第4章計算機局域網(wǎng)絡

第4章計算機局域網(wǎng)絡杜煜本章主要內(nèi)容局域網(wǎng)的概述；局域網(wǎng)的主要技術(shù)；以太網(wǎng)技術(shù)；交換式以太網(wǎng)；虛擬局域網(wǎng)VLAN;局域網(wǎng)的連接設備及應用；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.2局域網(wǎng)的概述

局域網(wǎng)的主要特點：較小的地域范圍高傳輸速率和低誤碼率面向的用戶比較集中使用多種傳輸介質(zhì)二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.3局域網(wǎng)的概述局域網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)IEEE802標準遵循ISO/OSI參考模型的原則，解決最低兩層（即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層）的功能以及與網(wǎng)絡層的接口服務、網(wǎng)際互連有關(guān)的高層功能。IEEE802LAN參考模型與ISO/OSI參考模型的對應關(guān)系：二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.4局域網(wǎng)的概述IEEE802局域網(wǎng)參考模型中的物理層：實現(xiàn)比特流的傳輸與接收，數(shù)據(jù)的同步控制等。IEEE802規(guī)定了局域網(wǎng)物理層所使用的信號與編碼、傳輸介質(zhì)、拓撲結(jié)構(gòu)和傳輸速率等規(guī)范。采用基帶信號傳輸；數(shù)據(jù)的編碼采用曼徹斯特編碼；傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜和光纜等；拓撲結(jié)構(gòu)可以是總線型、樹型、星型和環(huán)型；傳輸速率有10Mbps、16Mbps、100Mbps、1000Mbps。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.5局域網(wǎng)的概述LAN的數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個功能子層：邏輯鏈路控制子層（LLC）介質(zhì)訪問控制子層（MAC）LLC子層和MAC子層的功能將數(shù)據(jù)組成幀，并對數(shù)據(jù)幀進行順序控制、差錯控制和流量控制，使不可靠的物理鏈路變?yōu)榭煽康逆溌贰AN可以支持多重訪問，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的單播、廣播和多播；劃分LLC和MAC子層的目的二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.6局域網(wǎng)的概述IEEE802標準系列802.1A：網(wǎng)絡管理和性能測量；

B：概述、體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡互連；

802.2LLC的功能；

802.3CSMA/CD總線網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范；

802.4TokenBus令牌總線網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范；

802.5TokenRing令牌環(huán)網(wǎng)的MAC和物理層的規(guī)范；

802.6分布隊列雙總線DQDB–MAN城域網(wǎng)標準；

802.7寬帶技術(shù)；

802.8光纖技術(shù)（光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI）；

802.9綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN；

802.10局域網(wǎng)安全技術(shù)；

802.11無線局域網(wǎng)；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.7IEEE802標準之間的關(guān)系二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.8802.3CSMA/CDMAC物理層802.4令牌總線MAC物理層802.5令牌環(huán)MAC物理層802.6MANMAC物理層802.9語音數(shù)據(jù)綜合ISDN802.11無線局域網(wǎng)802.8光纖技術(shù)802.7寬帶技術(shù)802.2邏輯鏈路控制LLC802.1B綜述及體系結(jié)構(gòu)802.1A管理802.10局域網(wǎng)安全物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層ISO/OSIIEEE802局域網(wǎng)的主要技術(shù)決定局域網(wǎng)特征的主要技術(shù)：拓撲結(jié)構(gòu)傳輸介質(zhì)介質(zhì)訪問控制方法三種技術(shù)決定了傳輸數(shù)據(jù)的類型、網(wǎng)絡的響應時間、吞吐量、利用率以及網(wǎng)絡應用等各種網(wǎng)絡特征。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.9拓撲結(jié)構(gòu)——總線型拓撲結(jié)構(gòu)所有的節(jié)點都通過網(wǎng)絡適配器直接連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上，總線可以是同軸電纜、雙絞線、或者是使用光纖；總線上任何一個節(jié)點發(fā)出的信息都沿著總線傳輸，而其他節(jié)點都能接收到該信息，但在同一時間內(nèi)，只允許一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)；由于總線作為公共傳輸介質(zhì)為多個節(jié)點共享，就有可能出現(xiàn)同一時刻有兩個或兩個以上節(jié)點利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，因此會出現(xiàn)“沖突”；在“共享介質(zhì)”的總線型拓撲結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)中，必須解決多個節(jié)點訪問總線的介質(zhì)訪問控制問題。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.10總線型局域網(wǎng)中的“沖突”

