局域網(wǎng)路由和局域網(wǎng)交換ppt課件

1、局域網(wǎng)路由和局域網(wǎng)交換西南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院 呂家恪概述o目前三種主要類(lèi)型的局域網(wǎng)是以太網(wǎng)，令牌環(huán)和FDDI。oIEEE定義了這三種局域網(wǎng)的大部分規(guī)范。局域網(wǎng)規(guī)范NameMAC SublayerSpecLLC SublayerSpecOther CommentsEthernet version 2(DIX Ethernet)EthernetNot applicableThis spec is owned by Digital, Intel, and Xerox.IEEE EthernetIEEE 802.3IEEE 802.2Also popularly called 802.3 Etherne

2、t.Token RingIEEE 802.5IEEE 802.2IBM helped development before the IEEE took over.FDDIANSI X3T9.5IEEE 802.2ANSI liked 802.2, so they just refer to the IEEE spec.MAC地址oMAC地址的一個(gè)主要的功能就是區(qū)分或標(biāo)識(shí)以太網(wǎng)，令牌環(huán)，和FDDI局域網(wǎng)上的接口卡。Vendor Code(24 bits)MACAddressMostSignificantByteLeastSignificantByteEthernetMost Significan

3、t Bit is lastToken RingMost Significant Bit is firstMAC地址o廣播地址0 xFFFF.FFFF.FFFF。廣播地址可以讓局域網(wǎng)上的一切設(shè)備接納到同一個(gè)幀。o組播地址在以太網(wǎng)和FDDI中運(yùn)用?？梢宰尵钟蚓W(wǎng)上的部分是設(shè)備接納到同一個(gè)幀。在IP組播中也運(yùn)用組播地址。o功能地址只在令牌環(huán)上運(yùn)用。功能地址區(qū)分一個(gè)或多個(gè)接口提供的特定功能。以太網(wǎng)規(guī)范StandardMaximum Cable LengthType of CableMAC Sublayer SpecificationDevice connects to a Hub or Directly

4、 to a Bus10B5500m50 Ohm thick coaxial cable802.3Bus10B2185m50 Ohm thin coaxial cable802.3Bus10BT100mUTP802.3Hub10BTL2000mFiber802.3Hub100BTx100mUTP/STP802.3Hub100BT4100mUTP, 4 pair802.3Hub100BFx400mFiber802.3Hub快速以太網(wǎng)StandardWhat It DefinesType of CableMaximum Length to HubMaximum Distance between De

5、vices802.3MAC framing and CSMA/CD rulesN/AN/AN/A802.310BT10B210B5Cat 3,4,5 UDP(2pair)50 Ohm thin coaxial cable50 Ohm thick coaxial cable100mN/AN/A500m500m185m802.3u100BTX100BFX100BT4autonegotiationCAT 5 UDP (2 pair)MM Fiber (2 strands)CAT 3,4,5 UDP (4 pair)100m100m100m412m412, 2km w/FDX412m802.3xFul

6、l-duplex operationN/AN/AN/A以太網(wǎng)分段o局域網(wǎng)分段的益處o透明網(wǎng)橋o運(yùn)用路由器分段o運(yùn)用交換機(jī)分段局域網(wǎng)分段的益處o超越間隔限制o經(jīng)過(guò)減少或消除碰撞加快反響速度和添加吞吐量o經(jīng)過(guò)降低廣播風(fēng)暴和組播的影響加快反響速度和添加吞吐量o添加每個(gè)用戶的可用帶寬o限制到不同局域網(wǎng)段的流量透明網(wǎng)橋o透明網(wǎng)橋的三個(gè)關(guān)鍵功能o經(jīng)過(guò)檢查接納到的幀的源MAC地址學(xué)習(xí)MAC地址。o根據(jù)MAC地址決議何時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)幀，何時(shí)過(guò)濾掉一個(gè)幀。o和其他橋一同經(jīng)過(guò)生成樹(shù)協(xié)議創(chuàng)建一個(gè)沒(méi)有環(huán)路的環(huán)境。透明網(wǎng)橋單個(gè)以太網(wǎng)段0200.3333.3333WebServerNameServer0200.2222.22

