五章节高速以太网

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1、1.交换式以太网交换式以太网以网络交换机为主干的以太网以网络交换机为主干的以太网拓扑仍为星形结构（总线拓扑仍为星形结构（总线/HUBLAN_SWITCH）为何要使用网络交换机？为何要使用网络交换机？ 以太网以太网共享介质网络共享介质网络 共享介质网络中共享介质网络中站点数的增加将导致站点数的增加将导致LAN的性能降低的性能降低，相当于多个子，相当于多个子信道分享通信线路。解决：网络分段信道分享通信线路。解决：网络分段(减少站点数减少站点数)网络交换网络交换总线网络或基于集线器的网络：总线网络或基于集线器的网络：网络总带宽网络总带宽=10Mbps，n个站点共享，每站点平均带宽个站点共享，每站点平

2、均带宽10/n Mbps；基于网络交换机的网络：允许多个信道同时传输信息，不受基于网络交换机的网络：允许多个信道同时传输信息，不受CSMA/CD的限制，的限制， 网络总带宽网络总带宽=（n/2n）*10Mbps，每个连接的带宽为，每个连接的带宽为10Mbps ；使用交换机后，可建立多个并发使用交换机后，可建立多个并发的通信。例如：的通信。例如：8个端口可建立个端口可建立4个并发通信，个并发通信，总带宽总带宽 = (8/2)*10Mbps = 40 Mbps在访问服务器的流量非常大的网在访问服务器的流量非常大的网络中，可在交换机上设置络中，可在交换机上设置1-2个高个高速端口速端口(100Mbp

3、s/1Gbps)，把服，把服务器与该高速端口相连，便可大务器与该高速端口相连，便可大大提高服务器访问的速度。这种大提高服务器访问的速度。这种连接服务器的方法又称为连接服务器的方法又称为Big-Pipe。10Mbps 网络交换机网络交换机交换机的两种用法交换机的两种用法(以以10Mbps网络交换机为例网络交换机为例)： (1) 端口下接站点：站点独占端口下接站点：站点独占10Mbps带宽带宽 (2) 端口下接网段：网段中所有站点共享端口下接网段：网段中所有站点共享10Mbps带宽带宽共享共享10M独享独享10M共享共享10M独享独享10M网络交换机网络交换机SwitchHUBHUB2. 100M

4、bps 快速以太网快速以太网 又称快速以太网又称快速以太网(Fast Ethernet，FE)，包括，包括100Base-TX和和100Base-FX。 与与10Mbps网络的比较：网络的比较：拓扑结构和媒体布线方法几乎完全一样；拓扑结构和媒体布线方法几乎完全一样；传输率快传输率快10倍；倍；帧结构和介质访问控制方式沿用帧结构和介质访问控制方式沿用IEEE802.3。 3种不同的物理层标准：种不同的物理层标准：MAC子层子层100BaseFX100BaseTX2对对5类类 UTP光纤光纤4对对3类类 UTP100BaseT4快速以太网组成实例快速以太网组成实例网卡网卡(外置或内置收发器外置或内

5、置收发器)、收发器、收发器(外置外置)与收发器电缆与收发器电缆集线器（双绞线或光纤接口）集线器（双绞线或光纤接口）双绞线及光缆双绞线及光缆外置光纤收发器外置光纤收发器光纤光纤100Base FX100Base FX集线器集线器100Base TX100Base TX集线器集线器100Base TX100Base TX集线器集线器光纤光纤插有光纤接口网卡插有光纤接口网卡UTP5UTP5UTP5UTP5UTP5UTP5UTP5UTP5光纤光纤UTP5UTP53.FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 网络由双环构成，可靠性高。网络由双环构成，可靠性高。 传输

6、速率为传输速率为100Mbps。 介质访问控制方法采用介质访问控制方法采用Token Passing，类似于令牌环。，类似于令牌环。 传输介质主要为光纤，网络覆盖范围较大传输介质主要为光纤，网络覆盖范围较大(几十几十km)。集中器集中器集中器集中器令牌令牌服务器服务器4.千兆以太网千兆以太网(Gigabit Ethernet，GE) 两种标准：两种标准：802.3z和和802.3ab802.3z 1000BaseX 屏蔽短双绞线屏蔽短双绞线/MMF/SMF802.3ab 1000BaseT 无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线(5类，类，6类类) 连接距离较短：连接距离较短：1000BaseX:双绞线双绞

