數(shù)據(jù)通信第七章

數(shù)據(jù)通信第七章第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六終端設(shè)備終端設(shè)備輸入信息的方式直接輸入：直接通過鍵盤、鼠標(biāo)、按鈕等。通過間接媒介輸入：先將數(shù)據(jù)記錄在磁盤等媒介上，在借助磁盤機(jī)等設(shè)備把信息輸入到網(wǎng)絡(luò)中。通過檢測裝置輸入：通過例如傳感器等設(shè)備檢測某些物理量，采樣量化成數(shù)據(jù)后再輸入到傳送系統(tǒng)。

第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六終端設(shè)備的組成和功能終端設(shè)備通常由輸入、輸出設(shè)備，控制設(shè)備和傳輸控制器組成。功能：完成信息的輸入、輸出；進(jìn)行線路連接；進(jìn)行傳輸控制；對信息進(jìn)行編碼和譯碼；進(jìn)行差錯(cuò)控制及校驗(yàn)；對信息進(jìn)行緩沖和儲存。輸入設(shè)備控制輸出設(shè)備控制傳輸控制MODEM用戶第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六終端設(shè)備的分類通用終端：打印類終端、顯示類終端和識別類終端復(fù)合終端：是一種面向某種應(yīng)用業(yè)務(wù)，能按需配置輸入/輸出設(shè)備，而且終端本身可以進(jìn)行相關(guān)信息處理的設(shè)備。如銷售終端，票務(wù)終端等。智能終端：是一種帶有微處理器的高級終端，它不但可以輸入輸出信息，還可以存儲、處理、控制數(shù)據(jù)信息。智能終端通常具有人機(jī)交互能力，具有本機(jī)數(shù)據(jù)處理與存儲功能，還具有與多種通信網(wǎng)絡(luò)相兼容的能力及自珍段能力。例如電腦。虛擬終端：是指計(jì)算機(jī)支持各種各樣實(shí)際終端的過渡終端或標(biāo)準(zhǔn)終端

第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器（MODEM）的功能主要是完成數(shù)據(jù)信號的編碼調(diào)制到模擬信號在模擬信道上傳輸；同時(shí)在模擬信道上將模擬信號解調(diào)解碼成原始的數(shù)據(jù)信號。為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，通常在調(diào)制之前要對數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余壓縮，在接收端進(jìn)行恢復(fù)。同時(shí)還增加了糾檢錯(cuò)功能確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。電話線常用的是CCITT制定的V系列建議。按照傳輸介質(zhì)分有線和無線MODEM按照帶寬分窄帶和寬帶MODEM第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六常用的無線MODEM芯片序號型號調(diào)制方式速率典型應(yīng)用1CMX429AFFSK1200/2400MPT13272CMX469AFFSK/MSK1200/2400/4800Data-OverRadio3CMX589AGMSK4kbpsto200kbpsCellularDigitalPacketData4FX929B4-LevelFSK4800to19200b/sRCRSTD-47andRD-LAP*Systems5nRF2401GFSK0to1MbpsWirelessmouse,keyboard,joystick第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六無線MODEM芯片nRF2401工作頻段2.4G單片GFSK收發(fā)芯片多信道工作125信道信道切換時(shí)間<200us.支持跳頻尋址和CRC低功耗第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六常用的寬帶接入方式第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六在電話線上的寬帶頻譜分配第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六在電話線上的寬帶頻譜分配第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六ADSLModem的調(diào)制方式正交調(diào)幅（QAM）

QAM是一種十分成熟且應(yīng)用廣泛的調(diào)制技術(shù)。這種方式的頻譜利用率可以做得很高，設(shè)備也不太復(fù)雜。但是，當(dāng)它的信號狀態(tài)數(shù)很多時(shí)，則對信道的線性和非線性失真變得十分敏感。無載波調(diào)幅／調(diào)相（CAP）

