局域网互连.ppt

笫十讲 局域网互连 本讲内容 第四章 局域网 4.6 局域网互连 4.6.1 网桥 4.6.2 局域网交换机 4.6.3 虚拟局域网 4.6 局域网互连 转发器和集线器: 物理层的设备 通过集线器连接起来的局域网属于同一个冲突域，这也意味着所有的节点都共享带宽 所能连接的站点数是有限制的，比如10BaseT局域网的站点最多有1024个 它所覆盖的范围仍然是有限的，要求遵循5-4-3原则 网桥： 第二层（数据链路层）的设备 提供网段间的隔离功能 4.6.1 网桥 网桥（bridge）最早是设计为把那些具有相同的物理层和媒体访问子层的局域网（比如都符合IEEE 802.3）互连起来而设计的 桥适合于不是非常复杂的局域网之间的互连，它工作在OSI模型中的第二层 桥提供一种对LAN的扩展，实现MAC子层的连接。 桥对遵循IEEE 802标准的局域网是完全透明的： 不需要对连接在这些LAN上的站点的通信软件进行修改 对于在两个或多个LAN中的所有站点来说，就好象存在一个单一的LAN 为什么要采用网桥？ 为什么不是简单的采用一个大的LAN而是通过网桥连接多个LAN？ 无序性：可能已经有多个LAN存在 可靠性：故障可能导致整个LAN陷于瘫痪 性能：LAN中所有站点共享带宽，同时其性能随着连在其上的设备的数量或媒体长度的增加而降低 站点数：受电气特性和MAC的制约，LAN连接的站点数目是有限的 地理考虑：局域网覆盖的范围是有限的，考虑要连接的站点在地理位置上较分散且相距较远的情况 安全：网卡可以工作在混杂方式，可以监听LAN上发送的所有帧 网桥的功能 网桥的作用是通过其“过滤和转发”功能来实现的，当网桥收到一个MAC帧时，它检查该帧的源地址和目的地址 如果目的站点和源站点是在同一网络之上，则不对其进行转发，这起到了相应的“过滤”作用。 否则根据它所保持的路由表选择正确的网络来进行“转发”。 网桥可能具有“学习”功能，应该能够动态地了解别的局域网或网桥的状态，帮助其进行自我配置工作。 网桥的设计要考虑的问题 网桥必须考虑连接的各种局域网的物理特性和帧格式： 不同的帧格式：格式的转换，检验和的计算等 不同的数据速率：缓冲功能以及拥塞控制 不同的超时时间：不同网络的延迟时间各不相同 不同的最大帧长度：这可能是一个最为重要的问题，IEEE 802 LAN标准不提供分段功能 让高层应用了解要经过的LAN的最大帧长度，这样可以避免发送太大的帧 网桥来分解帧，需要额外的逻辑单元来分解帧和对帧的每个部分提供适当的应答，即要求网桥能够识别网络层的协议单元 桥路由器 桥路由器Brouter（Bridge Router）：实际上混合了网桥和路由器的功能 对某些特定类型的帧（比如携带了TCP/IP分组）是采取桥接还是路由 首先判别IP分组的目的IP地址是否属于它直接连接的端口上 如果是，则通过桥接而不是路由来进行转发 如果不在连接的端口上，则该分组被路由给相应的网关（即采取路由转发）。 对于其它类型的帧则简单地转发（即桥接）。 网桥的路由功能 每个桥保存了其它桥的状态信息以及到达每一个网络所经过的桥的跳段个数和花费： 当桥收到一个帧时应该决定是否转发它，如果转发，转发到哪个局域网中。 固定路由： 根据在互连网中的每个源－目的LAN对而选择路由 如果在两个LAN间有多个路由可供选择，一般是选择那些跳段最少的路由。 简单、容易处理，路由是固定的，最多只有在互连网的拓扑改变时才有变化 在一个复杂的互连网中，桥可能会动态增加，同时桥可能会出现故障，此时固定路由就不太适合 动态路由 IEEE 802.1小组的基于生成树算法路由的透明网桥 IEEE 802.5委员会提出的源路由网桥 透明网桥的主要特性 透明：引入网桥对于现有LAN的运行是完全透明的 可以连接同种MAC协议或者不同MAC协议的LAN LAN上的站点不用作任何改动，完全透明 网桥也不用做特殊的设置，连接好之后就可以运行 路由机制采用的是一种叫做生成树算法的技术，来防止路由回路 透明网桥 透明网桥的每个端口以混杂方式工作，接收连接到该网桥的局域网上传送的所有帧。 每个桥维护了一个基于MAC地址的过滤数据库，网桥根据这个数据库，把收到的帧往相应的局域网进行转发或者过滤： 过滤数据库中列出了每个可能的目的地（目的MAC地址），以及它属于哪一条输出线路（一个端口号，即表示转发给哪个LAN），同时每个表项还有一个超时。 网桥初始化时，过滤数据库为空 如果收到的帧的目的地址不在过滤数据库中，则进行扩散，即把帧转发到除了收到该帧的端口外的所有端口中 逆向学习：当一个帧到达一个端口时，桥显然知道它是来自于到来LAN的哪一边。帧的源地址字段表示了源站点。因而桥可以更新那个MAC地址对应的过滤数据库中有关信