)橋,D,E,F,接口 1,接口 2,接口 2,過濾通信量。 擴(kuò)大了物理范圍。 提高了可靠性。 可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。,使用網(wǎng)橋帶來(lái)的好處,網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域,網(wǎng)橋 1,碰撞域,碰撞域,碰撞域,A,B,C,D,E,F,網(wǎng)橋 2,48,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)增加了時(shí)延。 在MAC 子層并沒有流量控制功能。 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時(shí)時(shí)延更大。 網(wǎng)橋只

20、適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個(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。,使用網(wǎng)橋帶來(lái)的缺點(diǎn),用戶層,IP,MAC,A,用戶層,IP,MAC,B,物理層,網(wǎng)橋 1,網(wǎng)橋 2,用戶數(shù)據(jù),IP-H,MAC-H,MAC-T,PPP-H,PPP-T, , , ,物理層,DL,R,MAC,物理層,物理層,DL,R,物理層,物理層,LAN1,LAN2,兩個(gè)網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路,網(wǎng)橋不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址,50,集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，不對(duì)傳輸媒體進(jìn)行檢測(cè)。 網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。 若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送

21、和進(jìn)行退避。,網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同,目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent bridge)。 “透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個(gè)網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛?lái)說是看不見的。 透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.1D。,2. 透明網(wǎng)橋,若從 A 發(fā)出的幀從接口 x 進(jìn)入了某網(wǎng)橋，那么從這個(gè)接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個(gè)幀傳送到 A。 網(wǎng)橋每收到一個(gè)幀，就記下其源地址和進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個(gè)項(xiàng)目。 在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時(shí)是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。 在轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，則是根據(jù)收到的幀首部中的目的地址來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)的。這時(shí)就把在“地址

22、”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目的地址，而把記下的進(jìn)入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口。,網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下自學(xué)習(xí)算法處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表,地址 接口,轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程舉例,網(wǎng)橋 1,A,B,C,D,E,F,1,2,1,2,地址 接口,網(wǎng)橋 2,54,在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時(shí)間。 這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會(huì)發(fā)生變化，站點(diǎn)也可能會(huì)更換適配器（這就改變了站點(diǎn)的地址）。另外，以太網(wǎng)上的工作站并非總是接通電源的。 把每個(gè)幀到達(dá)網(wǎng)橋的時(shí)間登記下來(lái)，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽顟B(tài)信息。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓?fù)錉顟B(tài)。,網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下三個(gè)信

23、息,課件制作人：謝希仁,網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的步驟歸納,網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無(wú)相匹配的項(xiàng)目。如沒有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個(gè)項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時(shí)間）。如有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新。 轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無(wú)相匹配的項(xiàng)目。 如沒有，則通過所有其他接口（但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外）按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個(gè)幀（因?yàn)檫@時(shí)不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。,課件制作人：謝希仁,這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。,透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法,局域網(wǎng) 2,局域網(wǎng) 1,

24、網(wǎng)橋 2,網(wǎng)橋 1,A,F,不停地 兜圈子,A 發(fā)出的幀,網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了,課件制作人：謝希仁,互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)子集。在這個(gè)子集里，整個(gè)連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個(gè)站之間只有一條路徑。 為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。 為了得出能夠反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)的生成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時(shí)間還要對(duì)生成樹的拓?fù)溥M(jìn)行更新。,生成樹的得出,課件制作人：謝希仁,透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。 源路由(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時(shí)將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。 源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個(gè)發(fā)現(xiàn)幀，每個(gè)

25、發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。 發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時(shí)就沿各自的路由返回源站。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個(gè)最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。,3. 源路由網(wǎng)橋,課件制作人：謝希仁,1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，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)接口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多接口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。,4. 多接口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī),課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)交換機(jī)的

26、每個(gè)接口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。 交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的接口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無(wú)碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。,以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn),課件制作人：謝希仁,對(duì)于普通 10 Mb/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(10 Mb/s)的 N 分之一。 使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)接口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/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)接口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。,獨(dú)占傳輸媒體的帶寬,課件制作人：謝希仁,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),100 Mb/s,100 Mb/s,100 Mb/s,萬(wàn)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,課件制作人：謝希仁,虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無(wú)關(guān)的邏輯組。 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。 每一個(gè) VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLAN。 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用