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網(wǎng)絡(luò)教程——局域網(wǎng)和局域網(wǎng)交換,大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心,局域網(wǎng)和局域網(wǎng)交換,局域網(wǎng)概述以太網(wǎng)分段局域網(wǎng)交換和虛網(wǎng)生成樹協(xié)議,局域網(wǎng)和局域網(wǎng)交換——局域網(wǎng)概述,MAC地址以太網(wǎng)標(biāo)準快速以太網(wǎng),局域網(wǎng)概述,目前三種主要類型的局域網(wǎng)是以太網(wǎng)，令牌環(huán)和FDDI。IEEE定義了這三種局域網(wǎng)的大部分標(biāo)準。,局域網(wǎng)標(biāo)準,局域網(wǎng)頭格式,Preamble,Dest.Address,SourceAddress,Type,Data,FCS,Ethernet(DIX),Preamble,Dest.Address,SourceAddress,Length,Data,FCS,IEEEEthernet,SD,DSAP,SSAP,Control,AC,Dest.Address,SourceAddress,ED,Data,FCS,IEEETokenRing,FD,DSAP,SSAP,Control,SD,FS,SD,Dest.Address,SourceAddress,ED,Data,FCS,ANSIFDDI,FC,DSAP,SSAP,Control,Preamble,FS,8,6,variable,2,4,7,1,6,6,2,1,1,1-2,variable,4,,802.3,1,1,1,6,6,1,1,1-2,variable,4,1,1,,802.2,,802.3,,802.5,,802.2,,802.5,4,1,1,6,6,1,1,1-2,variable,4,.5,1.5,,FDDIMAC,,802.2,,FDDI,最大幀大小，除前導(dǎo)碼以外：以太網(wǎng)：1518bytes令牌環(huán)：4472bytes(4MB)17,800bytes(16MB)FDDI：4472bytes(4MB),MAC地址,MAC地址的一個主要的功能就是區(qū)分或標(biāo)識以太網(wǎng)，令牌環(huán)，和FDDI局域網(wǎng)上的接口卡。,,,,,,,,,,,VendorCode(24bits),MACAddress,MostSignificantByte,LeastSignificantByte,Ethernet——MostSignificantBitislastTokenRing——MostSignificantBitisfirst,MAC地址,廣播地址——0 xFFFF.FFFF.FFFF。廣播地址可以讓局域網(wǎng)上的所有設(shè)備接收到同一個幀。組播地址——在以太網(wǎng)和FDDI中使用?？梢宰尵钟蚓W(wǎng)上的部分是設(shè)備接收到同一個幀。在IP組播中也使用組播地址。功能地址——只在令牌環(huán)上使用。功能地址區(qū)分一個或多個接口提供的特定功能。,以太網(wǎng)標(biāo)準,半雙工和全雙工以太網(wǎng)操作,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Hub,NIC,NIC,NIC,NIC,2-PairCable,ReceivePair,TransmitPair,Transmit,Receive,Collision?,Loopback,1,2,2,3,4,4,5,5,5,10BTHalf-DuplexOperation,網(wǎng)卡發(fā)送一個幀。網(wǎng)卡將幀回送到自己的接收對。Hub接收到幀。Hub在內(nèi)部總線上傳遞幀。Hub將信號從每個設(shè)備的接收對送出。,半雙工和全雙工以太網(wǎng)操作,,,,,,,,,,,,,Full-DuplexNIC,Full-DuplexNIC,Receive,Transmit,Receive,Transmit,10BTFull-DuplexOperation,不會發(fā)生碰撞；所以，時間不會浪費在重傳幀上。不必等其他機器發(fā)送。每個方向都有10M帶寬，增加了可用的帶寬。,快速以太網(wǎng),以太網(wǎng)分段,局域網(wǎng)分段的益處透明橋使用路由器分段使用交換機分段,局域網(wǎng)分段的益處,超越距離限制通過減少或消除碰撞加快反應(yīng)速度和增加吞吐量通過降低廣播風(fēng)暴和組播的影響加快反應(yīng)速度和增加吞吐量增加每個用戶的可用帶寬限制到不同局域網(wǎng)段的流量,透明橋,透明橋的三個關(guān)鍵功能通過檢查接收到的幀的源MAC地址學(xué)習(xí)MAC地址。根據(jù)MAC地址決定何時轉(zhuǎn)發(fā)一個幀，何時過濾掉一個幀。和其他橋一起通過生成樹協(xié)議創(chuàng)建一個沒有環(huán)路的環(huán)境。,透明橋——單個以太網(wǎng)段,,,,,0200.3333.3333,WebServer,NameServer,0200.2222.2222,0200.1111.1111,,1,DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111,ARP(DNS),,2,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222,ARP,,3,DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111,DNSRequest,,4,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222,DNSReply,,5,DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111,ARP(Web),,6,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