CAP技術(shù)在原理上類似QAM，但不用正交載波，而是通過兩個(gè)數(shù)字橫向帶通濾波器進(jìn)行調(diào)制，其輸出結(jié)合起來即形成了發(fā)送信號。在接收側(cè)用"軟判決"技術(shù)對信號進(jìn)行解調(diào)，再用判決前饋均衡器對電纜芯徑變化和橋接抽頭進(jìn)行適配。離散多音頻調(diào)（DMT）

DMT即離散多音調(diào)制，又稱多載波調(diào)制。它是將信道的可用帶寬劃分為若干個(gè)子信道，每個(gè)子信道一個(gè)載波，分別載荷一路數(shù)據(jù)，并行傳輸?shù)?1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六VDSLVDSL（Very-high-bit-rateDigitalSubscriberloop）甚高速數(shù)字用戶環(huán)路，簡單地說，VDSL就是ADSL的快速版本。使用VDSL，短距離內(nèi)的最大下傳速率可達(dá)55Mbps，上傳速率可達(dá)19.2Mbps，甚至更高。目前可提供10Mbps上、下行對稱速率。VDSL使用DMT調(diào)制方式，國內(nèi)VDSL有少量應(yīng)用，都是采用PTM模式、QAM調(diào)制的EoVDSL技術(shù)。第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六ADSLvsVDSLADSL上行與下行帶寬不一致，適合普通用戶的上網(wǎng)要求。VDSL可以提供對稱帶寬適合商業(yè)用戶。ADSL2+在3公里傳輸距離以內(nèi)，傳輸速度可維持在10Mbps~26Mbps，相對而言，VDSL在1.2公里傳輸距離以內(nèi)速度才得以維持在25Mbps以上，超過1.2公里以上傳輸距離速度則快速銳減。在目前電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，機(jī)房與客戶端距離絕大部分超過目前VDSL有效傳輸距離，為提供VDSL服務(wù)，電信業(yè)者勢必重新布建光纖，增加其網(wǎng)絡(luò)布建成本。ADSL2+將成為ADSL下一世代技術(shù)，并將延續(xù)ADSL既有地位成為市場應(yīng)用主流，并將延后電信投入VDSL建設(shè)的腳步。第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六多路復(fù)用器中間一般用高速專線連接接口非常豐富，可以提供多種連接方式，支持多種協(xié)議多用于專網(wǎng)多路復(fù)用器多路復(fù)用器E1、ISDNFR、DDNv.35X.21RS-2322B+D電話傳真以太網(wǎng)v.35X.21RS-2322B+D電話傳真以太網(wǎng)第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六集中器集中器是一種將m條輸入線匯總成n條輸出線的傳輸控制設(shè)備（m>n）集中器的功能將多條輸入的大量低、中速率數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，再經(jīng)一條或幾條高速線路送到另一個(gè)集中器或者前端處理機(jī)。在純爭用的情況下，可作為可編程的交換設(shè)備（稱為端口選擇器）可完成報(bào)文交換功能或存儲轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文功能。具有進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)處理功能。集中器的技術(shù)爭用輪詢存儲轉(zhuǎn)發(fā)排隊(duì)第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六集中器例子（MPT集群系統(tǒng)）第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六前端處理器前端處理器實(shí)際上是為了減輕主機(jī)處理數(shù)據(jù)的負(fù)擔(dān)，各終端發(fā)送來的數(shù)據(jù)通過通信線路，首先進(jìn)入前段處理器進(jìn)行預(yù)處理，如糾檢錯(cuò)、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)代碼等。例如外置MODEM、獨(dú)立顯卡。