交換路由第1章

1、 2006工程兵工程學院 計算機教研室張秋云TELQ：1598554394公共郵箱：公共郵箱： zhangqiuyun_密碼密碼： swustinformation課程性質：課程性質：專業(yè)選修專業(yè)選修課時安排：課時安排：理論理論4040學時學時 + + 實驗實驗8 8學時學時成績評定：成績評定：平時成績（考勤、平時作業(yè)）平時成績（考勤、平時作業(yè)）15%15%+ +實驗成績（考勤、實驗報告）實驗成績（考勤、實驗報告）15%15%+ +期末考試期末考試70%70%考試方式：考試方式：閉卷閉卷本章主要內容本章主要內容n以太網概述；以太網概述；n以太網從共享到交換；以太網從共

2、享到交換；n交換機轉發(fā)方式和交換機結構；交換機轉發(fā)方式和交換機結構；n以太網標準以太網標準本講主要內容本講主要內容n以太網發(fā)展過程；以太網發(fā)展過程；n以太網體系結構；以太網體系結構；n以太網拓撲結構。以太網拓撲結構。n19721972年以太網誕生；年以太網誕生；n19791979年年10Mb/s10Mb/s以太網規(guī)范發(fā)表；以太網規(guī)范發(fā)表；n19821982年年PCPC以太網卡誕生；以太網卡誕生；n19861986年雙絞線以太網標準年雙絞線以太網標準10BaseT10BaseT誕生，同時催誕生，同時催生布線系統(tǒng)；生布線系統(tǒng)；n19901990年以太網交換機面世；年以太網交換機面世；n199219

3、92年年100Mb/s100Mb/s以太網標準誕生；以太網標準誕生；n19961996年年1Gb/S1Gb/S以太網標準誕生；以太網標準誕生；n20022002年年10Gb/S10Gb/S以太網標準誕生。以太網標準誕生。 兩種以太網稱呼是不同的，一是以太網，二是兩種以太網稱呼是不同的，一是以太網，二是IEEE 802.3IEEE 802.3局局域網，由于域網，由于IEEE 802IEEE 802委員會定義了多種局域網，如環(huán)網和以太網，委員會定義了多種局域網，如環(huán)網和以太網，這些網絡的這些網絡的MACMAC層并不相同，為了屏蔽層并不相同，為了屏蔽MACMAC層的差異，定義了層的差異，定義了LLC

4、LLC層，這就是局域網的體系結構，后來，以太網一統(tǒng)天下，以太網層，這就是局域網的體系結構，后來，以太網一統(tǒng)天下，以太網就是局域網，就無需就是局域網，就無需LLCLLC層，這就是以太網體系結構。層，這就是以太網體系結構。局域網體系結構局域網體系結構以太網體系結構以太網體系結構 拓撲（拓撲（TopologyTopology）是拓撲學中研）是拓撲學中研究由點、線組成幾何圖形的一種方法，究由點、線組成幾何圖形的一種方法，用此方法可以把計算機網絡看作是由用此方法可以把計算機網絡看作是由一組結點和鏈路組成的幾何圖形，這一組結點和鏈路組成的幾何圖形，這些結點和鏈路所組成的幾何圖形就是些結點和鏈路所組成的幾何

5、圖形就是網絡的拓撲結構。網絡的拓撲結構。 集線器集線器 三、三、 以太網拓撲結構以太網拓撲結構總線形總線形星形星形 環(huán)形環(huán)形 樹形樹形 網狀形網狀形 匹配阻匹配阻抗抗 星形級聯星形級聯容錯性好，路由復容錯性好，路由復雜，以太網須輔之雜，以太網須輔之生成樹算法。生成樹算法。以太網使用的拓撲結構以太網使用的拓撲結構, ,用用集線器或交換機連接終端。集線器或交換機連接終端?？梢愿綦x錯誤，實現綜合可以隔離錯誤，實現綜合布線。布線。特定環(huán)網，容特定環(huán)網，容錯性好錯性好最早的以太網特征最早的以太網特征采用總線形拓撲結構，用采用總線形拓撲結構，用CSMA/CDCSMA/CD作為爭用總線的算法，作為爭用總線的

