數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)第二電子西南PPT課件

1、4.6 局域網(wǎng)互連 轉(zhuǎn)發(fā)器和集線器: 物理層的設(shè)備 通過集線器連接起來的局域網(wǎng)屬于同一個沖突域，這也意味著所有的節(jié)點都共享帶寬 所能連接的站點數(shù)是有限制的，比如10BaseT局域網(wǎng)的站點最多有1024個 它所覆蓋的范圍仍然是有限的，要求遵循5-4-3原則 網(wǎng)橋： 第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）的設(shè)備 提供網(wǎng)段間的隔離功能第1頁/共41頁網(wǎng)橋 網(wǎng)橋（bridge）最早是設(shè)計為把那些具有相同的物理層和媒體訪問子層的局域網(wǎng)（比如都符合IEEE 802.3）互連起來而設(shè)計的 橋適合于不是非常復(fù)雜的局域網(wǎng)之間的互連，它工作在OSI模型中的第二層 橋提供一種對LAN的擴(kuò)展，實現(xiàn)MAC子層的連接。 橋?qū)ψ裱璉EEE

2、802標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)是完全透明的： 不需要對連接在這些LAN上的站點的通信軟件進(jìn)行修改 對于在兩個或多個LAN中的所有站點來說，就好象存在一個單一的LAN第2頁/共41頁為什么要采用網(wǎng)橋？ 為什么不是簡單的采用一個大的LAN而是通過網(wǎng)橋連接多個LAN？ 無序性：可能已經(jīng)有多個LAN存在 可靠性：故障可能導(dǎo)致整個LAN陷于癱瘓 性能：LAN中所有站點共享帶寬，同時其性能隨著連在其上的設(shè)備的數(shù)量或媒體長度的增加而降低 站點數(shù)：受電氣特性和MAC的制約，LAN連接的站點數(shù)目是有限的 地理考慮：局域網(wǎng)覆蓋的范圍是有限的，考慮要連接的站點在地理位置上較分散且相距較遠(yuǎn)的情況 安全：網(wǎng)卡可以工作在混雜方式，可

3、以監(jiān)聽LAN上發(fā)送的所有幀第3頁/共41頁網(wǎng)橋的功能 網(wǎng)橋的作用是通過其“過濾和轉(zhuǎn)發(fā)”功能來實現(xiàn)的，當(dāng)網(wǎng)橋收到一個MAC幀時，它檢查該幀的源地址和目的地址 如果目的站點和源站點是在同一網(wǎng)絡(luò)之上，則不對其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，這起到了相應(yīng)的“過濾”作用。 否則根據(jù)它所保持的路由表選擇正確的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行“轉(zhuǎn)發(fā)”。 網(wǎng)橋可能具有“學(xué)習(xí)”功能，應(yīng)該能夠動態(tài)地了解別的局域網(wǎng)或網(wǎng)橋的狀態(tài)，幫助其進(jìn)行自我配置工作。第4頁/共41頁網(wǎng)橋的設(shè)計要考慮的問題網(wǎng)橋必須考慮連接的各種局域網(wǎng)的物理特性和幀格式：不同的幀格式：格式的轉(zhuǎn)換，檢驗和的計算等不同的數(shù)據(jù)速率：緩沖功能以及擁塞控制不同的超時時間：不同網(wǎng)絡(luò)的延遲時間各不相同不同的

4、最大幀長度：這可能是一個最為重要的問題，IEEE 802 LAN標(biāo)準(zhǔn)不提供分段功能讓高層應(yīng)用了解要經(jīng)過的LAN的最大幀長度，這樣可以避免發(fā)送太大的幀網(wǎng)橋來分解幀，需要額外的邏輯單元來分解幀和對幀的每個部分提供適當(dāng)?shù)膽?yīng)答，即要求網(wǎng)橋能夠識別網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議單元第5頁/共41頁橋路由器 橋路由器Brouter（Bridge Router）：實際上混合了網(wǎng)橋和路由器的功能 對某些特定類型的幀（比如攜帶了TCP/IP分組）是采取橋接還是路由 首先判別IP分組的目的IP地址是否屬于它直接連接的端口上 如果是，則通過橋接而不是路由來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā) 如果不在連接的端口上，則該分組被路由給相應(yīng)的網(wǎng)關(guān)（即采取路由轉(zhuǎn)發(fā)）。

