局域网的扩展--集线器,网桥,以太网交换机精要.ppt

* * 集线器，网桥，以太网交换机 3.5 扩展的局域网 概念：多个局域网用中间设备连接起来，实现多个局域网之间的通信 3.5.1 在物理层扩展局域网 一、利用光纤延长主机到集线器距离 主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器 以太网 集线器 光纤 光纤 调制解调器 光纤 调制解调器 二、用多级集线器扩展局域网 例如：某大学有三个系，各自有一个局域网 三个独立的碰撞域 一系 二系 三系 碰撞域 碰撞域 碰撞域 用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中 一系 二系 三系 碰撞域 碰撞域 碰撞域 主干集线器 碰撞域 用集线器扩展局域网的优缺点 （1）优点 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。 扩大了局域网覆盖的地理范围。 （2）缺点 碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同以太网技术，那么就不能用集线器将它们互连起来。 3.5.2 在数据链路层扩展局域网 在数据链路层扩展局域网是使用网桥。 网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口。 1、 网桥的内部结构 转发表 接口管理 软件 网桥协议 实体 缓存 接口 1 接口 2 1 1 1 2 ① ③ ⑤ 2 ② ④ ⑥ 2 站地址 接口 网桥 接口 1 接口 2 ① ② ③ 网段 B 网段 A 网桥 ④ ⑤ ⑥ 1 2 使用网桥带来的好处 过滤通信量，增大吞吐量。 扩大了物理范围。 提高了可靠性。 可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。 B2 B1 碰撞域 碰撞域 碰撞域 A B C D E F 使用网桥带来的缺点 存储转发和CSMA/CD算法增加了时延。 在MAC 子层无流量控制功能，网络负荷很重时，网桥中的缓存空间可能不够而溢出，导致丢帧。 网桥只适合于用户数不太多和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。 B2 B1 碰撞域 碰撞域 碰撞域 A B C D E F 用户层 IP MAC 站 1 用户层 IP MAC 站 2 物理层 网桥 1 网桥 2 A B ? ? ? ? ? ? ? ? ? 用户数据 IP-H MAC-H MAC-T DL-H DL-T ? ? ? ? ? ? ? ? ? 物理层 DL R MAC 物理层 物理层 DL R MAC 物理层 物理层 LAN LAN 两个网桥之间还可使用一段点到点链路 网桥不改变它转发的帧的源地址 网桥和集线器（或转发器）不同 集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。 网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送并进行退避。 2、透明网桥 目前使用得最多的网桥是透明网桥 transparent bridge 。 “透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看不见的。 透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。 透明网桥采用的自学习算法 若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥，则从这个接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到 A。 网桥每收到一个帧，就记下其源地址和进入网桥的接口，作为转发表中的一个项目。 在建立转发表时是把帧首部中的源地址写在“地址”这一栏的下面。 在转发帧时，则是根据收到的帧首部中的目的地址来转发的。这时就把在“地址”栏下面已经记下的源地址当作目的地址，而把记下的进入接口当作转发接口。 转发表的建立过程举例 地址 接口 B2 B1 A B C D E F 1 2 1 2 地址 接口 … … … … B 1 B → A A → B A 1 F → C F 2 A 1 F 2 在网桥的转发表中写入的信息除了地址和接口外，还有帧进入该网桥的时间。 这是因为以太网的拓扑可能经常会发生变化，使得网桥转发表中保留的网络拓扑信息成为“过时的”。 若把每个帧到达网桥的时间登记下来，而网桥中的接口管理软件周期性的扫描转发表中的项目，删除一定时间以前登记的项目，这样就使得网桥中的转发表能反映当前网络的必威体育精装版拓扑状态。 网桥的自学习和转发帧的步骤归纳 网桥收到一帧后先进行自学习。查转发表中与收到帧的源地址有无匹配的项目。如没有，就在转发表中增加一个项目（源地址、进入的接口和时间）。如有，则把原有的项目进行更新。 转发帧。查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。 如没有，则通过所有其他接口进行转发。 如有，且对应转发表中的接口不是该帧进入网桥的接口，则按转发表中的接口进行