6、算法，物理層采用曼徹斯特編碼的物理層采用曼徹斯特編碼的基帶信號傳輸方式。基帶信號傳輸方式。簡單，但一臺終端出錯，整個簡單，但一臺終端出錯，整個網絡癱瘓。早期以太網使用的網絡癱瘓。早期以太網使用的拓撲結構，采用總線爭用算法，拓撲結構，采用總線爭用算法，由鏈路層實現終端訪問總線功由鏈路層實現終端訪問總線功能，因此稱為媒體接入控制層能，因此稱為媒體接入控制層（MACMAC）本講主要內容本講主要內容n總線型以太網；總線型以太網；n透明網橋與沖突域分割。透明網橋與沖突域分割。本講內容本講內容nMACMAC地址；地址；nMACMAC幀結構；幀結構；nCSMA/CDCSMA/CD操作過程；操作過程；n沖突域

7、直徑與最短幀長；沖突域直徑與最短幀長；n集線器和星形以太網結構。集線器和星形以太網結構。n曼徹斯特編碼解決了位同步、曼徹斯特編碼解決了位同步、幀對界和總線狀態(tài)問題；幀對界和總線狀態(tài)問題；nMACMAC幀結構解決了終端封裝數幀結構解決了終端封裝數據格式和終端尋址問題；據格式和終端尋址問題；nCSMA/CDCSMA/CD解決公平爭用總線問解決公平爭用總線問題。題。n信號識別和總線信號識別和總線狀態(tài)問題。狀態(tài)問題。n尋址問題和數據尋址問題和數據封裝問題。封裝問題。n幀對界問題。幀對界問題。n公平爭用總線問公平爭用總線問題。題。 匹配阻抗匹配阻抗 任何兩個終端之間的數據傳輸任何兩個終端之間的數據傳輸n

8、4848位地址；位地址；n高高2424位為企業(yè)標識符，低位為企業(yè)標識符，低2424位唯一標識企業(yè)位唯一標識企業(yè)產生的網卡；產生的網卡；n4848位全位全1 1為廣播地址；為廣播地址；n第一字節(jié)最低位（第一字節(jié)最低位（I/GI/G）為）為0 0，表示是單播地，表示是單播地址，為址，為1 1是組播地址；是組播地址；n第一字節(jié)次低位（第一字節(jié)次低位（G/LG/L）為）為0 0，表示是局部地，表示是局部地址，為址，為1 1是全局地址。是全局地址。各字段含義：各字段含義：先導碼：先導碼：7字節(jié)字節(jié)10101010.幀開始分界符：幀開始分界符：1字節(jié)字節(jié)10101011.源和目的地址：源和目的地址：48位

9、位MAC地址。地址。類型：數據字段數據的類型。類型：數據字段數據的類型。數據：通過以太網傳輸的信息。數據：通過以太網傳輸的信息。FCS:對傳輸過程中出現的錯誤進行檢測。對傳輸過程中出現的錯誤進行檢測。曼徹斯特編碼和先導碼、曼徹斯特編碼和先導碼、幀開始分界符解決幀開始分界符解決MAC幀幀幀對界問題幀對界問題 目目的地址的地址 先導碼先導碼 幀開始分界符幀開始分界符 類型類型 源地址源地址 數據數據 FCS 7 1 6 6 2 461500 4 n由幀檢驗序列字段（由幀檢驗序列字段（FCSFCS）對經過總線傳輸的）對經過總線傳輸的MACMAC幀幀進行檢驗，出錯丟棄，不重傳。進行檢驗，出錯丟棄，不重

10、傳。n出錯丟棄的出錯丟棄的MACMAC幀以太網不作處理，由高層協(xié)議負責幀以太網不作處理，由高層協(xié)議負責解決。解決。nMACMAC幀的傳輸可靠性要求很高。幀的傳輸可靠性要求很高。n類似平信服務。郵政系統(tǒng)就是以太網，而發(fā)送、接類似平信服務。郵政系統(tǒng)就是以太網，而發(fā)送、接收信件者是高層協(xié)議。收信件者是高層協(xié)議。n基帶傳輸基帶傳輸n信號同步信號同步n曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼n分組交換網絡分組交換網絡nMACMAC幀幀n控制字段含義控制字段含義n曼徹斯特編碼解決了曼徹斯特編碼解決了位同步、幀對界和總位同步、幀對界和總線狀態(tài)問題線狀態(tài)問題nMACMAC幀結構解決了終端幀結構解決了終端封裝數據格式和終端封裝