5、 對于其它類型的幀則簡單地轉(zhuǎn)發(fā)（即橋接）。第6頁/共41頁網(wǎng)橋的路由功能 每個橋保存了其它橋的狀態(tài)信息以及到達(dá)每一個網(wǎng)絡(luò)所經(jīng)過的橋的跳段個數(shù)和花費： 當(dāng)橋收到一個幀時應(yīng)該決定是否轉(zhuǎn)發(fā)它，如果轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)到哪個局域網(wǎng)中。 固定路由： 根據(jù)在互連網(wǎng)中的每個源目的LAN對而選擇路由 如果在兩個LAN間有多個路由可供選擇，一般是選擇那些跳段最少的路由。 簡單、容易處理，路由是固定的，最多只有在互連網(wǎng)的拓?fù)涓淖儠r才有變化 在一個復(fù)雜的互連網(wǎng)中，橋可能會動態(tài)增加，同時橋可能會出現(xiàn)故障，此時固定路由就不太適合 動態(tài)路由 IEEE 802.1小組的基于生成樹算法路由的透明網(wǎng)橋 IEEE 802.5委員會提出的源

6、路由網(wǎng)橋第7頁/共41頁透明網(wǎng)橋的主要特性 透明：引入網(wǎng)橋?qū)τ诂F(xiàn)有LAN的運行是完全透明的可以連接同種MAC協(xié)議或者不同MAC協(xié)議的LANLAN上的站點不用作任何改動，完全透明網(wǎng)橋也不用做特殊的設(shè)置，連接好之后就可以運行路由機制采用的是一種叫做生成樹算法的技術(shù)，來防止路由回路 第8頁/共41頁透明網(wǎng)橋 透明網(wǎng)橋的每個端口以混雜方式工作，接收連接到該網(wǎng)橋的局域網(wǎng)上傳送的所有幀。 每個橋維護(hù)了一個基于MAC地址的過濾數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)橋根據(jù)這個數(shù)據(jù)庫，把收到的幀往相應(yīng)的局域網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)或者過濾： 過濾數(shù)據(jù)庫中列出了每個可能的目的地（目的MAC地址），以及它屬于哪一條輸出線路（一個端口號，即表示轉(zhuǎn)發(fā)給哪個LA

7、N），同時每個表項還有一個超時。 網(wǎng)橋初始化時，過濾數(shù)據(jù)庫為空 如果收到的幀的目的地址不在過濾數(shù)據(jù)庫中，則進(jìn)行擴(kuò)散，即把幀轉(zhuǎn)發(fā)到除了收到該幀的端口外的所有端口中 逆向?qū)W習(xí)：當(dāng)一個幀到達(dá)一個端口時，橋顯然知道它是來自于到來LAN的哪一邊。幀的源地址字段表示了源站點。因而橋可以更新那個MAC地址對應(yīng)的過濾數(shù)據(jù)庫中有關(guān)信息 每個表項有一個超時，如果一段時間沒有看到來自于該站點的幀，則從表中移走第9頁/共41頁透明網(wǎng)橋（續(xù)） 橋在端口x上接收到一個MAC幀，有如下規(guī)則： 查詢過濾數(shù)據(jù)庫，決定該目的MAC地址是否列在除端口x外的其它端口中。 如果目的MAC地址沒有找到，把該幀往除了它所到來的端口外的所有

8、端口發(fā)送，即進(jìn)行擴(kuò)散。 如果目的地址列在過濾數(shù)據(jù)庫中的某個端口y中，其中y不等于x，決定是否端口y處在阻塞或轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。 如果端口y是非阻塞的，把該幀通過端口y轉(zhuǎn)發(fā)到它所連接的LAN中。第10頁/共41頁透明網(wǎng)橋（續(xù)） 如果收到一個廣播幀，網(wǎng)橋會把廣播幀向該幀的到來端口外的所有其它端口轉(zhuǎn)發(fā) 廣播幀的目的地址代表所連接的局域網(wǎng)的所有目的主機 網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)MAC子層的連接，通過網(wǎng)橋連接的LAN相當(dāng)于一個大的LAN 通過網(wǎng)橋連接的站點位于同一個廣播域（broadcast domain），即這些節(jié)點能相互接收彼此的廣播幀。第11頁/共41頁網(wǎng)橋的工作過程（示例）ACHubBridgeBD端口1端口2端口3學(xué)

