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1、第五章 高速以太网,1.交换式以太网,以网络交换机为主干的以太网 拓扑仍为星形结构（总线/HUBLAN_SWITCH） 为何要使用网络交换机？ 以太网共享介质网络 共享介质网络中站点数的增加将导致LAN的性能降低，相当于多个子信道分享通信线路。解决：网络分段(减少站点数)网络交换 总线网络或基于集线器的网络： 网络总带宽=10Mbps，n个站点共享，每站点平均带宽10/n Mbps； 基于网络交换机的网络：允许多个信道同时传输信息，不受CSMA/CD的限制， 网络总带宽=（n/2n）*10Mbps，每个连接的带宽为10Mbps ；,5.1 高速局域网,使用交换机后，可建立多个并发的通信。例如：
2、 8个端口可建立4个并发通信， 总带宽 = (8/2)*10Mbps = 40 Mbps 在访问服务器的流量非常大的网络中，可在交换机上设置1-2个高速端口(100Mbps/1Gbps)，把服务器与该高速端口相连，便可大大提高服务器访问的速度。这种连接服务器的方法又称为Big-Pipe。,10Mbps 网络交换机,交换机的两种用法(以10Mbps网络交换机为例)： (1) 端口下接站点：站点独占10Mbps带宽 (2) 端口下接网段：网段中所有站点共享10Mbps带宽,共享10M,独享10M,共享10M,独享10M,网络交换机Switch,HUB,HUB,2. 100Mbps 快速以太网,又称
3、快速以太网(Fast Ethernet，FE)，包括100Base-TX和100Base-FX。 与10Mbps网络的比较： 拓扑结构和媒体布线方法几乎完全一样； 传输率快10倍； 帧结构和介质访问控制方式沿用IEEE802.3。,3种不同的物理层标准：,MAC子层,100BaseFX,100BaseTX,2对5类 UTP,光纤,4对3类 UTP,100BaseT4,快速以太网组成实例,网卡(外置或内置收发器)、收发器(外置)与收发器电缆 集线器（双绞线或光纤接口） 双绞线及光缆,外置光纤收发器,光纤,100Base FX集线器,100Base TX集线器,100Base TX集线器,光纤,插
4、有光纤接口网卡,UTP5,UTP5,UTP5,UTP5,光纤,UTP5,3.FDDI (Fiber Distributed Data Interface),网络由双环构成，可靠性高。 传输速率为100Mbps。 介质访问控制方法采用Token Passing，类似于令牌环。 传输介质主要为光纤，网络覆盖范围较大(几十km)。,集中器,集中器,令牌,服务器,4.千兆以太网(Gigabit Ethernet，GE),两种标准：802.3z和802.3ab 802.3z 1000BaseX 屏蔽短双绞线/MMF/SMF 802.3ab 1000BaseT 无屏蔽双绞线(5类，6类) 连接距离较短：
5、1000BaseX:双绞线 - 25米；MMF - 550米；SMF - 3km 1000BaseT: 5类双绞线 100米 拓扑结构和媒体布线方法同10/100BaseT相同； 传输速率比100BaseT快10倍； 帧结构和介质访问控制方式仍沿用IEEE802.3。 允许网络平滑升级到千兆主干，具有较好的兼容性。,5.4 LAN的扩展（LAN互连） 网桥,LAN互连的必要性及要解决的问题,LAN互连的必要性： 地域限制、负载问题、互通问题、安全问题 LAN互连的困难： 帧格式不同、传输速率不同、最大帧长不同 LAN互连的实现： 中继器/HUB 在物理层上实现互联 网桥 在数据链路层上实现互联
6、 路由器 在网络层上实现互联,用网桥实现多个网段互连,hub,10Base2 - 细缆Ethernet,10Base5 粗缆Ethernet,10BaseT-双绞线,router,server,hub,网桥,网段3,网段4,10Base5 粗缆Ethernet,网段1,网段2,用网桥进行LAN扩展的缺点： 时延增加 没有流量控制功能，重载时会丢失帧 不能防止广播风暴（广播消息仍会泛滥到网桥所连接的各个网段） 两种类型的网桥： 透明网桥（Transparency Bridge） 源选径网桥（Source Routing Bridge）,1. IEEE802.1透明网桥,特点：由网桥实现路由选择，