11、數據格式和終端尋址問題尋址問題n公平總線爭用問題公平總線爭用問題n信號識別和總線信號識別和總線狀態(tài)問題。狀態(tài)問題。n尋址問題和數據尋址問題和數據封裝問題。封裝問題。n幀對界問題。幀對界問題。n公平爭用總線問公平爭用總線問題。題。 匹配阻抗匹配阻抗 任何兩個終端之間的數據傳輸任何兩個終端之間的數據傳輸nCSMA/CDCSMA/CD（算法）（算法）n后退延遲算法后退延遲算法n捕獲效應捕獲效應n沖突域直徑和最短幀長沖突域直徑和最短幀長n爭用總線算法爭用總線算法n總線空閑才能發(fā)送數據。所以，發(fā)送前，先偵聽總線是否有總線空閑才能發(fā)送數據。所以，發(fā)送前，先偵聽總線是否有載波。載波。n由于信號傳播需要時間（

12、經過有線媒體傳輸電信號的速率是由于信號傳播需要時間（經過有線媒體傳輸電信號的速率是(2/3)c)，或許有兩個終端同時檢測到總線空閑，而發(fā)送數據。，或許有兩個終端同時檢測到總線空閑，而發(fā)送數據。因此，發(fā)送過程中仍需監(jiān)測沖突發(fā)生。因此，發(fā)送過程中仍需監(jiān)測沖突發(fā)生。n如果兩臺終端同時檢測到總線空閑，發(fā)送數據，必然導致沖如果兩臺終端同時檢測到總線空閑，發(fā)送數據，必然導致沖突發(fā)生，延遲一段時間后再發(fā)送。突發(fā)生，延遲一段時間后再發(fā)送。 匹配阻抗匹配阻抗 CSMA/CDCSMA/CD（載波偵聽、多點接入（載波偵聽、多點接入/ /沖突檢測）需要解決什么問題？沖突檢測）需要解決什么問題？CSMA/CDCSMA/

13、CD工作流程工作流程 發(fā)生沖突發(fā)生沖突 準備發(fā)送準備發(fā)送 偵聽信道是偵聽信道是否忙？否忙？ 發(fā)送數據并繼續(xù)偵聽發(fā)送數據并繼續(xù)偵聽 無沖突，繼續(xù)發(fā)送，無沖突，繼續(xù)發(fā)送， 直至結束直至結束 發(fā)送阻塞信號發(fā)送阻塞信號 按后退策按后退策略延遲略延遲 否否 是是 先聽再講先聽再講總線無載波才能發(fā)總線無載波才能發(fā)送數據送數據邊聽邊講邊聽邊講一邊發(fā)送數據，一一邊發(fā)送數據，一邊監(jiān)測是否發(fā)生沖邊監(jiān)測是否發(fā)生沖突突退后再講退后再講一旦發(fā)生沖突，延遲一段時一旦發(fā)生沖突，延遲一段時間后，再重新發(fā)送，兩個終間后，再重新發(fā)送，兩個終端的延遲時間必須不同端的延遲時間必須不同后退延遲算法要求：后退延遲算法要求：發(fā)生沖突后，某

14、個終端的后退時間不同于其他終發(fā)生沖突后，某個終端的后退時間不同于其他終端，且小于其他終端。端，且小于其他終端。在符合的情況下，后退時間盡可能短。在符合的情況下，后退時間盡可能短。能自動適應不同負荷。能自動適應不同負荷。K K為沖突次數。初始時為沖突次數。初始時K=0K=0，每發(fā)生一次沖突，每發(fā)生一次沖突，K K就加就加1 1，但，但K K不不能超過能超過1010，因此，因此，K KMINMIN沖突次數，沖突次數，1010。從整數集合從整數集合00，1 1，2 2K K-1-1中隨機選擇某個整數中隨機選擇某個整數r r。根據根據r r，計算出后退時間，計算出后退時間T=rXtT=rXt（t=51

15、.2t=51.2 s s）。）。如果連續(xù)重傳了如果連續(xù)重傳了1616次都檢測到沖突發(fā)生，則終止傳輸，并向次都檢測到沖突發(fā)生，則終止傳輸，并向高層協(xié)議報告。高層協(xié)議報告。 匹配阻抗匹配阻抗 后退延遲算法實現功能后退延遲算法實現功能n隨機選擇盡量保證各個終端所選擇的延遲時間不同。隨機選擇盡量保證各個終端所選擇的延遲時間不同。n隨著沖突次數的增加，不斷加大隨機數選擇范圍，使隨著沖突次數的增加，不斷加大隨機數選擇范圍，使得不同終端選擇相同延遲時間的概率減小，自動適應得不同終端選擇相同延遲時間的概率減小，自動適應總線負荷?？偩€負荷。n基本延遲時間差大于最遠兩端的傳播時間。基本延遲時間差大于最遠兩端的傳播