電腦外置MODEM電話線電腦內(nèi)置MODEM電話線FEC利用MODEM內(nèi)部處理器實(shí)現(xiàn)FEC利用電腦處理器資源實(shí)現(xiàn)硬貓軟貓第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)絡(luò)設(shè)備-網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分類物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸層上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六各層上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備★HUBSWITCHROUTERGATEWAY第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要解決數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口問題。主要設(shè)備有：中繼器、網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體轉(zhuǎn)換設(shè)備等。中繼器用于擴(kuò)展局域網(wǎng)長度，在連接網(wǎng)絡(luò)及其他設(shè)備時(shí)還有不同名稱：多路復(fù)用器類。用于增加通信傳輸媒質(zhì)的有效性，提高效率。中繼器類，例如：令牌環(huán)網(wǎng)中繼器，用于MAU之間，或工作站與MAU之間擴(kuò)展距離。以太網(wǎng)中繼器。用于連接多個(gè)以太網(wǎng)，包括傳統(tǒng)的以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)中繼器等。集線器，多口中繼器。例如：以太網(wǎng)集線器（HUB)FDDI集中器。集中器是一種數(shù)據(jù)傳輸中的功能部件，他將多個(gè)數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)匯集到相對較少的物理傳輸媒質(zhì)中，以提高傳輸效率。媒體轉(zhuǎn)換類，例如：以太網(wǎng)-E1轉(zhuǎn)換（10Base-T），對以太網(wǎng)數(shù)據(jù)緩存轉(zhuǎn)換格式加載到E1上傳輸。第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六中繼器-物理層設(shè)備由于數(shù)據(jù)信號在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上傳輸時(shí)，會隨著距離的增加而衰減，中繼器的主要作用之一就是解決信號衰減的問題?？焖僖蕴W(wǎng)中繼器(Repeater)中繼器主要用于拓展網(wǎng)絡(luò)的長度，它的功能為從一個(gè)端口接收數(shù)據(jù)信號，然后將這些信號整形、放大，最后將之傳送到其他端口上(畫圖舉例)。中繼器不檢測它所傳送的信號信息，僅僅是將不理想的信號再現(xiàn)為完美的信號。中繼器工作于OSI模型的物理層，因此只能連接具有相同物理層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。中繼器一般不能超過3-5個(gè)，因?yàn)椴荒芗m正誤碼。最常見的就是使用HUB進(jìn)行中繼。第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 該設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)提供建立/拆除數(shù)據(jù)鏈路、幀傳輸、差錯(cuò)與流量控制、數(shù)據(jù)鏈路管理功能。主要設(shè)備有：網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）。網(wǎng)橋。用于把一個(gè)較大的LAN分割成多個(gè)網(wǎng)段，或?qū)蓚€(gè)以上的LAN互接為一個(gè)邏輯上的LAN。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。主要進(jìn)行信息包的接收，暫時(shí)存儲、發(fā)送，交換等。分為幀交換機(jī)和信元交換機(jī)（ATM）兩大類。第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)絡(luò)適配器也稱為網(wǎng)絡(luò)控制器、網(wǎng)卡，是PC或各種計(jì)算機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)上的關(guān)鍵接口部件。網(wǎng)絡(luò)適配器的作用：提供網(wǎng)絡(luò)物理層接口實(shí)現(xiàn)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線信號之間的連接與通信實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層的大部分功能支持桌面管理接口（DMI）和連線化管理可以進(jìn)行自動遠(yuǎn)程管理和對網(wǎng)上PC進(jìn)行遠(yuǎn)程控制可以進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)、存儲及系統(tǒng)維護(hù)等。