7、220200.1111.11111DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP (DNS)2DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222ARP3DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111DNS Request4DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222DNS Reply5DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP (Web)6DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333ARP 7DMAC

8、=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111Connect to Web 透明網(wǎng)橋0200.3333.3333WebServerNameServer0200.2222.22220200.1111.11111DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP (DNS)0200.1111.1111 E0E0E1Address Table After Step12DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222ARP 0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E1Address Table A

9、fter Step23DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111DNS Request0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E1Address Table After Step34DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222DNS Reply5DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP (Web)6DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333ARP 0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E10200.333

10、3.3333 E1Address Table After Step27DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111Connect to Web透明網(wǎng)橋o透明網(wǎng)橋的一些功能o廣播和組播可以被橋轉(zhuǎn)發(fā)o透明網(wǎng)橋根據(jù)第二層的頭和邏輯地址轉(zhuǎn)發(fā)和第三層無(wú)關(guān)o存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)Store-and-Forward是透明網(wǎng)橋的典型操作o透明網(wǎng)橋必需對(duì)幀進(jìn)展處置，所以也添加了時(shí)延透明網(wǎng)橋o透明網(wǎng)橋可以提供的益處o由于每段都能到達(dá)以太網(wǎng)的最大長(zhǎng)度，所以超越以太網(wǎng)的間隔限制o經(jīng)過(guò)橋?qū)倪^(guò)濾減少了碰撞o橋不能降低廣播/組播的影響o每一段分別運(yùn)轉(zhuǎn)在10或100Mbps替代了整個(gè)段運(yùn)轉(zhuǎn)在10或10

11、0Mbps，添加了可用帶寬o可以在橋上對(duì)幀進(jìn)展限制和過(guò)濾運(yùn)用路由器分段0200.3333.3333WebServerNameServer0200.2222.22220200.1111.11111DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP (Router-E0)E0E1Notes: Addresses of frame on left-side Ethernet2DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.4444.4444ARP 3DMAC=0200.4444.4444SMAC=0200.1111.1111DNS Request4DNS R

12、eply5DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP (Web)6DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333ARP 7DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111Connect to Web0200.4444.44440200.5555.5555DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.4444.4444運(yùn)用路由器分段o運(yùn)用路由器分段的功能o廣播和組播幀不被路由器轉(zhuǎn)發(fā)默許o路由器運(yùn)用第三層頭和邏輯地址交換包，是第三層協(xié)議相關(guān)的o路由器通常運(yùn)用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)，同樣添加時(shí)延o路由器

13、轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)包前要進(jìn)展很多處置，這些也要添加時(shí)延運(yùn)用路由器分段o運(yùn)用路由器分段的益處o超越了間隔限制o同一段的流量不被轉(zhuǎn)發(fā)，減少了碰撞o路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播/組播默許降低了廣播/組播的影響o路由器提供了更好的可管理性，路由器可以提供對(duì)于包更詳細(xì)的內(nèi)容o路由器提供比透明網(wǎng)橋更多的功能，比如包的分片和重組，插入包的生存時(shí)間控制o額外的處置同樣比透明網(wǎng)橋引入了更多的時(shí)延運(yùn)用交換機(jī)分段0200.3333.3333WebServerNameServer0200.2222.22220200.1111.11111DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP (DNS)0200.

14、1111.1111 E0E0E1Address Table After Step12DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222ARP 0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E2Address Table After Step23DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111DNS Request0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E24DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222DNS Reply5DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=

15、0200.1111.1111ARP (Web)6DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333ARP 0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E20200.3333.3333 E1Address Table After Step27DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111Connect to WebE2運(yùn)用交換機(jī)分段在交換機(jī)中同時(shí)傳送幀abcd運(yùn)用交換機(jī)分段Full-Duplexabc運(yùn)用交換機(jī)分段o運(yùn)用交換機(jī)分段的功能o廣播和組播可以被交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)o交換機(jī)運(yùn)用第二層頭和邏輯地址，與第三層無(wú)關(guān)。o存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)