9、習(xí)：站點A給B發(fā)送數(shù)據(jù)，網(wǎng)橋通過察看幀的源地址了解到A在端口1，過濾數(shù)據(jù)庫中加入。擴(kuò)散：網(wǎng)橋并不知道B在何處，因此把幀向所有其它端口（即端口2和3）進(jìn)行擴(kuò)散。第12頁/共41頁網(wǎng)橋的工作過程（示例）ACHubBridgeBD端口1端口2端口3轉(zhuǎn)發(fā)：B收到A發(fā)過來的幀之后，可能會進(jìn)行回應(yīng)，即B發(fā)送數(shù)據(jù)給A，這個時候網(wǎng)橋察看源地址了解到B在端口2上，加入表項，同時幀的目的地址A在過濾數(shù)據(jù)庫中存在，并且在端口1上，因此B發(fā)回給A的幀向端口1轉(zhuǎn)發(fā)。第13頁/共41頁網(wǎng)橋的工作過程（示例）ACHubBridgeBD端口1端口2端口3過濾：現(xiàn)在站點C向A發(fā)送數(shù)據(jù)，由于A、C和網(wǎng)橋連接到同一個集線器上，網(wǎng)橋

10、也會收到該幀，察看源地址C，記錄C在端口1，加入表項，同時目的地址A在過濾數(shù)據(jù)庫中并且所在的端口正是收到該幀的端口，因此不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。第14頁/共41頁網(wǎng)橋的工作過程（示例）ACHubBridgeBD端口1端口2端口3老化：過濾數(shù)據(jù)庫表項的TTL每秒都增加，超過某個值則從數(shù)據(jù)庫中清除，一般缺省的TTL設(shè)置為300秒。老化主要是考慮到網(wǎng)橋的內(nèi)存有限、節(jié)點移動的情況。第15頁/共41頁路由回路 為了提高可靠性，LAN之間會連接多個網(wǎng)橋，同時也帶來路由回路 廣播幀帶來的廣播風(fēng)暴： 假設(shè)站點A發(fā)送一個廣播幀，網(wǎng)橋和都會收到這個廣播幀，并把廣播幀轉(zhuǎn)發(fā)到LAN Y上。然后又被網(wǎng)橋 和收到并轉(zhuǎn)發(fā)到LAN X，

11、如此往復(fù) 單播幀也會帶來問題網(wǎng)橋網(wǎng)橋站點B站點ALAN XLAN Y第16頁/共41頁路由回路（續(xù)） 單播幀帶來的問題 錯誤學(xué)習(xí)和重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)： 假設(shè)橋都已經(jīng)知道站點A和B的信息，并且站點A傳輸一個到站點B的幀。 網(wǎng)橋和都會從LAN X收到幀，認(rèn)為A在LAN X的一方，并轉(zhuǎn)發(fā)到LAN Y中。 站點B就會收到這個幀的兩個拷貝 同時網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)的幀被網(wǎng)橋從LAN Y接收到，因而認(rèn)為站點A在LAN Y的這一方。即網(wǎng)橋會認(rèn)為A和B都在LAN Y，這樣A和B之間的幀就會被過濾 單播幀的廣播風(fēng)暴 假設(shè)兩個橋都還不了解站點B的存在,并且A傳輸一個到B的幀 每個橋收到這個幀后由于沒有B的信息會擴(kuò)散到LAN Y上，并且

12、被另一個網(wǎng)橋收到后進(jìn)一步擴(kuò)散到LAN X，如此繼續(xù)形成單播幀的風(fēng)暴第17頁/共41頁生成樹算法 解決路由回路的方法是讓網(wǎng)橋互相通信，并且構(gòu)造一棵到達(dá)每個LAN的生成樹，路由根據(jù)生成樹來進(jìn)行 來自于圖論的結(jié)論：對于那些由許多節(jié)點以及連接節(jié)點的邊組成的連通圖，存在一個生成樹，它保證了圖的連通性，同時又沒有一個閉合環(huán)。 算法必須是動態(tài)的。也就是說，當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)改變時，橋應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)它的改變，并且檢測回路，通過關(guān)閉某些網(wǎng)橋的端口來自動生成一個新的生成樹 第18頁/共41頁生成樹算法中的基本術(shù)語 每個橋分配一個唯一的標(biāo)識BID。 每個橋的端口，都分配一個該橋中的16比特的唯一標(biāo)識，稱為“端口號標(biāo)識”。 每