二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.11拓撲結(jié)構(gòu)——環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)所有節(jié)點使用相應的網(wǎng)絡適配器連接到共享的傳輸介質(zhì)上，通過點到點的連接構(gòu)成封閉的環(huán)路。環(huán)路中的數(shù)據(jù)沿著一個方向繞環(huán)逐節(jié)點傳輸。環(huán)路的維護和控制一般采用某種分布式控制方法，環(huán)中每個節(jié)點都具有相應的控制功能。在環(huán)型拓撲中，雖然也是多個節(jié)點共享一條環(huán)通路，但不會出現(xiàn)沖突。對于環(huán)型拓撲的局域網(wǎng)，網(wǎng)絡的管理較為復雜，與總線型局域網(wǎng)相比，可擴展性較差。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.12拓撲結(jié)構(gòu)——星型拓撲結(jié)構(gòu)在星型拓撲中存在一個中心節(jié)點，每個節(jié)點通過點到點線路與中心節(jié)點連接。在局域網(wǎng)中，由于使用中央設備的不同，局域網(wǎng)的物理拓撲結(jié)構(gòu)和邏輯拓撲結(jié)構(gòu)不同。使用集線器連接所有計算機時，是一種具有星型物理連接的總線型拓撲結(jié)構(gòu)；使用交換機時，是真正的星型拓撲結(jié)構(gòu)。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.13傳輸介質(zhì)與傳輸形式局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖、電磁波。局域網(wǎng)的傳輸形式有兩種：基帶傳輸與寬帶傳輸。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.14介質(zhì)訪問控制方法介質(zhì)訪問控制方法控制網(wǎng)絡節(jié)點何時能夠發(fā)送數(shù)據(jù)。IEEE802規(guī)定了局域網(wǎng)中最常用的介質(zhì)訪問控制方法：IEEE802.3