16、時間。n不能無窮次地重復沖突情況不能無窮次地重復沖突情況。 0 2 終端終端 A 終端終端 B 4 1 3 6 7 0 1 1 0 1 0 1 0 5 1 ： 發(fā)生沖突后選擇的： 發(fā)生沖突后選擇的 隨機整數隨機整數 3 0 2 1 沖突沖突 終端終端A A和終端和終端B B同時發(fā)送同時發(fā)送數據，發(fā)生沖突數據，發(fā)生沖突, ,終端終端A A選擇選擇0 0延遲，終端延遲，終端B B選擇選擇延遲延遲51.251.2 s s，終端，終端A A成成功發(fā)送。功發(fā)送。終端終端A A再次發(fā)送數據，和終再次發(fā)送數據，和終端端B B又一次發(fā)生沖突又一次發(fā)生沖突, ,終端終端A A的的K=1K=1，終端，終端B B的

17、的K=2,K=2,終端終端A A選擇較小延遲的概率大于選擇較小延遲的概率大于終端終端B B，終端，終端A A又成功發(fā)送。又成功發(fā)送。捕獲效應造成的后果捕獲效應造成的后果n捕獲效應使單個終端獨占總線帶寬，捕獲效應使單個終端獨占總線帶寬，n捕獲效應完全背棄了公平原則，是捕獲效應完全背棄了公平原則，是CSMA/CDCSMA/CD的重大的重大缺陷。缺陷。n捕獲效應在重負荷的情況下，使傳輸時延無法估計，捕獲效應在重負荷的情況下，使傳輸時延無法估計，導致多媒體應用的失敗。導致多媒體應用的失敗。 在總線形以太網中，只允許一個終端在總線形以太網中，只允許一個終端發(fā)送數據，一旦有兩個（或以上）終端同發(fā)送數據，一

18、旦有兩個（或以上）終端同時發(fā)送數據，就會發(fā)生沖突，因此，將具時發(fā)送數據，就會發(fā)生沖突，因此，將具有這種傳輸特性的網絡所覆蓋的地理范圍，有這種傳輸特性的網絡所覆蓋的地理范圍，稱為沖突域，將同一沖突域中相距最遠的稱為沖突域，將同一沖突域中相距最遠的兩個終端之間的物理距離稱為沖突域直徑。兩個終端之間的物理距離稱為沖突域直徑。沖突域直徑可以用時間沖突域直徑可以用時間t t表示，它和距離表示，它和距離R R之間的之間的關系是關系是R=tR=t (2/3)c(2/3)c。沖突域直徑是總線形以太網的最大傳輸距離，它沖突域直徑是總線形以太網的最大傳輸距離，它受那些因素約束！受那些因素約束！ t 終端終端 A

19、終端終端 B MAC A MAC B MAC C MAC D 端口端口 端口端口 中繼中繼器器 中繼器的作用中繼器的作用 R R R R 中繼器互連多個網段中繼器互連多個網段結論結論信號衰減不是限制沖突域直徑的因素！信號衰減不是限制沖突域直徑的因素！n信號衰減不是限制沖突域直徑的因素。信號衰減不是限制沖突域直徑的因素。nCSMA/CDCSMA/CD和后退算法要求網絡輕負荷，影響電和后退算法要求網絡輕負荷，影響電纜段數和沖突域直徑，但不是主要因素。纜段數和沖突域直徑，但不是主要因素。n主要因素是沖突域直徑和最短幀長相互制約主要因素是沖突域直徑和最短幀長相互制約。 t 終端終端 A 終端終端 B

20、t 終端終端 A 終端終端 B 終端終端A A發(fā)送發(fā)送t t時間時間后，終端后，終端B B仍認為仍認為總線空閑。總線空閑。 t 終端終端 A 終端終端 B 如果終端如果終端B B開始發(fā)開始發(fā)送數據，在終端送數據，在終端B B立即發(fā)生沖突，立即發(fā)生沖突，終端終端B B立即檢測到立即檢測到沖突，但終端沖突，但終端A A檢檢測不到測不到 t 終端終端 A 終端終端 B 終端終端A A在終端在終端B B發(fā)生沖發(fā)生沖突后，經過突后，經過t t時間，時間，才能檢測到沖突發(fā)生，才能檢測到沖突發(fā)生，這就意味著終端這就意味著終端A A發(fā)發(fā)送數據的時間大于等送數據的時間大于等于于2t2t時，才能檢測到時，才能檢測