13、個端口都分配一個路徑花費，指的是通過該端口在其連接的LAN上傳輸幀的花費。 兩個節(jié)點間的路徑有一個總花費，等于經(jīng)過的橋的端口路徑花費的和。 兩個站點間的路徑將會通過零或多個橋。在每個橋都加上通過相應(yīng)端口傳輸?shù)幕ㄙM，從而對于每個特定路徑有一個總的花費。 在最簡單的情況下，所有路徑花費都為1；因此一條路徑的花費將是在路上經(jīng)過的橋的個數(shù)。 第19頁/共41頁生成樹算法中的基本術(shù)語（續(xù)） 根橋：標(biāo)識BID最低的網(wǎng)橋被選為生成樹的根 根端口： 每個橋有一條到根橋的具有最少花費的路徑，該路徑上面的第一個跳段所使用的端口就是根端口。 如果有兩個端口有同樣的花費，則選擇具有更低端口號的端口，以保證建立一個唯一

14、的生成樹。 根路徑花費：對于每個橋，到根橋的具有最少花費的路徑（該路徑由網(wǎng)橋的根端口開始）的花費就是橋的根路徑花費。 選取橋： 在每個LAN中都有一個橋被選為選取橋。這個橋是在那個LAN中具有最少的到根橋的路徑花費的橋。 只有這個選取橋允許把幀轉(zhuǎn)發(fā)給那個LAN或把來自于那個LAN的幀轉(zhuǎn)發(fā)出去。 選取端口： 選取橋的那個用來把橋連接到該LAN上的端口稱為選取端口。 對于所有根橋連接的LAN而言，根橋就是選取橋。 所有到達(dá)LAN或從LAN出發(fā)的互連網(wǎng)中的通信都要經(jīng)過選取端口。第20頁/共41頁生成樹算法中的BPDU消息 生成樹算法要求網(wǎng)橋之間通過橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元（BPDU）交換信息 該BPDU被送到

15、在同一個LAN上的所有其它橋 每個BPDU由下列信息組成： 產(chǎn)生該BPDU消息的橋標(biāo)識 發(fā)送該BPDU消息的端口標(biāo)識 產(chǎn)生該BPDU消息的橋所了解到的根橋標(biāo)識 到根橋的路徑花費：直接連接到根橋的端口花費一般為0。第21頁/共41頁生成樹算法的基本步驟 生成樹的構(gòu)造的基本步驟： 首先決定根橋：標(biāo)識最低的網(wǎng)橋被選為生成樹的根 然后決定所有其它橋的根端口 橋到根橋的最短路徑上的端口就是根端口 如果有兩個端口有同樣的花費，則選擇具有更低端口號的端口 最后決定每個LAN的選取橋和選取端口： LAN上的具有最少根路徑花費的網(wǎng)橋就是選取橋，如果有兩個或多個橋具有同樣的根路徑花費，具有最高優(yōu)先級的橋選取為選取

16、橋。 如果選取橋有兩個或多個端口連在這個LAN上，具有最低端口標(biāo)識的端口被作為選取端口。 只有選取橋允許執(zhí)行其選取端口連接的LAN的幀轉(zhuǎn)發(fā)過程第22頁/共41頁生成樹算法的基本步驟（續(xù)） 開始所有橋都認(rèn)為自己是根橋。每個橋都會在它連接的每個LAN上廣播一個BPDU來宣告這個信息 其他橋收到該BPDU后，比較根橋ID的大小，如果新的根橋更小，則更新根橋BID；否則發(fā)送一BPDU給新啟動的橋，新的橋?qū)⒏赂鶚颉?直接連到根橋上的那些LAN上的所有橋可以決定它們的根端口（那個具有到根橋的最少路徑花費的端口）。這些橋接著在它所連接的其它LAN（除了它的根端口所在的其它LAN）上廣播一個BPDU，在轉(zhuǎn)發(fā)