載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）；IEEE802.5

令牌環(huán)（TokenRing）；IEEE802.4

令牌總線（TokenBus）；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.15CSMA/CD介質(zhì)訪問控制總線型LAN中，所有的節(jié)點對信道的訪問是以多路訪問方式進行的。任一節(jié)點都可以將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到總線上，所有連接在信道上的節(jié)點都能檢測到該幀。當目的節(jié)點檢測到該數(shù)據(jù)幀的目的地址（MAC地址）為本節(jié)點地址時，就繼續(xù)接收該幀中包含的數(shù)據(jù)，同時給源節(jié)點返回一個響應。當有兩個或更多的節(jié)點在同一時間都發(fā)送了數(shù)據(jù)，在信道上就造成了幀的重疊，導致沖突出現(xiàn)。為了克服這種沖突，在總線LAN中常采用CSMA/CD協(xié)議，即帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問協(xié)議，它是一種隨機爭用型的介質(zhì)訪問控制方法。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.16CSMA/CD協(xié)議的工作過程CSMA/CD協(xié)議的工作過程通?？梢愿爬椋合嚷牶蟀l(fā)、邊聽邊發(fā)、沖突停發(fā)、隨機重發(fā)。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.17CSMA/CD協(xié)議的特點在采用CSMA/CD協(xié)議的總線LAN中，各節(jié)點通過競爭的方法強占對媒體的訪問權(quán)利，出現(xiàn)沖突后，必須延遲重發(fā)。因此，節(jié)點從準備發(fā)送數(shù)據(jù)到成功發(fā)送數(shù)據(jù)的時間是不能確定的，它不適合傳輸對時延要求較高的實時性數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)簡單、網(wǎng)絡維護方便、增刪節(jié)點容易，網(wǎng)絡在輕負載（節(jié)點數(shù)較少）的情況下效率較高。但是隨著網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)量的增加，傳遞信息量增大，即在重負載時，沖突概率增加，總線LAN的性能就會明顯下降。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.18令牌環(huán)（TokenRing）在令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法中，使用了一個沿著環(huán)路循環(huán)的令牌。網(wǎng)絡中的節(jié)點只有截獲令牌時才能發(fā)送數(shù)據(jù)，沒有獲取令牌的節(jié)點不能發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，使用令牌環(huán)的LAN中不會產(chǎn)生沖突。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.19TokenRing的特點由于每個節(jié)點不是隨機的爭用信道，不會出現(xiàn)沖突，因此稱它是一種確定型的介質(zhì)訪問控制方法，而且每個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲時間可以確定。在輕負載時，由于存在等待令牌的時間，效率較低。在重負載時，對各節(jié)點公平，且效率高。采用令牌環(huán)的局域網(wǎng)還可以對各節(jié)點設置不同的優(yōu)先級，具有高優(yōu)先級的節(jié)點可以先發(fā)送數(shù)據(jù)，比如某個節(jié)點需要傳輸實時性的數(shù)據(jù)，就可以申請高優(yōu)先級。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.20令牌總線（TokenBus）令牌總線訪問控制是在物理總線上建立一個邏輯環(huán)。從物理連接上看，它是總線結(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)，但邏輯上，它是環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)。連接到總線上的所有節(jié)點組成了一個邏輯環(huán)，每個節(jié)點被賦予一個順序的邏輯位置。和令牌環(huán)一樣，節(jié)點只有取得令牌才能發(fā)送幀，令牌在邏輯環(huán)上依次傳遞。在正常運行時，當某個節(jié)點發(fā)送完數(shù)據(jù)后，就要將令牌傳送給下一個節(jié)點。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.21TokenBus的特點令牌總線適用于重負載的網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)發(fā)送的延遲時間確定，適合實時性的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。網(wǎng)絡管理較為復雜，網(wǎng)絡必須有初始化的功能，以生成一個順序訪問的次序。令牌總線訪問控制的復雜性高：網(wǎng)絡中的令牌丟失，出現(xiàn)多個令牌、將新節(jié)點加入到環(huán)中，從環(huán)中刪除不工作的節(jié)點等。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.22以太網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展以太網(wǎng)的起源:ALOHA無線電系統(tǒng)(1968-1972)Xerox創(chuàng)建第一個實驗性的以太網(wǎng)(1972-1977)DEC、Intel和Xerox將以太網(wǎng)標準化(1979-1983)IEEE802.3標準問世（1982年）,10BASE-5出現(xiàn)；10BASE-T結(jié)構(gòu)化布線的歷史(1986-1990)交換式和全雙工制以太網(wǎng)的出現(xiàn)(1990-1994)快速以太網(wǎng)的出現(xiàn)(1992-1995)千兆網(wǎng)的出現(xiàn)(1996至今)二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.23傳統(tǒng)的以太網(wǎng)二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.24數(shù)據(jù)率（Mbps）基帶信號雙絞線以太網(wǎng)，段最大長度（百米）10Base-TIEEE802.3的四種規(guī)范10BaseT集線器的作用相當于一個多端口的中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)器），數(shù)據(jù)從集線器的一個端口進入后，集線器會將這些數(shù)據(jù)從其他所有端口廣播出去（擴充信號傳輸距離。將信號放大并整形后再轉(zhuǎn)發(fā)，消除信號傳輸?shù)氖д婧退p）。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.25NIC最大長度