7、线 - 25米；米；MMF - 550米；米；SMF - 3km1000BaseT: 5类双绞线类双绞线 100米米 拓扑结构和媒体布线方法同拓扑结构和媒体布线方法同10/100BaseT相同；相同； 传输速率比传输速率比100BaseT快快10倍；倍； 帧结构和介质访问控制方式仍沿用帧结构和介质访问控制方式仍沿用IEEE802.3。 允许网络平滑升级到千兆主干，具有较好的兼容性。允许网络平滑升级到千兆主干，具有较好的兼容性。5.4 LAN的扩展（的扩展（LAN互连）互连） 网桥网桥LAN互连的必要性及要解决的问题互连的必要性及要解决的问题LAN互连的必要性：互连的必要性： 地域限制、负载问题

8、、互通问题、安全问题地域限制、负载问题、互通问题、安全问题LAN互连互连的困难的困难： 帧格式不同、帧格式不同、传输速传输速率不同、最大帧长不同率不同、最大帧长不同LAN互连互连的实现：的实现： 中继器中继器/HUB 在物理层上实现互联在物理层上实现互联 网桥网桥 在数据链路层上实现互联在数据链路层上实现互联 路由器路由器 在网络层上实现互联在网络层上实现互联用网桥实现多个网段互连用网桥实现多个网段互连用用网桥网桥进行进行LAN扩展扩展的缺点：的缺点： 时延时延增加增加 没有流量控制功能，重载时会丢失帧没有流量控制功能，重载时会丢失帧 不能防止广播风暴不能防止广播风暴（广播消息仍会泛滥到网（广

9、播消息仍会泛滥到网桥所连接的各个网段）桥所连接的各个网段）两种类型的网桥：两种类型的网桥： 透明网桥（透明网桥（Transparency Bridge） 源选径网桥（源选径网桥（Source Routing Bridge）1. IEEE802.1透明网桥透明网桥 特点特点：由网桥：由网桥实现实现路由选择，网桥和路由对路由选择，网桥和路由对站点站点透明透明 网桥采用存储、转发方式，需要有足够缓存网桥采用存储、转发方式，需要有足够缓存 网桥有网桥有寻址和路由选择寻址和路由选择能力能力，路由选择采用查表法：，路由选择采用查表法：网桥内的网桥内的端口端口-地址表地址表描述了到达每个站点的路由。描述了到

10、达每个站点的路由。端口号端口号MAC地址地址12311 122131 32 33321LANxLANyLANz连接三个网段的网桥连接三个网段的网桥端口端口-地址表的结构地址表的结构选路方法：选路方法： （参考上图）（参考上图） 假定假定网桥网桥开机后从端口开机后从端口1收到来自收到来自LANx的帧，的帧，它就它就查查端口端口-地地址址表表： . 若目的若目的MAC地址在本端口的表项中地址在本端口的表项中，则丢弃此帧，则丢弃此帧 . 若目的若目的MAC地址在其他端口的地址在其他端口的表表项项中，则中，则把帧把帧转发转发到相应到相应端口所在的端口所在的LAN . 若目的若目的MAC地址地址不在表中

11、，则用洪泛法转发不在表中，则用洪泛法转发，即向除即向除接收接收到该帧的端口到该帧的端口(本例为端口本例为端口1)之外的之外的其他所有其他所有端口端口广播。广播。端口端口- -地址地址表表的的建立方法：建立方法： 在转发过程中逆向学习在转发过程中逆向学习若帧的若帧的源地址源地址不在表中，则插不在表中，则插入到表中。入到表中。网桥工作原理归纳为：网桥工作原理归纳为：学习源地址，丢弃本网端帧，转发异网端帧，广播未知帧。学习源地址，丢弃本网端帧，转发异网端帧，广播未知帧。注：网络交换机工作原理与网桥类似注：网络交换机工作原理与网桥类似可看成是一个可看成是一个多端口的高速网桥（工作在链路层上）多端口的高

12、速网桥（工作在链路层上）透明网桥透明网桥的优缺点：的优缺点： 优点：优点：容易配置、安装，无需管理容易配置、安装，无需管理 缺点：缺点：不能保证最佳路由不能保证最佳路由2. 源选径网桥源选径网桥特点特点：由源站负责路由选择，路由信息放在：由源站负责路由选择，路由信息放在发送的发送的帧帧的的首首部（即把要经过的路径放在帧中，帧按该路径传送）部（即把要经过的路径放在帧中，帧按该路径传送）选路方法选路方法：源站向目的站发送：源站向目的站发送探测帧探测帧，该帧在扩展的，该帧在扩展的LAN中中沿所有可能路由传送；每个探测帧都记录下它所经过沿所有可能路由传送；每个探测帧都记录下它所经过的路由；这些探测帧在