17、BPDU時更新其中包括的根路徑花費，宣稱它離根橋有一個跳段。 如此繼續(xù)，每個橋都可以決定自己的根路徑花費和根端口 對根橋來說，其所有端口花費為0，對于所有根橋連接的LAN而言，根橋就是選取橋，而根橋的所有端口則為選取端口。第23頁/共41頁生成樹算法的基本步驟（續(xù)） 在任一LAN中，宣稱最靠近根的橋（具有最少的到根橋的路徑花費的橋）成為選取橋。如果收到一個具有更小路徑花費或者路徑花費相同但BID更小的BPDU則說明自身不是該端口直接連接的LAN的選取橋 知道了選取橋，也就知道選取橋直接連接到該LAN上的端口就是選取端口，如果選取橋有多個端口連接到該LAN，則把具有更小端口號的端口作為選取端口。

18、 只有每個LAN中的選取橋允許向其選取端口連接的該LAN轉(zhuǎn)發(fā)幀，設(shè)置為轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。而其他橋中所有端口置為阻塞狀態(tài)，不允許轉(zhuǎn)發(fā)幀。 系統(tǒng)穩(wěn)定時，只有根橋定期產(chǎn)生BPDU，各個LAN中只有選取橋通過選取端口轉(zhuǎn)發(fā)BPDU消息。如果生成樹中的某個網(wǎng)橋出故障，下游的網(wǎng)橋?qū)o法收到BPDU消息，在等待一定時間的超時后，下游的網(wǎng)橋?qū)⑿Q自己就是根橋，從而重新開始配置生成樹的過程。 第24頁/共41頁生成樹算法的基本步驟（續(xù)） 任何時候一個橋從某個端口收到一個BPDU時，要判斷是否是一個“更好”的BPDU消息： 收到的BPDU標(biāo)識一個具有更小BID的根橋的BPDU。這說明自己不是根橋，從而停止生成BPDU，只轉(zhuǎn)

19、發(fā)來自其他橋的消息；在轉(zhuǎn)發(fā)時當(dāng)然要更新路徑花費（加上連接到該LAN上的端口花費） 如果收到的BPDU標(biāo)識同一個根橋，但是具有更小的路徑花費，或者根橋BID和路徑花費相同，但是發(fā)送該BPDU的橋BID更小。這說明自己不是該LAN的選取橋，停止通過該端口轉(zhuǎn)發(fā)BPDU消息。第25頁/共41頁例子用三元組來表示一個BPDU消息，(Y,D,X)表示橋X發(fā)送的BPDU消息，其中到根橋Y的花費為D，假設(shè)所有網(wǎng)橋開始加電，都宣稱自己是根橋：1. B3收到B2來的BPDU消息(B2,0,B2)；2. 因為23，因此B3接受B2為根橋； B3 B2 B5 B7 B1 B6 B4 A B C D E F G H I

20、 J K 第26頁/共41頁3. 接著B3轉(zhuǎn)發(fā)該BPDU，在轉(zhuǎn)發(fā)時更新路徑花費，因此B3往LAN A轉(zhuǎn)發(fā)BPDU(B2,1,B3)，該BPDU將被B5收到；4. 同時這個時候B2收到B1來的BPDU消息，發(fā)現(xiàn)B1的BID更小，因此接受B1為根橋，同時往LAN C轉(zhuǎn)發(fā)BPDU消息(B1,1,B2)，該BPDU將被B3接收；5. B5也收到B1發(fā)送的BPDU，接受B1為根橋；6. B5會把剛收到的BPDU轉(zhuǎn)發(fā)給LAN A，B3會收到(B1,1,B5)，B3接受B1為根橋，并且發(fā)現(xiàn)B2和B5都更靠近B1，停止轉(zhuǎn)發(fā)消息第27頁/共41頁廣播幀和組播幀的轉(zhuǎn)發(fā) 廣播幀： 網(wǎng)橋按照生成樹來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，即通過其