21、到這種情況下發(fā)生的沖這種情況下發(fā)生的沖突。突。結論結論如果沖突域直徑如果沖突域直徑為為t t，則每一幀的，則每一幀的發(fā)送時間大于等發(fā)送時間大于等于于2t!2t!nT=L/XT=L/X，L=X L=X T T (T (T：終端發(fā)送時間，：終端發(fā)送時間，X X：發(fā)送速率，發(fā)送速率，L L：數據長度即：數據長度即MACMAC幀幀長）幀幀長）nLMIN=2 LMIN=2 t t X X (t (t：沖突域直徑，：沖突域直徑，X X：發(fā)送速率，發(fā)送速率，LMINLMIN：最短：最短幀長）幀長）n總線形以太網總線形以太網X=10Mbps,t=25.6X=10Mbps,t=25.6 s s LMIN=2 L

22、MIN=2 t t X X 2 2 25.6 25.6 1010-6 -6 10107 7 =512b=64B=512b=64B。 如果終端如果終端A A的發(fā)送速率提高為的發(fā)送速率提高為100Mbps100Mbps或或1000Mbps1000Mbps，則最短幀長和沖突域直徑的關系？則最短幀長和沖突域直徑的關系？如果如果t t不變，則不變，則n100Mbps100Mbps時，時，LMINLMIN 2 2 25.6 25.6 1010-6 -6 10108 8 =5120b=640B=5120b=640Bn1000Mbps1000Mbps時，時，LMINLMIN 2 2 25.6 25.6 101

23、0-6 -6 10109 9 =51200b=6400B=51200b=6400B如果最短幀長不變（如果最短幀長不變（LMIN=64B)LMIN=64B)n100Mbps100Mbps時，時， t=LMIN/(2t=LMIN/(2 X )=512/(2 X )=512/(2 10108 8 ) )= =2.562.56 s s。單段電纜單段電纜t t c c (2/3)=512m(2/3)=512mn1000Mbps1000Mbps時，時， t=LMIN/(2t=LMIN/(2 X )=512/(2 X )=512/(2 10109 9 )= 0. 256)= 0. 256 s s 。單段電纜

24、單段電纜 t t c c (2/3)(2/3)51.2m51.2mn100Mbps100Mbps以太網，以太網，LMIN=64BLMIN=64B， t= 2.56t= 2.56 s s，單，單段電纜段電纜512m512m，如果中間有中繼器，則距離為，如果中間有中繼器，則距離為216m216m（標準推薦距離）（標準推薦距離）n1000Mbps1000Mbps以太網，以太網， LMIN=640BLMIN=640B，t= 2.56t= 2.56 s s ，單段電纜單段電纜 512m512m，通過載波擴充和小報文聚，通過載波擴充和小報文聚集解決最短幀長集解決最短幀長640B640B的問題。的問題。n集

25、線器實際上是一個多端口中繼器，從一個端口輸入的集線器實際上是一個多端口中繼器，從一個端口輸入的信號經放大、同步后，從所有其他端口發(fā)送出去；信號經放大、同步后，從所有其他端口發(fā)送出去；n連接集線器端口和終端的傳輸媒體是雙絞線纜；連接集線器端口和終端的傳輸媒體是雙絞線纜；n集線器為核心的星形網，物理上是星形，邏輯上等同于集線器為核心的星形網，物理上是星形，邏輯上等同于總線形，它仍然是一個沖突域，因為信號傳播到星形網總線形，它仍然是一個沖突域，因為信號傳播到星形網絡中的所有終端。絡中的所有終端。 集線器（集線器（HUB） 集線器（集線器（HUB）結構結構 簡單的星形網絡結構簡單的星形網絡結構n多端口

26、集線器為核心設備；多端口集線器為核心設備；n兩頭連接兩頭連接RJ-45RJ-45標準插頭的雙絞線纜，一頭插入集標準插頭的雙絞線纜，一頭插入集線器線器RJ-45RJ-45端口，一頭插入計算機網卡端口，一頭插入計算機網卡RJ-45RJ-45端口。端口?？偩€形以太網的缺陷總線形以太網的缺陷nCSMA/CDCSMA/CD算法和后退算法決定只有輕負荷下以太網才算法和后退算法決定只有輕負荷下以太網才能正常工作。能正常工作。nCSMA/CDCSMA/CD算法和后退算法并不是公平爭用總線算法，算法和后退算法并不是公平爭用總線算法，會導致捕獲效應。會導致捕獲效應。n沖突域直徑和最短幀長的關系，使以太網速率發(fā)展變