第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)橋-鏈路層設(shè)備★ 網(wǎng)橋是運(yùn)行在數(shù)據(jù)鏈路層上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)橋可以將一個(gè)較大的LAN分割成多個(gè)網(wǎng)段，或者將兩個(gè)以上的LAN互聯(lián)成一個(gè)邏輯上的LAN。網(wǎng)橋的主要功能，用于連接網(wǎng)段，增加網(wǎng)絡(luò)范圍；進(jìn)行尋址和路徑選擇；具有某些網(wǎng)絡(luò)管理功能。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，將兩個(gè)LAN連起來，根據(jù)MAC地址來轉(zhuǎn)發(fā)幀，可以看作一個(gè)“低層的路由器”（路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址如IP地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。遠(yuǎn)程網(wǎng)橋通過一個(gè)通常較慢的鏈路（如電話線）連接兩個(gè)遠(yuǎn)程LAN，對本地網(wǎng)橋而言，性能比較重要，而對遠(yuǎn)程網(wǎng)橋而言，在長距離上可正常運(yùn)行是更重要的。按照傳輸媒質(zhì)分為有線網(wǎng)橋和無線網(wǎng)橋按照協(xié)議處理方式不同分為透明網(wǎng)橋和源路由選擇網(wǎng)橋第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六透明網(wǎng)橋(transparentbridge)★透明網(wǎng)橋(transparentbridge)或生成樹網(wǎng)橋(spanningtreebridge)。支持這種設(shè)計(jì)的人首要關(guān)心的是完全透明。裝有多個(gè)LAN的單位在買回IEEE標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)橋之后，只需把連接插頭插入網(wǎng)橋，無需設(shè)置地址開關(guān)，無需設(shè)置路由表或參數(shù)，現(xiàn)有LAN的運(yùn)行完全不受網(wǎng)橋的任何影響。透明網(wǎng)橋以混雜方式工作，它接收與之連接的所有LAN傳送的每一幀。當(dāng)一幀到達(dá)時(shí)，通過查詢網(wǎng)橋中一張大型散列表里的目的地址而作出決定是否轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)發(fā)到哪里。在插入網(wǎng)橋之初，所有的散列表均為空。由于網(wǎng)橋不知道任何目的地的位置，因而采用擴(kuò)散算法(floodingalgorithm)：把每個(gè)到來的、目的地不明的幀輸出到連在此網(wǎng)橋的所有LAN中（除了發(fā)送該幀的LAN）。隨著時(shí)間的推移，網(wǎng)橋?qū)⒘私饷總€(gè)目的地的位置。一旦知道了目的地位置，發(fā)往該處的幀就只放到適當(dāng)?shù)腖AN上，而不再散發(fā)。第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六透明網(wǎng)橋(transparentbridge)透明網(wǎng)橋采用的算法是逆向?qū)W習(xí)法(backwardlearning)。網(wǎng)橋按混雜的方式工作，故它能看見所連接的任一LAN上傳送的幀。查看源地址即可知道在哪個(gè)LAN上可訪問哪臺機(jī)器，于是在散列表中添上一項(xiàng)。當(dāng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)橋加電、斷電或遷移時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會隨之改變。為了處理動態(tài)拓?fù)鋯栴}，每當(dāng)增加散列表項(xiàng)時(shí)，均在該項(xiàng)中注明幀的到達(dá)時(shí)間。每當(dāng)目的地已在表中的幀到達(dá)時(shí)，將以當(dāng)前時(shí)間更新該項(xiàng)。這樣，從表中每項(xiàng)的時(shí)間即可知道該機(jī)器最后幀到來的時(shí)間。網(wǎng)橋中有一個(gè)進(jìn)程定期地掃描散列表，清除時(shí)間早于當(dāng)前時(shí)間若干分鐘的全部表項(xiàng)。于是，如果從LAN上取下一臺計(jì)算機(jī)，并在別處重新連到LAN上的話，那么在幾分鐘內(nèi)，它即可重新開始正常工作而無須人工干預(yù)。