7、网桥和路由对站点透明, 网桥采用存储、转发方式，需要有足够缓存 网桥有寻址和路由选择能力，路由选择采用查表法：网桥内的端口-地址表描述了到达每个站点的路由。,连接三个网段的网桥,端口-地址表的结构,选路方法： （参考上图） 假定网桥开机后从端口1收到来自LANx的帧，它就查端口-地址表： . 若目的MAC地址在本端口的表项中，则丢弃此帧 . 若目的MAC地址在其他端口的表项中，则把帧转发到相应端口所在的LAN . 若目的MAC地址不在表中，则用洪泛法转发，即向除接收到该帧的端口(本例为端口1)之外的其他所有端口广播。,端口-地址表的建立方法： 在转发过程中逆向学习若帧的源地址不在表中，则插入到
8、表中。,网桥工作原理归纳为： 学习源地址，丢弃本网端帧，转发异网端帧，广播未知帧。,注：网络交换机工作原理与网桥类似可看成是一个多端口的高速网桥（工作在链路层上）,透明网桥的优缺点： 优点：容易配置、安装，无需管理 缺点：不能保证最佳路由,2. 源选径网桥,特点：由源站负责路由选择，路由信息放在发送的帧的首部（即把要经过的路径放在帧中，帧按该路径传送）,选路方法：源站向目的站发送探测帧，该帧在扩展的LAN中沿所有可能路由传送；每个探测帧都记录下它所经过的路由；这些探测帧在到达目的站后，再沿各自的路由返回源站；由源站选择其中的最佳路由，作为发送帧中的路由信息。,源选径网桥的优缺点： 优点：网桥功
9、能可以很简单；可以用最佳路由传送。 缺点：源站计算路由费时；主机负担重。,3. 两种网桥的比较,透明网桥,源选径网桥,服务类型,无连接,面向连接,对源站的透明性,完全透明,不透明,配置、管理,自动配置，容易管理,人工方法,选择的路由,次佳,最佳,目的地确定方法,逆向学习,探测帧,故障处理及拓扑变化,网桥负责,主机负责,复杂性和开销,网桥负担,主机负担,补充作业： 1.为什么网桥（交换机）不能隔离广播信息? 2.网桥工作在OSI参考模型的那一层上？ 3.一个小型局域网络，用一台有8个10Mb/s端口和 1个100Mb/s 端口的网络交换机作为核心连接设备。交换机的8个10M端口分别连接8台PC机
10、，100M端口与1台服务器相连。若该网络的流量主要是集中于PC机与服务器之间，PC之间很少进行通信。问：该网络的理论上的最大传输速率为多少？ 4.对于100BaseT标准，其传输速率为多少？采用了什么类型的传输介质？,？,网络互联的动力：更大范围的资源共享 网络互联：HOST-LAN、LANLAN/WAN,1. 网络互联层次,从OSI/RM层次观点考察网络互联 物理层：在电缆段之间复制比特信号（无地址）,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,中继器、集线器,数据链路层： 在网段之间转发数据帧（根据物理地址
11、）,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,网桥、交换机,数据链路层,网络层： 在网络之间转发报文分组（根据逻辑地址）,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,路由器,数据链路层,网络层,更高层： 连接不同体系结构的网络,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,网关,数据链路层,网络层,2. LAN的互联,本地互联 特点：范围有限、主干（Backbone）采用局域网 技术，如FDDI、Ethernet 互联设备：网桥、交换机、路由器 远程互联 特点：范围大、主干采用广域连网技术，如ISDN、X.25、DDN、ATM、F.R等 互联设备：路由器、网关,互联实例1：远程PC接入局域网,LAN,PSTN,Modem,拨号访问服务器,PC,PC,互联实例2：利用帧中继实现局域网远程互联,LAN1,路由器,LAN2,路由器,LAN3,路由器,FRS,FRS,FRS,FRS：帧中继交换机,广域网,