数据通信及计算机网络PPT第5章局域网.ppt

从CSMA/ CD的工作机制中可以看出，在网络负载较大的情况下，由重复冲突引起的网络延时非常大。所以传统的采用CSMA/CD方式的以太网只能用于网络节点较少，并且网络负载不大的局域网中。在传统以太网中，中央节点是一个集线器（hub），集线器是一个被动装置，它仅仅复制从源端口接收的数据流，然后分发（广播）到其他所有端口，如下图（a）所示。而在交换式以太网中，位于中央节点的交换机可以识别目标地址并将数据帧转发到目的端口，如下图（b）所示。这就意味着在交换式以太网中，只要他们彼此的目的站点不同，多个站点便可以同时发送数据而不产生冲突，端口之间的数据传输不再受到CAMA/CD的约束，从而使网络的带宽得以成倍的增长。另外，传统以太网采用半双工模式，而交换式以太网采用全双工模式。 5.4.5 交换式以太网 传统以太网和交换式以太网的工作模式 很明显，交换式局域网的工作基础是局域网交换机。从共享到交换，可以简单地理解为用使用交换机的星型网络拓扑结构来替代使用hub的星型网络扑拓结构和使用同轴电缆的总线型网络拓扑结构。用交换机替代了hub后，其实网络的工作模式发生了重大的变化。 注意1：由于hub工作在物理层，物理层是没有办法对信息进行标识的，信息（其实是比特流）只会在信道中广播，而不会实现定向传输。 注意2：交换机工作在MAC层（指向数据链路层交换机或二层交换机），MAC层的帧有MAC地址，为此可以利用MAC地址来控制某一帧发往何处，从而避免了帧的广播。 从功能上讲，以太网交换机是一个多端口的网桥。 5.4.5 交换式以太网 2．交换式以太网技术的优点： （1）保护原有的以太网基础设施可继续使用。 （2）独享带宽，网络总带宽通常为各个交换端口带宽之和。 （3）实现网络分段，均衡负荷。 （4）提供全双工模式操作，提高了处理效率，时间响应快。 （5）灵活的端口速率。 （6）高度的可扩充性。 （7）可互联不同标准的局域网。 5.4.5交换式以太网 3．交换模式 以太网交换机是一个较复杂的多端口透明网桥，像网桥一样，交换机的工作也包括学习、泛洪、过滤、转发和老化等几个过程。在处理转发决策时，交换机和以太网桥是类似的，但是交换机在交换数据帧时，有着不同的处理方式。 以太交换机端口接收到一个帧时的处理方式和效率与局域网的交换模式有关，有三种以太网交换模式，即存储转发、直通和自由分段方式，如图5-18所示。 5.4.5交换式以太网 5.4.5交换式以太网 （a）存储转发方式 （b）直通方式 （c）自由分段式 图5-18 共享交换式以太网 （1）存储转发方式 当交换机运行存储转发模式时，在转发数据帧之前必须接收整个数据帧。交换机接收到完整的数据帧以后，检查其源地址和目标地址，并对整个数据帧进行CRC（循环冗余校验）。如果交换机没有发现错误，它将继续转发这个数据帧；如果交换机发现数据帧中存在错误，它将丢弃这个数据帧。 由于交换机在开始转发数据之前必须接收到整个数据帧，所以存储转发模式的延迟比较大，而且这个延迟和所转发的数据帧的大小有关。 注意：以太网技术所采用的数据帧结构，即802.3的数据帧格式1，帧的长度为64~1518字节，如果帧的长度（或大小）不在这个范围内便被确定为错误数据帧。 （2）直通转发方式 直通转发方式（也称为直通式）允许交换机在检查到数据帧中的目标地址时就开始转发数据帧。目标地址在数据帧中占用6字节（这6字节正是目标设备的MAC地址），所以直通式的延迟很小。因为它不需要像存储转发那样等待接收到完整的数据帧之后再开始转发，而只需要接收到前6字节后就可以开始转发数据帧。 虽然直通式的延迟较低，但是直通式无法像存储转发方式那样在转发数据帧之前对其进行错误校验。因此，错误的数据帧依然通过交换机被转发到目的设备，在目的设备进行校验以后，由目的设备丢弃该数据帧并要求重传。 随着交换机处理器速度的提升，在高性能的网络中，交换机接受和处理数据帧的延迟变得越来越小，直通式的优势也变得越来越小。存储转发模式的优势越来越明显。 大部分交换机可以同时支持直通式和存储转发模式两种工作方式，此时一种被称为自适应直通式的工作方式将被激活。在这种交换机中，默认的工作方式是直通式，同时可以选择激活存储转发模式。当交换机转发数据帧时，它开始用直通式转发数据帧，同时监视着它所转发的数据帧，并设置一个计数器，如果发现一个错误数据帧，计数器就自动加1。当计数器的值达到某一限制值时，