這個(gè)算法同時(shí)也意味著，如果機(jī)器在幾分鐘內(nèi)無動作，那么發(fā)給它的幀將不得不散發(fā)，一直到它自己發(fā)送出一幀為止。第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)橋利用ARP廣播學(xué)習(xí)MAC地址以太網(wǎng)頭類型：ARPIPv4頭廣播出源及目的的IP與MAC地址對照關(guān)系第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六源路由選擇(sourcerouting)網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋的優(yōu)點(diǎn)是易于安裝，只需插進(jìn)電纜即大功告成。但這種網(wǎng)橋并沒有最佳地利用帶寬。這兩個(gè)（或其他）因素的相對重要性導(dǎo)致了802委員會內(nèi)部的分裂。支持CSMA/CD和令牌總線的人選擇了透明網(wǎng)橋，而令牌環(huán)的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇的網(wǎng)橋（受到IBM的鼓勵）源路由選擇的前提是互聯(lián)網(wǎng)中的每臺機(jī)器都知道所有其他機(jī)器的最佳路徑。如何得到這些路由是源路由選擇算法的重要部分。獲取路由算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機(jī)器就發(fā)布一廣播幀，詢問它在哪里。每個(gè)網(wǎng)橋都轉(zhuǎn)發(fā)該查找?guī)?discoveryframe)，這樣該幀就可到達(dá)互聯(lián)網(wǎng)中的每一個(gè)LAN。當(dāng)答復(fù)回來時(shí)，途經(jīng)的網(wǎng)橋?qū)⑺鼈冏约旱臉?biāo)識記錄在答復(fù)幀中，于是，廣播幀的發(fā)送者就可以得到確切的路由，并可從中選取最佳路由。第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六兩種網(wǎng)橋的比較特點(diǎn)透明網(wǎng)橋源路由選擇網(wǎng)橋注解連接方式無連接面向連接

透明性完全透明不透明透明網(wǎng)橋?qū)χ鳈C(jī)來說是完全不可見的，而且它與所有現(xiàn)在的802產(chǎn)品完全兼容。源路由選擇網(wǎng)橋既不透明又不兼容。如果要用源路由選擇網(wǎng)橋，主機(jī)必須知道橋接模式，必須主動地參與工作。配置方式自動手工

路由次優(yōu)化優(yōu)化源路由選擇網(wǎng)橋的幾個(gè)不多的優(yōu)點(diǎn)之一是：從理論上講，它可使用最佳路由，而透明網(wǎng)橋則只限于生成樹，另外，源路由選擇網(wǎng)橋還可以很好地利用網(wǎng)間的并行網(wǎng)橋來分散載荷。不過在實(shí)際中，網(wǎng)橋能否利用這些理論上的優(yōu)點(diǎn)是令人懷疑的。定位逆向?qū)W習(xí)發(fā)現(xiàn)幀逆向?qū)W習(xí)的缺點(diǎn)是：網(wǎng)橋必須一直等到碰巧有一特別的幀到來，才能知道目的地在何處。

查找?guī)娜秉c(diǎn)是：在有并行網(wǎng)橋的大型互聯(lián)網(wǎng)中，會發(fā)生指數(shù)級的幀爆炸。失效處理由網(wǎng)橋處理由主機(jī)處理

復(fù)雜性在網(wǎng)橋中在主機(jī)中由于主機(jī)數(shù)量通常比網(wǎng)橋大一兩個(gè)數(shù)量級，因此，最好把額外的開銷和復(fù)雜性放到少量的網(wǎng)橋中而不是全部的主機(jī)中。第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六利用網(wǎng)橋和交換網(wǎng)絡(luò)鏈接兩個(gè)LAN★L(fēng)AN-1LAN-2網(wǎng)橋網(wǎng)橋MODEM交換網(wǎng)絡(luò)MODEM第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)-鏈路層設(shè)備根據(jù)交換機(jī)所交換的分組長度可以分為分組長度可變的幀交換機(jī)和分組長度固定為53字節(jié)的ATM交換機(jī)。根據(jù)交換機(jī)涉及技術(shù)可分為：以太網(wǎng)交換機(jī)；快速以太網(wǎng)交換機(jī)；多功能交換機(jī)；FDDI交換機(jī)；ATM交換機(jī)；路由交換機(jī)（第三層交換機(jī)）等。根據(jù)應(yīng)用規(guī)模分：企業(yè)級；部門級；工作組級交換機(jī)。交換機(jī)的重要指標(biāo)端口類型（RJ45自適應(yīng)）端口速率（10M/100M自適應(yīng)）緩沖器緩沖能力端口數(shù)目及類型每端口的地址數(shù)抗廣播風(fēng)暴能力接口的靈活性和可適應(yīng)性等。