100m快速以太網(wǎng)（FastEthernet）100BASE-T快速以太網(wǎng)，是標準以太網(wǎng)的100Mbps版本。100BASE-T的標準為802.3u，作為802.3的補充；100BASE-TMAC的速度相當于10倍的BASE-T的MAC；與10BASE-T相同，100BASE-T要求有中央集線器的星型布線結(jié)構(gòu)；FastEthernet的協(xié)議結(jié)構(gòu)：二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.26100Base-T的四種標準100Base-TX支持2對五類非屏蔽雙絞線（UTP）或2對一類屏蔽雙絞線（STP）。其中1對用于發(fā)送，另1對用于接收，因此100Base-TX可以全雙工方式工作，每個節(jié)點可以同時以100Mbps的速率發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。使用五類UTP的最大距離為100米。100Base-T4支持4對三類非屏蔽雙絞線UTP，其中有3對用于數(shù)據(jù)傳輸，1對用于沖突檢測。100Base-T2支持2對三類非屏蔽雙絞線UTP。100Base-FX支持2芯的多?；騿文９饫w。100Base-FX主要是用作高速主干網(wǎng)，從節(jié)點到集線器HUB的距離可以達到450米。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.27快速以太網(wǎng)的應用采用快速以太網(wǎng)集線器作為中央設備（100Base-TX集線器），使用非屏蔽5類雙絞線以星型連接的方式連接以太網(wǎng)節(jié)點（工作站和服務器），以及連接另一個快速以太網(wǎng)集線器和10Base-T的共享集線器。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.28千兆位以太網(wǎng)（GigabitEthernet）千兆位以太網(wǎng)產(chǎn)生的背景；千兆位以太網(wǎng)同樣保留著傳統(tǒng)的100Base-T的所有特征。GigabitEthernet標準的工作是從1995年開始的，1995年11月IEEE802.3委員會成立了高速網(wǎng)研究組；1996年8月成立了802.3z工作組，主要研究使用光纖與短距離屏蔽雙絞線的GigabitEthernet物理層標準；1997年初成立了802.3ab工作組，主要研究使用長距離光纖與非屏蔽雙絞線的GigabitEthernet物理層標準。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.29GigabitEthernet物理層標準一1000Base-SX使用短波長激光作為信號源的網(wǎng)絡介質(zhì)技術(shù)，配置波長為770-860nm（一般為850nm）的激光傳輸器，只能支持多模光纖。1000Base-SX所使用的光纖規(guī)格有兩種：62.5微米多模光纖使用62.5微米多模光纖在全雙工方式下的最長傳輸距離為275米；50微米多模光纖使用50微米多模光纖，全雙工方式下最長有效距離為550米。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.30GigabitEthernet物理層標準二1000Base-LX1000Base-LX使用長波長激光作為信號源的網(wǎng)絡介質(zhì)技術(shù)，配置波長為1270-1355nm（一般為1300nm）的激光傳輸器，既可以驅(qū)動多模光纖，也可以驅(qū)動單模光纖。1000Base-LX所使用的光纖規(guī)格為：62.5微米多模光纖、50微米多模光纖、9微米單模光纖。使用多模光纖時，在全雙工方式下，最長傳輸距離可以達到550米；使用單模光纖時，全雙工方式下的最長有效距離為3000米。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.31GigabitEthernet物理層標準三1000Base-CX1000Base-CX是使用銅纜作為網(wǎng)絡介質(zhì)的兩種千兆以太網(wǎng)技術(shù)之一。1000Base-CX使用了一種特殊規(guī)格的高質(zhì)量平衡屏蔽雙絞線，最長有效距離為25米，使用9芯D型連接器連接電纜。1000Base-T1000BaseT使用5類UTP作為網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的千兆以太網(wǎng)技術(shù)，最長有效距離與100Base-TX一樣可以達到100米。采用這種技術(shù)可以在原有的快速以太網(wǎng)系統(tǒng)中實現(xiàn)從100Mbps到1000Mbps的平滑升級。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.32萬兆位以太網(wǎng)（10GigabitEthernet）萬兆以太網(wǎng)的產(chǎn)生與標準IEEE802.3專門成立了一個工作組研究萬兆位以太網(wǎng)，并于2002年7月通過了萬兆位以太網(wǎng)標準IEEE802.3ae，它不但應用于萬兆以太局域網(wǎng)，也應用在萬兆以太城域網(wǎng)。保留了以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，通過不同的編碼方式或波分復用提供10Gbit/s傳輸速度；僅支持全雙工方式，不存在沖突，也不使用CSMA/CD協(xié)議，因此傳輸距離不受碰撞檢測的限制而大大提高。