21、活躍端口（即選取端口）來轉(zhuǎn)發(fā)廣播幀。 組播幀 許多網(wǎng)橋采用和廣播幀類似的處理，即通過其活躍端口來轉(zhuǎn)發(fā)組播幀 組播幀都會轉(zhuǎn)發(fā)到互連的所有LAN上 如果屬于那個組播地址的站點只位于少數(shù)幾個LAN，那么往所有LAN轉(zhuǎn)發(fā)就會浪費帶寬。 GARP組播登記協(xié)議GMRP（GARP Multicast Registration Protocol）協(xié)議 每個組里面的站點會定期發(fā)送一個目的地址為組播地址的幀，網(wǎng)橋就可以了解到端口里面有站點屬于這個組播組 網(wǎng)橋之間通過GMRP協(xié)議交換組播組的信息，從而網(wǎng)橋可以知道所連接的端口對應(yīng)的那方是否有站點屬于哪個組播組 如果一個網(wǎng)橋收到一個組播幀，可以采取和單播幀類似的轉(zhuǎn)發(fā)邏

22、輯：如果有屬于該組播地址的站點連接到某個端口上，則往該端口轉(zhuǎn)發(fā)，否則不轉(zhuǎn)發(fā)。第28頁/共41頁局域網(wǎng)交換機 局域網(wǎng)交換機實際上是一種高性能的多端口網(wǎng)橋。 和網(wǎng)橋一樣，它從一個端口接收以太網(wǎng)幀，然后向另外一個端口轉(zhuǎn)發(fā) 也具有通過自學(xué)習(xí)來構(gòu)建轉(zhuǎn)發(fā)表的功能。 局域網(wǎng)交換機和網(wǎng)橋的主要區(qū)別： 網(wǎng)橋一般只有少數(shù)幾個接口，而局域網(wǎng)交換機則可能有幾十個端口， 局域網(wǎng)交換機中幀的轉(zhuǎn)發(fā)采用了高效的交換邏輯來實現(xiàn)，從而能夠達(dá)到較高的性能。 許多交換機都支持全雙工模式，也就是能夠同時通過同一個端口發(fā)送和接收幀，以全雙工方式連接到以太網(wǎng)端口的站點永遠(yuǎn)也不會檢測到?jīng)_突的存在，吞吐量是原來的一倍。第29頁/共41頁局域網(wǎng)

23、交換機的邏輯結(jié)構(gòu) 每個端口都有一個發(fā)送和接收側(cè)，端口的接收側(cè)接收MAC幀，然后根據(jù)目的地址來決定往哪個端口的發(fā)送側(cè)轉(zhuǎn)發(fā)。每個端口的發(fā)送和接收側(cè)連接到一個縱橫開關(guān)上。 第30頁/共41頁局域網(wǎng)交換機的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式 存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Store and Forward） 在完全接收到幀并存放入輸入緩存后再轉(zhuǎn)發(fā)至目的端口 在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前可以首先進(jìn)行差錯檢測，把那些出錯的幀丟棄掉 但由于要等到接收完一個完整的幀后再輸出到交換邏輯來進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而轉(zhuǎn)發(fā)延遲比較長。 直通（Cut Through） 它在收到幀中的目的地址字段后就開始把它和交換機的轉(zhuǎn)發(fā)表比較，查找到目的地址后就直接將信息幀發(fā)送到目的端口 轉(zhuǎn)發(fā)延遲相比存儲

24、轉(zhuǎn)發(fā)要小一些 但是直通技術(shù)沒有差錯檢測機制，從而可能把壞幀也轉(zhuǎn)發(fā)出去，會浪費一部分的帶寬。 無殘幀（Fragment Free） 無殘幀技術(shù)和直通類似，在收到64個字節(jié)的數(shù)據(jù)后才開始轉(zhuǎn)發(fā) 這是考慮到大多數(shù)錯誤和沖突（所有正常的沖突）出現(xiàn)在一個幀的前面64個字節(jié)，基本上前面64個字節(jié)沒有問題，則整個幀也不會有什么問題。 自適應(yīng)交換機：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)誤碼率較低時使用直通技術(shù)，而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)誤碼率較高時則采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。第31頁/共41頁虛擬局域網(wǎng) 通過局域網(wǎng)交換機或者網(wǎng)橋連接起來多個局域網(wǎng)組成了一個“擴(kuò)展”的局域網(wǎng) 網(wǎng)橋具有一定的端口隔離功能，但是它并不能隔離廣播幀 廣播幀會被網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)給這個擴(kuò)展的大局域網(wǎng)中的