第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六交換式技術(shù)發(fā)展過程以太網(wǎng)交換機(jī)，英文為SWITCH，也有人翻譯為開關(guān)，交換器或稱交換式集線器。八十年代中后期，由于通信量的急劇增加，促使技術(shù)的發(fā)展，使局域網(wǎng)的性能越來越高，最早的1MBPS的速率已廣泛地被今天的100BASE-T和100CG-ANYLAN替代，但是，傳統(tǒng)的媒體訪問方法都局限于使大量的站點(diǎn)共享對一個(gè)公共傳輸媒體的訪問，既CSMA/CD。九十年代初，隨著計(jì)算機(jī)性能的提高及通信量的聚增，傳統(tǒng)局域網(wǎng)已經(jīng)愈來愈超出了自身的負(fù)荷，交換式以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，大大提高了局域網(wǎng)的性能。與現(xiàn)在基于網(wǎng)橋和路由器的共享媒體的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)能顯著的增加帶寬。交換技術(shù)的加入，就可以建立地理位置相對分散的網(wǎng)絡(luò)，使局域網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口可平行、安全、同時(shí)的互相傳輸信息，而且使局域網(wǎng)可以高度擴(kuò)充。第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六從網(wǎng)橋、多端口網(wǎng)橋到交換機(jī)局域網(wǎng)交換技術(shù)的發(fā)展要追溯到兩端口網(wǎng)橋。橋是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來連接相似的局域網(wǎng)。從互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)看，橋是屬于DCE級的端到端的連接；從協(xié)議層次看，橋是在邏輯鏈路層對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)；與中繼器在第一層、路由器在第三層的功能相似。兩端口網(wǎng)橋幾乎是和以太網(wǎng)同時(shí)發(fā)展的。以太網(wǎng)交換技術(shù)(SWITCH)是在多端口網(wǎng)橋的基礎(chǔ)上與九十年代初發(fā)展起來的，實(shí)現(xiàn)OSI模型的下兩層協(xié)議，與網(wǎng)橋有著千絲萬縷的關(guān)系，甚至被業(yè)界人士稱為“許多聯(lián)系在一起的網(wǎng)橋”，因此現(xiàn)在的交換式技術(shù)并不是什么新的標(biāo)準(zhǔn)，而是現(xiàn)有技術(shù)的新應(yīng)用而已，是一種改進(jìn)了的局域網(wǎng)橋，與傳統(tǒng)的網(wǎng)橋相比，它能提供更多的端口(4～88)、更好的性能、更強(qiáng)的管理功能以及更便宜的價(jià)格。現(xiàn)在某些局域網(wǎng)交換機(jī)也實(shí)現(xiàn)了OSI參考模型的第三層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)簡單的路由選擇功能，目前很熱的第三層交換就是指此。以太網(wǎng)交換機(jī)又與電話交換機(jī)相似，除了提供存儲轉(zhuǎn)發(fā)(STOREANDFORWORD)方式外還提供了其它的橋接技術(shù)，如：直通方式(CUTTHROUGH)。第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理★以太網(wǎng)交換機(jī)的原理很簡單，它檢測從以太端口來的數(shù)據(jù)包的源和目的地的MAC(介質(zhì)訪問層)地址，然后與系統(tǒng)內(nèi)部的動態(tài)查找表進(jìn)行比較，若數(shù)據(jù)包的MAC層地址不在查找表中，則將該地址加入查找表中，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送給相應(yīng)的目的端口。