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.33萬兆位以太網(wǎng)（10GigabitEthernet）IEEE802.3ae萬兆以太網(wǎng)標準定義兩種PHY（物理層規(guī)范），即串行局域網(wǎng)物理層（SerialLANPHY）和廣域網(wǎng)物理層（SerialWANPHY。IEEE802.3ae也定義支持特定物理介質(zhì)相關(guān)接口（PMD）的物理層規(guī)范，包括多模光纖和單模光纖以及相應傳送距離等二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.34萬兆位以太網(wǎng)（10GigabitEthernet）串行局域網(wǎng)物理層（SerialLANPHY）串行局域網(wǎng)物理層由64b/66b編解碼（codec）機制和串行/反串行部件（SerDes）組成。編解碼機制執(zhí)行了數(shù)據(jù)包的分組編碼。SerDes將16位的并行數(shù)據(jù)通路（每路644Mbit/s）串行化為一條10.3Gbit/s的數(shù)據(jù)流，在傳送端交由串行光學部件或PMD處理。在接收端，SerDes將一條10.3Gbit/s的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化回16位的并行數(shù)據(jù)通路（每路644Mbit/s）。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.35萬兆位以太網(wǎng)（10GigabitEthernet）廣域網(wǎng)物理層（SerialWANPHY）串行廣域網(wǎng)物理層由廣域網(wǎng)接口子層（WIS）、64b/66b編解碼機制以及SerDes部件組成。串行廣域網(wǎng)PHY中的SerDes和串行局域網(wǎng)PHY唯一的區(qū)別在于串行數(shù)據(jù)流的速度是9.95Gbit/s（OC-192），16位并行數(shù)據(jù)通路的速度為每路622Mbit/s。串行廣域網(wǎng)PHY使得萬兆以太網(wǎng)與現(xiàn)有SONET/SDH網(wǎng)絡的OC-192接口或DWDM光傳輸網(wǎng)的10Gbit/s接口速率完全匹配。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.36萬兆位以太網(wǎng)（10GigabitEthernet）IEEE802.3ae的4個物理層標準為10GBASE-R、10GBASE-W、10GBASE-LX4、10GBASE-CX4。10GBASE-R和10GBASE-CX4用于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)環(huán)境，10GBASE-R采用光纖作為傳輸介質(zhì)，10GBASE-CX4采用同軸銅纜作為傳輸介質(zhì)，10GBASE-W是廣域網(wǎng)接口，數(shù)據(jù)速率為9.585Gbit/s。10GBSE-LX4則使用WDM波分復用技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.37萬兆位以太網(wǎng)的應用萬兆以太網(wǎng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)以太網(wǎng)近距離傳輸?shù)南拗?，不但可以應用在局域網(wǎng)和園區(qū)網(wǎng)外，也能夠方便地應用在城域甚至廣域范圍，來構(gòu)建高性能的網(wǎng)絡核心。企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)寬帶IP城域網(wǎng)數(shù)據(jù)中心和Internet交換中心超級計算中心二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.38交換式以太網(wǎng)（SwitchingEthernet）共享式以太網(wǎng)采用了以共享集線器為中心的星型連接方式，但其實際上是總線型的拓撲結(jié)構(gòu)；當網(wǎng)絡規(guī)模不斷擴大時，網(wǎng)絡中的沖突就會大大增加，而數(shù)據(jù)經(jīng)過多次重發(fā)后，延時也相當大，造成網(wǎng)絡整體性能下降。在網(wǎng)絡節(jié)點較多時，以太網(wǎng)的帶寬使用效率只有30%～40%。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.39交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)采用交換機作為中央設備的以太網(wǎng)成為交換式以太網(wǎng)；交換機提供了多個通道，允許多個用戶之間同時進行數(shù)據(jù)傳輸；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.40交換式以太網(wǎng)的應用二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.41交換式以太網(wǎng)的工作原理交換機對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)是以網(wǎng)絡節(jié)點計算機的MAC地址為基礎(chǔ)的。交換機會監(jiān)測發(fā)送到每個端口的數(shù)據(jù)幀，通過數(shù)據(jù)幀中的有關(guān)信息（源節(jié)點的MAC地址、目的節(jié)點的MAC地址），就會得到與每個端口所連接的節(jié)點MAC地址，并在交換機的內(nèi)部建立一個“端口-MAC地址”映射表。建立映射表后，當某個端口接收到數(shù)據(jù)幀后，交換機會讀取出該幀中的目的節(jié)點MAC地址，并通過“端口-MAC地址”的對照關(guān)系，迅速的將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應的端口。