11-局域网扩展技术.ppt

2020年2月16日10时18分 计算机网络与互联网第11章局域网扩展技术主讲 刘刚数学与计算机科学学院湖南师范大学 2020年2月16日10时18分 11 1概述 通常典型局域网能连接的最大距离为几百米 显然 局域网技术最好用于连接同一栋建筑物内的计算机 然而 局域网用户计算机的分布并不是总是位于几百米之内的办公室里 本章讨论局域网的扩展 使用光纤调制解调器 中继器和网桥来扩展局域网 2020年2月16日10时18分 11 2距离限制与局域网设计 为降低费用 局域网一般使用共享通信介质 为使每台计算机能公平地访问共享介质 可以采用CSMA CD 令牌传递访问机制 它们的响应时间都和网络的大小成正比 要使网络延迟小 局域网的连接距离就有限制 另一方面 信号在介质上传播 会因衰减而逐渐变弱 为保证局域网中的计算机能收到可以识别的信号 局域网的连接距离就有限制 限制的效果 局域网在最大连接距离内能正常运行 当超过该距离后 便不能正常运行 2020年2月16日10时18分 11 3光纤扩展 因为光纤的延迟短 带宽宽 可用来扩展局域网 典型应用 连接两幢建筑之间的局域网 2020年2月16日10时18分 11 4中继器 中继器能连续监测电缆中的信号 将收到的信号放大转发到另一根电缆 2020年2月16日10时18分 中继器可以保证信号有足够的强度 但中继器越多 网段越多 信号传输所需要的延迟也就越长 以太网就无法正常工作 实际上 中继器是以太网标准的一部分 如果任何一对工作站之间的中继器超过4个 网络便不能正常工作 中继器会传送电信号 而且会在网段之间传送无用的信号 结果 当一个网段中有冲突或存在干扰信号时 中继器也会将该信号发往其它网段 计算机并不知道中继器的存在 2020年2月16日10时18分 中继器的接线图 问题1 如图所示 该连接方式可连接多少层楼层 问题2 能否不相互影响 2020年2月16日10时18分 11 5网桥 同中继器一样 网桥 bridge 也是连接两个网段的设备 但它和中继器不一样 网桥能处理一个完整的帧 它使用和计算机相同的接口设备 连接两个网段的网桥能从一个网段向另一个网段传送完整而正确的帧 网桥不会传送干扰或有问题的帧 任何一对在桥接局域网上的计算机能相互通信 计算机不知道是否有网桥把它们隔开 2020年2月16日10时18分 网桥示意图 看到这幅图 应该能区别B和R的不同之处 2020年2月16日10时18分 11 6帧过滤 网桥最主要的功能是识别帧 在需要的时候才转发帧 自适应网桥检查所收到的每个帧的地址 用源地址自动确认发出帧的计算机的位置 并用目的地址来决定是否转发该帧 稳定状态下 网桥只把帧传送到需要传送的范围内 2020年2月16日10时18分 2020年2月16日10时18分 11 7桥接网络的启动与稳定特性 如果一台计算机不发送任何帧 网桥就不知道它的位置 并且会无目的地转发发往该计算机的帧 但是计算机总会发送一些帧 启动时至少发出一帧 收到帧的计算机通常会返回一个响应帧 2020年2月16日10时18分 11 8规划桥接式网络 设计一个桥接式网络的关键概念是并行性 网桥硬件能允许不同网段内的通信同时进行 所以将交互频繁的计算机连在同一个网段上能提高桥接网的性能 在规划网络的时候 要评估一下计算机之间的交互模式 并利用这些信息把它们划分到各个网段上 2020年2月16日10时18分 11 9大楼之间的桥接 网桥可以用来跨接相距较远的计算机或网段 下示方案的三个优点 2020年2月16日10时18分 11 10更远距离上的桥接 远程网桥的2个必需功能 过滤 缓冲 远程网桥与近距离网桥的区别 带宽通信方式 2020年2月16日10时18分 11 11网桥回路 桥接环境下可以采用广播方式工作 并不是所有的网桥都被允许转发广播 2020年2月16日10时18分 网桥被连接成闭合回路的例子 在存在闭合回路的情况下 如果所有的网桥都不禁止广播 那么所有的计算机将会收到无穷多个广播帧副本 2020年2月16日10时18分 11 12分布生成树 为防止无限循环的问题 桥接式网络必须保证以下情况不能同时发生 所有的网桥转发所有的帧 桥接式网络包含有桥接网段构成的回路 分布生成树算法 DST DST算法能使网桥判断出转发帧是否会形成一个闭合回路 当网桥发现与之相连的每个网段上都已存在一个允许转发帧的网桥时 它自己就不再转发帧 2020年2月16日10时18分 11 13交换 集线器和交换机的区别在于它们的工作方式 集线器类似于一个共享设备 而交换机类似于每个网段上有一台计算机的桥接局域网 集线器上的所有计算机共享盒中总线 因此集线器系统的最大带宽为R 单台计算机通过局域网段发送数据的速率 交换局域网上 每台计算机都有一个类似的局域网段 因此连接到交换机上的一半计算机能同时发送数据 最好情况下 因此交换系统的最大可能吞吐率是R N 2 2020年2月16日10时18分 交换机内部的概念性连接 实际上每个端口都有一个小CPU 端口之间有门阵列电路 2020年2月16日10时18分 交换机与网桥的区别 当一个网段上的多个节点设备要同时访问主干上不同的服务器时 如令牌环网 若用网桥连接主干 由于网桥只有一个输出端口 与另一端的节点设备共享冲突域 因此 子网段上的设备只能排队通过网桥来访问不同的服务器若用交换机连接主干 由于交换机有多个端口 对于要访问的不同的服务器可以提供多条 虚电路 形成多个冲突域 互不干扰通信过程 避免了排队等待而造成的延时 提高了网络的访问速度 2020年2月16日10时18分 交换机与网桥的区别 图例 服务器1 服务器2 客户机2 客户机1 2020年2月16日10时18分 11 14交换机与集线器组合应用 服务器 2020年2月16日10时18分 11 15其他组网技术的桥接和交换 光纤Modem连接计算机和远程LAN集线器应用于环形网络集线器中含有用