192.168.0.111-22-33-44-55-66ARP列表192.168.0.1->11-22-33-44-55-66192.168.0.2->11-22-33-44-55-67192.168.0.3->11-22-33-44-55-68192.168.0.311-22-33-44-55-68192.168.0.211-22-33-44-55-67PING192.168.0.3REPLY192.168.0.1第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六交換式以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)交換式以太網(wǎng)不需要改變網(wǎng)絡(luò)其它硬件，包括電纜和用戶的網(wǎng)卡，僅需要用交換式交換機(jī)改變共享式HUB，節(jié)省用戶網(wǎng)絡(luò)升級的費(fèi)用?？稍诟咚倥c低速網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同。目前大多數(shù)交換式以太網(wǎng)都具有100Mbps的端口，通過與之相對應(yīng)的100Mbps的網(wǎng)卡接入到服務(wù)器上，暫時(shí)解決了10Mbps的瓶頸，成為網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)升級時(shí)首選的方案。它同時(shí)提供多個(gè)通道，比傳統(tǒng)的共享式集線器提供更多的帶寬，傳統(tǒng)的共享式10Mbps/100Mbps以太網(wǎng)采用廣播式通信方式，每次只能在一對用戶間進(jìn)行通信，如果發(fā)生碰撞還得重試，而交換式以太網(wǎng)允許不同用戶間進(jìn)行傳送，比如，一個(gè)16端口的以太網(wǎng)交換機(jī)允許16個(gè)站點(diǎn)在8條鏈路間通信。特別是在時(shí)間響應(yīng)方面的優(yōu)點(diǎn)，使的局域網(wǎng)交換機(jī)倍受青睞。它以比路由器低的成本卻提供了比路由器寬的帶寬、高的速度，除非有上廣域網(wǎng)(WAN)的要求，否則，交換機(jī)有替代路由器的趨勢。第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六第二層、第三層交換與路由器方案的競爭局域網(wǎng)交換機(jī)是工作在OSI第二層的，可以理解為一個(gè)多端口網(wǎng)橋，因此傳統(tǒng)上稱為第二層交換；目前，交換技術(shù)已經(jīng)延伸到OSI第三層的部分功能，既所謂第三層交換，第三層交換可以不將廣播封包擴(kuò)散，直接利用動態(tài)建立的MAC地址來通信，似乎可以看懂第三層的信息，如IP地址、ARP等，具有多路廣播和虛擬網(wǎng)間基于IP、IPX等協(xié)議的路由功能，這方面功能的順利實(shí)現(xiàn)得力于專用集成電路(ASIC)的加入，把傳統(tǒng)的由軟件處理的指令改為ASIC芯片的嵌入式指令，從而加速了對包的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾，使得高速下的線性路由和服務(wù)質(zhì)量都有了可靠的保證。目前，如果沒有上廣域網(wǎng)的需要，在建網(wǎng)方案中一般不再應(yīng)用價(jià)格昂貴、帶寬有限的路由器。以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器的組合設(shè)備（市面銷售的無線AP）方便用戶使用。第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六利用網(wǎng)橋和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組網(wǎng)案例

第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六虛擬局域網(wǎng)技術(shù)

交換技術(shù)的發(fā)展，允許區(qū)域分散的組織在邏輯上成為一個(gè)新的工作組，而且同一工作組的成員能夠改變其物理地址而不必重新配置節(jié)點(diǎn)，這就是用到所謂的虛擬局域網(wǎng)技術(shù)(VLAN)。用交換機(jī)建立虛擬網(wǎng)就是使原來的一個(gè)大廣播區(qū)(交換機(jī)的所有端口)邏輯的分為若干個(gè)“子廣播區(qū)”，在子廣播區(qū)里的廣播封包只會在該廣播區(qū)內(nèi)傳送，其它的廣播區(qū)是收不到的。VLAN通過交換技術(shù)將通信量進(jìn)行有效分離，從而更好地利用帶寬，并可從邏輯的角度出發(fā)將實(shí)際的LAN基礎(chǔ)設(shè)施分割成多個(gè)子網(wǎng)，它允許各個(gè)局域網(wǎng)運(yùn)行不同的應(yīng)用協(xié)議和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。高檔網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)（帶管理功能的三層交換機(jī)）可以支持該功能。第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六虛擬局域網(wǎng)四種劃分方式