以太網(wǎng)交換機對數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式分為三類；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.42交換機對數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式一直接交換方式(Cut-Through)不接收完整個轉(zhuǎn)發(fā)的幀，只收到幀中最前面的源地址和目的地址即可；根據(jù)目的地址找到相應的交換機端口，并將該幀發(fā)送到該端口；特點優(yōu)點：速度快、延時?。蝗秉c：在轉(zhuǎn)發(fā)幀時不進行錯誤校驗，可靠性相對低；另外，不能對不同速率的端口轉(zhuǎn)發(fā)，100到10Mbps時就需要緩沖幀。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.43交換機對數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式二存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式(Store-and-Forward)與直接交換方式類似，不同處在于要把信息幀全部接收到內(nèi)部緩沖區(qū)中，并對信息幀進行校驗，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤就通知源發(fā)送站重新發(fā)送幀；特點優(yōu)點：可靠性高，能支持不同速率端口之間的轉(zhuǎn)發(fā)；缺點：延遲時間大；交換機內(nèi)的緩沖存儲器有限，當負載較重時，易造成幀的丟失；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.44交換機對數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式三改進的直接交換方式將前兩者結(jié)合起來，在收到幀的前64字節(jié)后，判斷幀的幀頭字段是否正確；特點：對于短的幀，交換延遲時間與直接交換方式相同；對于長的幀，交換延遲時間減少；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.45交換式以太網(wǎng)的特點交換式以太網(wǎng)保留了現(xiàn)有以太網(wǎng)的基礎(chǔ)設施，而不必把現(xiàn)有的設備淘汰掉。以太網(wǎng)交換機可以與現(xiàn)有的以太網(wǎng)集線器相結(jié)合，實現(xiàn)各類廣泛的應用。交換機可以用來將超載的網(wǎng)絡分段，或者通過交換機的高速端口建立服務器群或者網(wǎng)絡的主干，所有這些應用都維持現(xiàn)有的設備不變。以太網(wǎng)交換技術(shù)是一種基于以太網(wǎng)的技術(shù)，對用戶有較好的熟悉度，易學易用。使用以太網(wǎng)交換機，可以支持虛擬局域網(wǎng)應用，使網(wǎng)絡的管理更加靈活。交換式以太網(wǎng)可以使用各種傳輸介質(zhì)，支持三類/五類UTP、光纜以及同軸電纜，尤其是使用光纜，可以使交換式以太網(wǎng)作為網(wǎng)絡的主干。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.46三層交換技術(shù)交換和路由選擇是互補性的技術(shù)，路由器處理時延大、速度慢，用交換機又不能進行路由選擇和有效地控制廣播，因此，在交換機不斷發(fā)展的過程中，就有了將第二層交換和第三層路由相結(jié)合的設備，即第三層交換機，也被稱作“路由交換機”。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.47三層交換技術(shù)原理二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.48三層交換的應用二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.49三層交換的主要用途是代替?zhèn)鹘y(tǒng)路由器作為網(wǎng)絡的核心。在企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)中，一般會將第三層交換機用在網(wǎng)絡的核心層，用第三層交換機上的千兆端口或百兆端口連接不同的子網(wǎng)或VLAN。作為骨干交換機支持Trunk協(xié)議采用Trunk技術(shù)能將若干條相同的源交換機與目的交換機的以太網(wǎng)連接線從邏輯上看成一條連接線，不但提高了帶寬，也增強了系統(tǒng)的安全性虛擬局域網(wǎng)VLAN什么是虛擬局域網(wǎng)（VLAN）通過路由和交換設備，在網(wǎng)絡的物理拓樸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上建立一個邏輯網(wǎng)絡，以使得網(wǎng)絡中任意幾個局域網(wǎng)網(wǎng)段或（和）節(jié)點能夠組合成一個邏輯上的局域網(wǎng)。建立在局域網(wǎng)交換機上，以軟件方式實現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理，邏輯工作組的節(jié)點組成不受物理位置的限制；同一邏輯分組的成員可以分布在相同的物理網(wǎng)段上，也可以分布在不同的網(wǎng)絡上；1996年3月，IEEE802委員會發(fā)布了IEEE802.1QVLAN標準。目前，該標準已得到全世界主要網(wǎng)絡廠商的支持。