333,ARP,,7,DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111,ConnecttoWeb,透明橋,,,,,0200.3333.3333,WebServer,NameServer,0200.2222.2222,0200.1111.1111,,,,,1,DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111,ARP(DNS),0200.1111.1111E0,E0,E1,AddressTableAfterStep1,,2,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222,ARP,0200.1111.1111E00200.2222.2222E1,AddressTableAfterStep2,,3,DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111,DNSRequest,0200.1111.1111E00200.2222.2222E1,AddressTableAfterStep3,,4,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222,DNSReply,,5,DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111,ARP(Web),,6,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333,ARP,0200.1111.1111E00200.2222.2222E10200.3333.3333E1,AddressTableAfterStep2,,7,DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111,ConnecttoWeb,透明橋,透明橋的一些功能廣播和組播能夠被橋轉(zhuǎn)發(fā)透明橋根據(jù)第二層的頭和邏輯地址轉(zhuǎn)發(fā)和第三層無關(guān)存儲-轉(zhuǎn)發(fā)（Store-and-Forward）是透明橋的典型操作透明橋必須對幀進行處理，所以也增加了時延,透明橋,透明橋能夠提供的好處因為每段都能達到以太網(wǎng)的最大長度，所以超越以太網(wǎng)的距離限制通過橋?qū)倪^濾減少了碰撞橋不能降低廣播/組播的影響每一段分別運行在10或100Mbps代替了整個段運行在10或100Mbps，增加了可用帶寬可以在橋上對幀進行限制和過濾,使用路由器分段,,,,,0200.3333.3333,WebServer,NameServer,0200.2222.2222,0200.1111.1111,,,,,1,DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111,ARP(Router-E0),E0,E1,Notes:Addressesofframeonleft-sideEthernet,,2,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.4444.4444,ARP,,3,DMAC=0200.4444.4444SMAC=0200.1111.1111,DNSRequest,,4,DNSReply,,5,DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111,ARP(Web),,6,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333,ARP,,7,DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111,ConnecttoWeb,0200.4444.4444,0200.5555.5555,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.4444.4444,使用路由器分段,使用路由器分段的功能廣播和組播幀不被路由器轉(zhuǎn)發(fā)（默認）路由器使用第三層頭和邏輯地址交換包，是第三層協(xié)議相關(guān)的路由器通常使用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)，同樣增加時延路由器轉(zhuǎn)發(fā)一個包前要進行很多處理，這些也要增加時延,使用路由器分段,使用路由器分段的益處超越了距離限制同一段的流量不被轉(zhuǎn)發(fā)，減少了碰撞路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播/組播（默認）降低了廣播/組播的影響路由器提供了更好的可管理性，路由器可以提供對于包更詳細的內(nèi)容路由器提供比透明橋更多的功能，比如包的分片和重組，插入包的生存時間控制額外的處理同樣比透明橋引入了更多的時延,使用交換機分段,0200.3333.3333,WebServer,NameServer,0200.2222.2222,0200.1111.1111,,1,DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111,ARP(DNS),0200.1111.1111E0,E0,E1,AddressTableAfterStep1,,2,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222,ARP,0200.1111.1111E00200.2222.2222E2,AddressTableAfterStep2,,3,DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111,DNSRequest,0200.1111.1111E00200.2222.2222E2,,4,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222,DNSReply,,5,DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111,ARP(Web),,6,DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333,ARP,0200.1111.1111E00200.2222.2222E20200.3333.3333E1,AddressTableAfterStep2,,7,DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111,ConnecttoWeb,E2,,,,使用交換機分段,,,,,,,在交換機中同時傳送幀,a,b,c,d,使用交換機分段,,,,,,Full-Duplex,a,b,c,使用交換機分段,使用交換機分段的功能廣播和組播能夠被交換機轉(zhuǎn)發(fā)交換機使用第二層頭和邏輯地址，與第三層無關(guān)。存儲-轉(zhuǎn)發(fā)和cut-through識交換機典型的處理方式。cut-through時延較小，單時增加了轉(zhuǎn)發(fā)出錯包的風(fēng)險交換機必須對幀進行處理，引入了時延,使用交換機分段,使用交換機分段的益處超越了距離限制減少了碰撞，因為幀只在特定口發(fā)送交換機不能降低組播影響。但是可以通過組播協(xié)議降低組播影響因為每段分別運行在10或100Mbps增加了可用帶寬可以限制用戶流量可以同時轉(zhuǎn)發(fā)多個幀交換機通常在硬件上進行了優(yōu)化，同透明橋相比，時延較小,局域網(wǎng)交換和虛網(wǎng),交換機的基本邏輯操作接收一個幀如果目的地址是廣播地址或組播地址，在全部端口轉(zhuǎn)發(fā)如果目的地址是單播地址，地址表里沒有，在全部段口轉(zhuǎn)發(fā)如果目的地址是單播地址，地址表里有，在相應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)，除非地址對應(yīng)該幀進入的端口。,局域網(wǎng)交換和虛網(wǎng),交換機內(nèi)部處理,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),一個虛網(wǎng)是由一個或多個交換機創(chuàng)建的廣播域。虛網(wǎng)可以通過交換機的配置實現(xiàn)，也可以是通過外部的服務(wù)器同交換機通訊配置。通?？梢苑譃榛诙丝诘奶摼W(wǎng)，基于協(xié)議的虛網(wǎng)，基于MAC的虛網(wǎng)等。,,,,虛網(wǎng),,,,,,,,,,,,,,,,,IPSubnet10.1.1.0/24IPXnetwork1,IPSubnet10.1.2.0/24IPXnetwork2,IPSubnet10.1.3.0/24IPXnetwork3,E1,E0,E2,,,,,虛網(wǎng),,,,,,,,,,,,,E1,E8,E10,E11,SW1,SW2,AddressTableVlan10200.1111.0001E10200.1111.0002E10,02000.1111.0001,Vlan1,Vlan2,Vlan2,Vlan1,02000.2222.0001,02000.1111.0002,02000.2222.0002,AddressTableVlan10200.2222.0001E110200.2222.0002E1,E1,E8,,Trunkingport,虛網(wǎng),FrameTrunking/TaggingProtocols,虛網(wǎng),虛網(wǎng)的益處使用虛網(wǎng)，增加了網(wǎng)絡(luò)的靈活性。方便增加，移動設(shè)備。強迫虛網(wǎng)間進行第三層路由，加強了系統(tǒng)管理。分成多個廣播域，降低了廣播占用的帶寬降低了聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的CPU利用率，因為減少了廣播數(shù)量,生成樹協(xié)議,生成樹協(xié)議的主要作用是在有多個路徑情況下動態(tài)的創(chuàng)建橋接/交換網(wǎng)絡(luò)。通過發(fā)送CBPDUs(ConfigurationBridgeProtocolDataUnit)，配置端口的狀態(tài)——轉(zhuǎn)發(fā)或阻塞。,生成樹協(xié)議如何工作,B1,B2,B3,B4,B5,,E0,E0,E1,E1,,,,,,,,,E0,E0,E1,E1,E0,E1,生成樹協(xié)議如何工作,生成樹算法所有在根橋的端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)每個非根橋的具有管理員賦予的它和根之間的一個端口叫做橋的根端口，處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。連接到同一個段的幾個端口通過CBPDU聲明到根橋的距離，具有最小值的橋叫做designatedbridge。Designatedbridge上的端口處于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。,生成樹協(xié)議如何工作,生成樹協(xié)議如何工作,B1,B2,B3,B4,B5,,E0,E0,E1,E1,,,,,,,,,E0,E0,E1,E1,E0,E1,IDis0200.1111.1111Priority1Rootis0200.1111.1111Costis0,IDis0200.5555.5555Priority1Rootis0200.1111.1111Costis10,IDis0200.4444.4444Priority1Rootis0200.1111.1111Costis110,IDis0200.3333.3333Priority1Rootis0200.1111.1111Costis200,IDis0200.2222.2222Priority1Rootis0200.1111.1111Costis100,B5,生成樹協(xié)議如何工作,B1,B2,B3,B4,B5,,E0,E0,E1,E1,,,,,,,,,E0,E0,E1,E1,E0,E1,RP,RP,RP,RP,