27、沖突域直徑和最短幀長的關系，使以太網速率發(fā)展變得十分困難。得十分困難。以太網必須有一場技術革命，否則，面臨淘汰！以太網必須有一場技術革命，否則，面臨淘汰！本講主要內容本講主要內容n網橋分割沖突域原理；網橋分割沖突域原理；n網橋根據轉發(fā)表轉發(fā)網橋根據轉發(fā)表轉發(fā)MACMAC幀；幀；n網橋工作流程；網橋工作流程；n網橋無限擴展以太網；網橋無限擴展以太網；n全雙工通信擴展無中繼傳輸距離；全雙工通信擴展無中繼傳輸距離；n透明網橋含義；透明網橋含義；n網橋工作過程舉例。網橋工作過程舉例。n如果總線形以太網或集線器為核心的星形以如果總線形以太網或集線器為核心的星形以太網的傳輸速率提高到太網的傳輸速率提高到1

28、00Mbps100Mbps、1000Mbps1000Mbps，則以距離為單位的沖突域直徑降低為幾百米則以距離為單位的沖突域直徑降低為幾百米和幾十米，網絡失去實際意義。和幾十米，網絡失去實際意義。n必須有一種能夠把多個小沖突域互連成一個必須有一種能夠把多個小沖突域互連成一個大型以太網的設備，這種設備就是網橋。大型以太網的設備，這種設備就是網橋。 MAC A MAC B MAC C MAC D 網橋網橋 端口端口 端口端口 n網橋通過隔斷電信號，使得每一個端口連接的網絡都是獨立的總線形網橋通過隔斷電信號，使得每一個端口連接的網絡都是獨立的總線形網絡；網絡；n網橋作為分組轉發(fā)設備，實現網橋作為分組轉

29、發(fā)設備，實現MACMAC幀不同總線形網絡之間的轉發(fā)。幀不同總線形網絡之間的轉發(fā)。 MAC A MAC B MAC C MAC D 網橋網橋 端口端口 端口端口 n網橋采用數據報分組交換機制，轉發(fā)表通過端口號給出每一個終端網橋采用數據報分組交換機制，轉發(fā)表通過端口號給出每一個終端所在的總線形網絡；所在的總線形網絡；n網橋用網橋用MACMAC幀的目的地址檢索轉發(fā)表，確定目的終端所在的總線形網幀的目的地址檢索轉發(fā)表，確定目的終端所在的總線形網絡，并將絡，并將MACMAC幀發(fā)送到該總線上。幀發(fā)送到該總線上。 MAC A MAC B MAC C MAC D 網橋網橋 端口端口 端口端口 轉發(fā)表轉發(fā)表n隔

30、離電信號。每一個沖突域能獨立傳輸隔離電信號。每一個沖突域能獨立傳輸MACMAC幀，幀，而相互沒有影響。而相互沒有影響。n能在兩個沖突域間轉發(fā)能在兩個沖突域間轉發(fā)MACMAC幀。允許源和目的終幀。允許源和目的終端不在同一個沖突域。端不在同一個沖突域。n通過轉發(fā)表實現兩個沖突域間轉發(fā)通過轉發(fā)表實現兩個沖突域間轉發(fā)MACMAC幀。幀。n根據根據MACMAC幀的目的幀的目的MACMAC地址檢索轉發(fā)表，確定轉發(fā)地址檢索轉發(fā)表，確定轉發(fā)端口，如果轉發(fā)端口等于接收端口，則丟棄，否端口，如果轉發(fā)端口等于接收端口，則丟棄，否則從轉發(fā)端口發(fā)送出去。則從轉發(fā)端口發(fā)送出去。 用于轉發(fā)的端用于轉發(fā)的端 口號口號 Y X

31、？ NO 把源地址及傳送方向添加把源地址及傳送方向添加 到站表中，設置定時器到站表中，設置定時器 YES NO 從端口從端口 X 正確地接收到幀正確地接收到幀 通通過端口過端口 Y 轉發(fā)數據幀轉發(fā)數據幀 從除端口從除端口 X 以外的所以外的所 有其它端口廣播此幀有其它端口廣播此幀 YES YES NO 更新傳送方向及定時器更新傳送方向及定時器 結結 束束 站表中找到幀的站表中找到幀的 目的目的 MAC 地址？地址？ 在站表中找到在站表中找到 幀的源地址？幀的源地址？ 地址學習部分地址學習部分如果從端口如果從端口X X接收到源終端接收到源終端地址為地址為Y Y的的MACMAC幀，意味著地幀，意味