25、所有主機中，這可能占用相當(dāng)大的帶寬，而且任何人都能監(jiān)聽到廣播幀，從而可能帶來安全方面的問題。 虛擬局域網(wǎng)VLAN（Virtual LAN）試圖解決廣播幀隔離的問題 一個擴(kuò)展的LAN可以被分割成幾個邏輯上處于不同位置的虛擬局域網(wǎng)，每個虛擬局域網(wǎng)被分配一個標(biāo)識 幀只在具有相同VLAN標(biāo)識的網(wǎng)段間轉(zhuǎn)發(fā)，從而可以限制廣播幀的擴(kuò)散的范圍。第32頁/共41頁VLANVLAN的分割方法如何把一個擴(kuò)展的LAN分割成多個VLAN？基于端口的VLAN：根據(jù)局域網(wǎng)交換機的端口來進(jìn)行分割交換機可以根據(jù)是從哪個端口收到幀來判斷這個幀是屬于哪個VLAN的而如果節(jié)點移動位置，只需要重新配置交換機的相應(yīng)端口的VLAN設(shè)置連接

26、到交換機的一個端口上所有節(jié)點都必須屬于同一個VLAN中基于MAC地址的VLAN：根據(jù)幀的源MAC或者目的MAC地址來確定屬于哪一個VLAN交換機維護(hù)了一個MAC地址和對應(yīng)VLAN的表表的維護(hù)是一項繁瑣的工作節(jié)點的移動無需進(jìn)行重新配置基于協(xié)議的VLAN：根據(jù)第三層（網(wǎng)絡(luò)層）的協(xié)議和第三層地址來判斷屬于哪一個VLAN要求交換機支持第三層的交換。第33頁/共41頁VLAN示例 采用基于端口的VLAN X和W位于同一個VLAN 100 Y和Z位于另外一個VLAN 200 交換機和交換機之間的連接同時屬于這兩個VLAN中 注意到盡管W和Y連接到同一個交換機上，但是由于屬于不同的VLAN，W發(fā)送的幀不會被

27、Y看到 W B1 B2 X VLAN 100 VLAN 100 Y Z VLAN 200 VLAN 200 第34頁/共41頁VLAN幀 交換機B1和B2鏈路上的幀要求能夠攜帶該幀屬于哪個VLAN的信息 和傳統(tǒng)的以太網(wǎng)幀基本相似，只是在原有以太網(wǎng)頭部和數(shù)據(jù)字段之間增加了4個字節(jié)的VLAN頭部 收到一個幀之后可通過檢查幀類型字段，如果為0 x8100，則為VLAN幀，否則是普通的以太網(wǎng)幀，從而不會影響原有系統(tǒng)的運行。 前導(dǎo) 目的地址 源地址 TPID 檢驗和 數(shù)據(jù) 64 48 48 16 32 填充 VLAN 幀格式 類型 TCI 16 16 TPID = 0 x8100 VLAN frame

28、TCI = tag control information 優(yōu)先級 CFI VID 3 1 12 第35頁/共41頁VLANVLAN幀（續(xù)） VLAN幀格式包括優(yōu)先級、CFI、VLAN ID字段 優(yōu)先級字段共3個比特，這樣幀可以攜帶優(yōu)先級信息?？偣灿?種優(yōu)先級，其中優(yōu)先級0最低，優(yōu)先級7最高 CFI（canonical format indicator）表示數(shù)據(jù)字段是否攜帶有源路由的信息，主要用在源路由網(wǎng)橋中 VLAN ID總共12個比特，其中ID為0表示幀本身沒有說明屬于哪個VLAN，因此支持的VLAN個數(shù)最多為4095個。 VLAN幀可能會有三種類型 標(biāo)記（tagged）幀：包括VLAN ID字段，并且VLAN ID不為0。 未標(biāo)記（untagged）幀：傳統(tǒng)的LAN幀 優(yōu)先級標(biāo)記（prority-tagged）幀，即包括了攜帶優(yōu)先級信息的VLAN頭部，但是其中VLAN ID為0。這些幀和未標(biāo)記幀一樣必須根據(jù)端口參數(shù)或者其他信息來判別屬于哪一個VLAN。第36頁/共41頁VLANVLAN鏈路 根據(jù)其上可以傳輸?shù)膸念愋涂梢苑譃?種鏈路： 干線（Trunk）鏈路： 在該鏈路上傳輸?shù)膸瑸閿y帶有VLAN標(biāo)識的標(biāo)記幀， 該鏈路所連