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.50二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.51組建VLAN的原則在網(wǎng)絡中盡量使用同一廠家的交換機，而且在能用交換機的地方盡量使用交換機；使用交換機組建一個范圍盡可能大的交換鏈路，并且讓盡可能多的計算機直接連接到交換機上；層次化地將交換機與交換機相連，要避免使用傳統(tǒng)的路由器，以保持整個網(wǎng)絡的連通性。根據(jù)應用的需要，使用軟件劃分出若干個VLAN。每個VLAN上的所有計算機不論其所在的物理位置如何，都處在一個邏輯網(wǎng)中。VLAN之間可以互通，也可以不相通。若要實現(xiàn)其中的某些VLAN能夠互通，則使用一臺中央路由器（或者路由交換機），將這些VLAN互連起來，從而形成一個完整的VLAN。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.52VLAN網(wǎng)絡管理軟件VLAN網(wǎng)絡管理軟件是構(gòu)成VLAN的基礎(chǔ)，通過運行在交換式局域網(wǎng)上的網(wǎng)絡管理程序，來建立、配置、修改或刪除整個VLAN。VLAN管理軟件應具備以下的主要功能：地址過濾能力虛擬連網(wǎng)能力廣播功能封裝二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.53VLAN的劃分方法基于交換機端口的虛擬局域網(wǎng)基于交換機端口的虛擬局域網(wǎng)無法自動解決節(jié)點的移動、增加和變更問題。如果一個節(jié)點從一個端口移動到另一個端口時，網(wǎng)絡管理者必須對虛擬局域網(wǎng)成員進行重新配置。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.54VLAN中使用集線器當交換機端口連接的是一個集線器時，由于集線器所支持的是一個共享介質(zhì)的多用戶網(wǎng)絡，因此，按交換機端口號的劃分方案只能將連接到集線器的所有用戶劃分到同一個VLAN中；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.55基于MAC地址的虛擬局域網(wǎng)優(yōu)點：允許節(jié)點移動到網(wǎng)絡其它物理網(wǎng)段；可以解決基于端口的VLAN所不能解決的問題，將一個集線器連接區(qū)域內(nèi)的節(jié)點劃分到不同的VLAN中。缺點需要對大量的毫無規(guī)律的MAC地址進行操作；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.56基于網(wǎng)絡層地址的虛擬局域網(wǎng)使用節(jié)點的網(wǎng)絡層地址來配置虛擬局域網(wǎng)，要求交換機能夠處理網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)；有利于組成基于服務或應用的虛擬局域網(wǎng)；用戶可以隨意移動節(jié)點而無需重新配置網(wǎng)絡地址；一個虛擬局域網(wǎng)可以擴展到多個交換機的端口上，甚至一個端口能對應于多個虛擬局域網(wǎng)。由于檢查網(wǎng)絡層地址比檢查MAC地址的延遲要大，因此，這種方法影響了交換機的交換時間以及整個網(wǎng)絡的性能；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.57VLAN的其他劃分方法基于IP組播的虛擬局域網(wǎng)使用IP廣播組動態(tài)的建立VLAN；基于策略的虛擬局域網(wǎng)可以同時使用不同劃分VLAN的方法來建立一個虛擬局域網(wǎng)；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.58VLAN的優(yōu)點控制網(wǎng)絡的廣播風暴；確保網(wǎng)絡的安全性；簡化網(wǎng)絡管理；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.59局域網(wǎng)連接設備與應用網(wǎng)絡適配器（網(wǎng)卡）的分類按照支持的計算機的種類分標準網(wǎng)卡；便攜式網(wǎng)卡USB網(wǎng)卡；按照網(wǎng)卡的速率10Mbps網(wǎng)卡；10/100Mbps；1000Mbps；按照網(wǎng)卡支持的傳輸介質(zhì)粗纜網(wǎng)卡；細纜網(wǎng)卡；雙絞線網(wǎng)卡；光纖網(wǎng)卡；按照網(wǎng)卡支持的總線類型：ISA、EISA、PCI；二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.60集線器集線器（HUB）是帶有多個端口的中繼器（轉(zhuǎn)發(fā)器），也是一個工作在OSI模型中的物理層設備。在集線器中，數(shù)據(jù)幀從一個節(jié)點被發(fā)送到集線器的某個端口上，然后又被轉(zhuǎn)發(fā)到集線器的其他所有端口上。雖然每一個節(jié)點都使用一條雙絞線連接到集線器上，但基于集線器的網(wǎng)絡仍屬于共享介質(zhì)的局域網(wǎng)絡。按集線器端口連接介質(zhì)的不同，集線器可連接雙絞線和光纖。使用光纖的集線器一般用于遠距離連接和需要高抗干擾性能的場合，大多數(shù)的集線器都是以雙絞線作為連接介質(zhì)的。集線器通常帶有多個（8個、12個、16個或24個）RJ-45接口（端口）。二月23計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)杜煜No.61集線器的分類與應用獨立式集線器(StandaloneHUB)獨立式集線器是最簡單的一種集線器，帶有多個（8個、12個、16個或24個）RJ-45端口；二月23計算