32、著地址為址為Y Y的終端在端口的終端在端口X X所連的所連的沖突域中，可以通過端口沖突域中，可以通過端口X X轉發(fā)目的地址為轉發(fā)目的地址為Y Y的的MACMAC幀。幀。轉發(fā)部分轉發(fā)部分如果從端口如果從端口X X接收到目的終端地址為接收到目的終端地址為D D的的MACMAC幀，轉發(fā)表表明地址為幀，轉發(fā)表表明地址為D D的終的終端端不在端口不在端口X X所連的沖突域，在端所連的沖突域，在端口口X X所連的沖突域，則從端口所連的沖突域，則從端口X X發(fā)送發(fā)送該該MACMAC幀。幀。在端口在端口X X所連的沖突域，則丟棄所連的沖突域，則丟棄該該MACMAC幀。幀。轉發(fā)表中找不到地址為轉發(fā)表中找不到地址

33、為D D的項，的項，廣播該廣播該MACMAC幀。幀。n所有終端全部發(fā)送了所有終端全部發(fā)送了MACMAC幀，才能完全建立轉發(fā)表，幀，才能完全建立轉發(fā)表，在轉發(fā)表完全建立前，大量在轉發(fā)表完全建立前，大量MACMAC幀廣播發(fā)送。幀廣播發(fā)送。n當網橋每一個端口只連接一個終端時，仍然存在沖當網橋每一個端口只連接一個終端時，仍然存在沖突域，沖突域的范圍是網橋端口和所連接的終端。突域，沖突域的范圍是網橋端口和所連接的終端。n解決沖突域的最徹底的方法是：網橋每一個終端只解決沖突域的最徹底的方法是：網橋每一個終端只連一個終端，終端和網橋端口全雙工通信。這種情連一個終端，終端和網橋端口全雙工通信。這種情況下，網橋

34、端口連接終端的媒體只能是雙絞線或光況下，網橋端口連接終端的媒體只能是雙絞線或光纖。纖。n通過無數網橋互連無數沖突域，可以使以太網最通過無數網橋互連無數沖突域，可以使以太網最遠兩端距離無限；遠兩端距離無限；n中繼器只能使信號傳輸距離無限，無法增加沖突中繼器只能使信號傳輸距離無限，無法增加沖突域直徑；域直徑；n網橋作為分組轉發(fā)設備，對網橋作為分組轉發(fā)設備，對MACMAC幀進行轉發(fā)，而幀進行轉發(fā)，而中繼器只對信號進行再生；中繼器只對信號進行再生；n中繼器（含集線器）只處理物理層對象：信號，中繼器（含集線器）只處理物理層對象：信號，所以是物理層設備，網橋處理所以是物理層設備，網橋處理MACMAC層對象

35、：層對象：MACMAC幀，幀，所以是鏈路層設備。所以是鏈路層設備。n無中繼傳輸距離是指沒有中繼器的情況下信號的傳播距離；無中繼傳輸距離是指沒有中繼器的情況下信號的傳播距離；n無中繼傳輸距離主要取決于傳輸媒體，如雙絞線電信號是無中繼傳輸距離主要取決于傳輸媒體，如雙絞線電信號是100m100m，光纖光信號是幾公里；，光纖光信號是幾公里；n如果沖突域直徑小于傳輸媒體的信號無中繼傳輸距離，對于如果沖突域直徑小于傳輸媒體的信號無中繼傳輸距離，對于存在沖突域的網絡，只能以沖突域直徑作為無中繼距離；存在沖突域的網絡，只能以沖突域直徑作為無中繼距離；無中繼傳輸距離無中繼傳輸距離MINMIN沖突域直徑，媒體無中

36、繼傳播距離沖突域直徑，媒體無中繼傳播距離n全雙工通信由于可以消除沖突域，使得無中繼傳輸距離只和全雙工通信由于可以消除沖突域，使得無中繼傳輸距離只和傳輸媒體有關，不受沖突域直徑限制。傳輸媒體有關，不受沖突域直徑限制。n透明是指某種物質存在，但感覺不到；透明是指某種物質存在，但感覺不到；n透明網橋是指終端發(fā)送接收透明網橋是指終端發(fā)送接收MACMAC幀過程中幀過程中感覺不到網橋存在。感覺不到網橋存在。 1 2 3 1 2 3 1 2 4 4 1 2 3 A B C D E F MAC A MAC B MAC C MAC D MAC E MAC F 終端終端AA終端終端D D轉發(fā)過程轉發(fā)過程 MAC