16、和cut-through識(shí)交換機(jī)典型的處置方式。 cut-through時(shí)延較小，單時(shí)添加了轉(zhuǎn)發(fā)出錯(cuò)包的風(fēng)險(xiǎn)o交換機(jī)必需對(duì)幀進(jìn)展處置，引入了時(shí)延運(yùn)用交換機(jī)分段o運(yùn)用交換機(jī)分段的益處o超越了間隔限制o減少了碰撞，由于幀只在特定口發(fā)送o交換機(jī)不能降低組播影響。但是可以經(jīng)過(guò)組播協(xié)議降低組播影響o由于每段分別運(yùn)轉(zhuǎn)在10或100Mbps添加了可用帶寬o可以限制用戶流量o可以同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)多個(gè)幀o交換機(jī)通常在硬件上進(jìn)展了優(yōu)化，同透明網(wǎng)橋相比，時(shí)延較小局域網(wǎng)交換和虛網(wǎng)o交換機(jī)的根本邏輯操作o接納一個(gè)幀o假設(shè)目的地址是廣播地址或組播地址，在全部端口轉(zhuǎn)發(fā)o假設(shè)目的地址是單播地址，地址表里沒(méi)有，在全部段口轉(zhuǎn)發(fā)o假設(shè)目的

17、地址是單播地址，地址表里有，在相應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)，除非地址對(duì)應(yīng)該幀進(jìn)入的端口。局域網(wǎng)交換和虛網(wǎng)Switching MethodDescriptionStore-and-Forward在轉(zhuǎn)發(fā)前接收全部的幀。丟棄FCS校驗(yàn)失敗的幀。Cut-through直接轉(zhuǎn)發(fā)，在最后一位接收完之前，可能第一位已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)出去。不進(jìn)行FCS檢驗(yàn)FragmentFree同Cut-through類(lèi)似，不過(guò)在接收完64bits前不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)內(nèi)部處置局域網(wǎng)交換和虛網(wǎng)沖突域局域網(wǎng)交換和虛網(wǎng)廣播域虛網(wǎng)o一個(gè)虛網(wǎng)是由一個(gè)或多個(gè)交換機(jī)創(chuàng)建的廣播域。o虛網(wǎng)可以經(jīng)過(guò)交換機(jī)的配置實(shí)現(xiàn)，也可以是經(jīng)過(guò)外部的效力器同交換機(jī)通訊配置。o通常可以分

18、為基于端口的虛網(wǎng)，基于協(xié)議的虛網(wǎng)，基于MAC的虛網(wǎng)等。虛網(wǎng)IP Subnet10.1.1.0/24IPX network 1IP Subnet10.1.2.0/24IPX network 2IP Subnet10.1.3.0/24IPX network 3E1E0E2虛網(wǎng)E1E8E10E11SW1SW2Address TableVlan 10200.1111.0001 E10200.1111.0002 E1002000.1111.0001Vlan1Vlan2Vlan2Vlan102000.2222.000102000.1111.000202000.2222.0002Address TableV

19、lan 10200.2222.0001 E110200.2222.0002 E1E1E8Trunking port虛網(wǎng)Tagging MethodMediaInter-Switch Link (ISL)Fast Ethernet802.1qFast Ethernet802.10FDDILAN Emulation (LANE)ATMFrame Trunking/Tagging Protocols虛網(wǎng)o虛網(wǎng)的益處o運(yùn)用虛網(wǎng)，添加了網(wǎng)絡(luò)的靈敏性。方便添加，挪動(dòng)設(shè)備。o強(qiáng)迫虛網(wǎng)間進(jìn)展第三層路由(如不是3層交換機(jī)或者不能外接路由器，可以)，加強(qiáng)了系統(tǒng)管理。o分成多個(gè)廣播域，降低了廣播占用的帶寬o降低了聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的CPU利用率，由于減少了廣播數(shù)量生成樹(shù)協(xié)議o生成樹(shù)協(xié)議的主要作用是在有多個(gè)途徑情況下動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建橋接/交換網(wǎng)絡(luò)。o經(jīng)過(guò)發(fā)送CBPDUs(Configuration Bridge Protocol Data Unit)，配置端口的形狀轉(zhuǎn)發(fā)或阻塞。生成樹(shù)協(xié)議如何任務(wù)B1B2B3B4B5E0E0E1E1E0E0E1E1E0E1生成樹(shù)協(xié)議如何任務(wù)o生