基于端口劃分VLAN；基于MAC地址劃分VLAN；基于網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN；基于組播劃分VLAN。第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 該層設(shè)備主要功能是將邏輯地址翻譯成物理地址，使傳輸層可以使用邏輯地址，確定路由，分組交換，擁塞控制和流量控制。主要設(shè)備有：路由器。為網(wǎng)絡(luò)互連提供各種類型、各種速率的鏈路或通信子網(wǎng)接口，完成路由算法，提供路由信息，參與網(wǎng)絡(luò)管理。第三層交換機(jī)（路由交換機(jī)）。它是能完成路由器功能的交換機(jī)。第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六路由器-網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備★路由器是網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)設(shè)備，是網(wǎng)絡(luò)的基本組成部分。路由器（Router）是工作在OSI第三層（網(wǎng)絡(luò)層）上、具有連接不同類型網(wǎng)絡(luò)的能力并能夠選擇數(shù)據(jù)傳送路徑的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。路由器有三個(gè)特征：工作在網(wǎng)絡(luò)層上、能夠連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)、能夠選擇數(shù)據(jù)傳的路徑。我們所說的“互聯(lián)網(wǎng)”，就是由各種路由器連接起來的，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)上存在各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)，集線器和交換機(jī)根本不能勝任這個(gè)任務(wù)，所以必須由路由器來擔(dān)當(dāng)這個(gè)角色。第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六路由器的另外兩個(gè)特征路由器能連接不同類型的網(wǎng)絡(luò)我們常見的集線器和交換機(jī)一般都是用于連接以太網(wǎng)的，但是如果將兩種網(wǎng)絡(luò)類型連接起來，比如以太網(wǎng)與ATM網(wǎng)，集線器和交換機(jī)就派不上用場了。路由器能夠連接不同類型的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，如以太網(wǎng)、ATM網(wǎng)、FDDI網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等。數(shù)據(jù)從一種類型的網(wǎng)絡(luò)傳輸至另一種類型的網(wǎng)絡(luò)，必須進(jìn)行幀格式轉(zhuǎn)換。路由器就有這種能力，而交換機(jī)和集線器就沒有。路由器具有路徑選擇能力在互聯(lián)網(wǎng)中，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，可能有許多路徑，路由器可以選擇通暢快捷的近路，會大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，這是集線器和二層交換機(jī)所根本不具備的性能。第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六集線器vs交換機(jī)vs路由器集線器工作在第一層（即物理層），它沒有智能處理能力，對它來說，數(shù)據(jù)只是電流而已，當(dāng)一個(gè)端口的電流傳到集線器中時(shí)，它只是簡單地將電流傳送到其他端口，至于其他端口連接的計(jì)算機(jī)接收不接收這些數(shù)據(jù)，它就不管了。交換機(jī)工作在第二層（即數(shù)據(jù)鏈路層），它要比集線器智能一些，對它來說，網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)就是MAC地址的集合，它能分辨出幀中的源MAC地址和目的MAC地址，因此可以在任意兩個(gè)端口間建立聯(lián)系，但是交換機(jī)并不懂得IP地址，它只知道MAC地址。路由器工作在第三層（即網(wǎng)絡(luò)層），它比交換機(jī)還要“聰明”一些，它能理解數(shù)據(jù)中的IP地址，如果它接收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，就檢查其中的IP地址，如果目標(biāo)地址是本地網(wǎng)絡(luò)的就不理會，如果是其他網(wǎng)絡(luò)的，就將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出本地網(wǎng)絡(luò)。第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期六傳