37、A 1MAC A 1MAC A 4 1 2 3 1 2 3 1 2 4 4 1 2 3 A B C D E F MAC A MAC B MAC C MAC D MAC E MAC F MAC A 1MAC A 1MAC A 4終端終端EE終端終端A A轉發(fā)過程轉發(fā)過程 MAC E2MAC E2MAC E4本講主要內容本講主要內容n交換機轉發(fā)方式交換機轉發(fā)方式n交換機結構交換機結構n直通轉發(fā)方式直通轉發(fā)方式 交換機接收到MAC幀目的地址字段后開始轉發(fā)過程n碎片避免轉發(fā)方式碎片避免轉發(fā)方式 交換機接收到MAC幀64B后開始轉發(fā)過程n存儲轉發(fā)方式存儲轉發(fā)方式 交換機完整接收MAC幀且確定MAC幀無錯

38、后開始轉發(fā)過程三種轉發(fā)方式比較三種轉發(fā)方式比較n直通轉發(fā)方式直通轉發(fā)方式 低時延，有先決條件，無檢錯功能；低時延，有先決條件，無檢錯功能；n碎片避免轉發(fā)方式碎片避免轉發(fā)方式 避免碎片轉發(fā)，比較低時延，無檢錯功能；避免碎片轉發(fā)，比較低時延，無檢錯功能；n存儲轉發(fā)方式存儲轉發(fā)方式 相對高的時延，有檢錯功能。相對高的時延，有檢錯功能。n交換機一般結構；交換機一般結構；n共享總線交換結構；共享總線交換結構；n交叉矩陣交換結構；交叉矩陣交換結構；n交換式以太網本質含義。交換式以太網本質含義。n網橋數據報分組交換機的本質；網橋數據報分組交換機的本質；nMAC MAC 幀一種分組形式；幀一種分組形式；n以太

39、網數據報分組交換網絡。以太網數據報分組交換網絡。n輸入端口向管理器發(fā)送輸入端口向管理器發(fā)送MACMAC幀傳輸請求；幀傳輸請求；n管理器確定數據總線使用者；管理器確定數據總線使用者；n數據總線使用者通過數據總線發(fā)送數據總線使用者通過數據總線發(fā)送MACMAC幀幀和控制信息；和控制信息；n管理器確定輸出端口；管理器確定輸出端口；n輸出端口向終端傳輸輸出端口向終端傳輸MACMAC幀。幀。n輸入端口向管理器發(fā)送輸入端口向管理器發(fā)送MAC幀傳輸請求；幀傳輸請求；n管理器確定數據總線使用者；管理器確定數據總線使用者；n數據總線使用者通過數據總線發(fā)送控制信息；數據總線使用者通過數據總線發(fā)送控制信息；n管理器確

40、定輸出端口，建立交換矩陣輸入端口與管理器確定輸出端口，建立交換矩陣輸入端口與輸出端口之間通路；輸出端口之間通路；n輸入端口通過交換矩陣輸入端口與輸出端口之間輸入端口通過交換矩陣輸入端口與輸出端口之間的通路向輸出端口傳輸的通路向輸出端口傳輸MAC幀；幀；n輸出端口向終端傳輸輸出端口向終端傳輸MAC幀。幀。OSIOSI功能劃分功能劃分n鏈路層或直接通過全雙工信道傳輸鏈路層或直接通過全雙工信道傳輸MACMAC幀，或通過幀，或通過CSMA/CDCSMA/CD和和廣播信道傳輸廣播信道傳輸MACMAC幀；幀；n網絡層通過地址學習建立轉發(fā)表，通過轉發(fā)表轉發(fā)網絡層通過地址學習建立轉發(fā)表，通過轉發(fā)表轉發(fā)MACM

41、AC幀。幀。TCP/IPTCP/IP體系結構中體系結構中n物理層信號傳輸過程；物理層信號傳輸過程；n鏈路層同一傳輸網絡兩個端點之間的傳鏈路層同一傳輸網絡兩個端點之間的傳輸過程；輸過程；n網際層網際層IPIP分組端到端傳輸過程。分組端到端傳輸過程。n為了與人們習慣一致，網際層也稱為網絡為了與人們習慣一致，網際層也稱為網絡層。層。n10Mb/s以太網標準n10BASE5n10BASE2n10BASETn100Mb/s以太網標準n100BASE-TXn100BASE-FXn1Gb/s以太網標準n1000BASE-Tn1000BASE-SXn1000BASE-LXn10Gb/s以太網標準n10GBASE-LRn10GBASE-ER以太網標準主要由傳輸速率和傳輸媒體決定。以太網標準主要由傳輸速率和傳輸媒體決定。n傳輸速率：傳輸速率