13、到达目的站后，再沿各自的路的路由；这些探测帧在到达目的站后，再沿各自的路由返回源站；由源站选择其中的最佳路由，作为发送由返回源站；由源站选择其中的最佳路由，作为发送帧中的路由信息帧中的路由信息。网桥网桥的优缺点：的优缺点：优点：优点：网桥功能网桥功能可以很可以很简单；可以用最佳路由传送简单；可以用最佳路由传送。缺点缺点：源站计算路由费时；主机负担重：源站计算路由费时；主机负担重。3. 两种网桥的比较两种网桥的比较透明网桥透明网桥源选源选径径网桥网桥服务类型服务类型无连接无连接面向连接面向连接对源站的透明性对源站的透明性完全透明完全透明不透明不透明配置、管理配置、管理自动配置，容易管理自动配置，

14、容易管理人工方法人工方法选择的路由选择的路由次佳次佳 最佳最佳目的地确定方法目的地确定方法逆向学习逆向学习 探测帧探测帧故障处理及拓扑变化故障处理及拓扑变化网桥负责网桥负责主机负责主机负责复杂性和开销复杂性和开销网桥负担网桥负担主机负担主机负担补充作业：补充作业： 1.为什么网桥（交换机）不能隔离广播信息为什么网桥（交换机）不能隔离广播信息? 2.网桥工作在网桥工作在OSI参考模型的那一层上？参考模型的那一层上？ 3.一个小型局域网络，用一台有一个小型局域网络，用一台有8个个10Mb/s端口和端口和 1个个100Mb/s 端口的网络交换机作为核心连接设备。交换端口的网络交换机作为核心连接设备。

15、交换机的机的8个个10M端口分别连接端口分别连接8台台PC机，机，100M端口与端口与1台台服务器相连。若该网络的流量主要是集中于服务器相连。若该网络的流量主要是集中于PC机与服机与服务器之间，务器之间，PC之间很少进行通信。问：该网络的理论之间很少进行通信。问：该网络的理论上的最大传输速率为多少？上的最大传输速率为多少？4.对于对于100BaseT标准，其传输速率为多少？采用了什标准，其传输速率为多少？采用了什么类型的传输介质？么类型的传输介质？网络互联的动力：更大范围的资源共享网络互联的动力：更大范围的资源共享网络互联：网络互联：HOST-LAN、LANLAN/WAN1. 网络互联层次从从

16、OSI/RM层次观点考察网络互联层次观点考察网络互联物理层：在物理层：在电缆段电缆段之间复制之间复制比特信号（无地址）比特信号（无地址）网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层传输层传输层表示层表示层会话层会话层应用层应用层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层传输层传输层表示层表示层会话层会话层应用层应用层物理层物理层中继器、集线器中继器、集线器数据链路层：数据链路层： 在在网段网段之间转发之间转发数据帧（根据物数据帧（根据物理地址）理地址）网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层传输层传输层表示层表示层会话层会话层应用层应用层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层传输层

17、传输层表示层表示层会话层会话层应用层应用层物理层物理层网桥、交换机网桥、交换机数据链路层数据链路层网络层：网络层： 在在网络网络之间转发之间转发报文分组（根据逻报文分组（根据逻辑地址）辑地址）网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层传输层传输层表示层表示层会话层会话层应用层应用层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层传输层传输层表示层表示层会话层会话层应用层应用层物理层物理层路由器路由器数据链路层数据链路层网络层网络层更高层：更高层： 连接不同体系结构的网络连接不同体系结构的网络网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层传输层传输层表示层表示层会话层会话层应用层应用层网络层网络层数

18、据链路层数据链路层物理层物理层传输层传输层表示层表示层会话层会话层应用层应用层物理层物理层网关网关数据链路层数据链路层网络层网络层2. LAN的互联本地互联本地互联 特点：范围有限、主干（特点：范围有限、主干（Backbone）采用局域网）采用局域网 技术，如技术，如FDDI、Ethernet 互联设备：网桥、交换机、路由器互联设备：网桥、交换机、路由器 远程互联远程互联 特点：范围大、主干采用广域连网技术，如特点：范围大、主干采用广域连网技术，如ISDN、X.25、DDN、ATM、F.R等等 互联设备：路由器、网关互联设备：路由器、网关互联实例互联实例1：远程：远程PC接入局域网接入局域网LANPSTNModem拨号访问服务器拨号访问服务器PCPC互联实例互联实例2：利用帧中继实现局域网远程互联：利用帧中继实现局域网远程互联LAN1路由器路由器LAN2路由器路由器LAN3路由器路由器FRSFRSFRSFRS：帧中继交换机：帧中继交换机广域网广域网