第4章：局域网

1、4.1 局域网概述局域网概述 局域网局域网(LAN)是一个数据传输系统，它允许在有限的地是一个数据传输系统，它允许在有限的地理范围内的许多独立设备相互之间直接进行通信。理范围内的许多独立设备相互之间直接进行通信。 局域网体系局域网体系 以以太太网网 令牌总线令牌总线 令牌环网令牌环网 光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口(FDDI) IEEE802项目组成项目组成部分部分 ANSI标准标准 IEEE 802 标准所描述的局域网参考模型与标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模参考模型的关系型的关系 ：应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数据链路层物 理 层OSI参考模型OSI参考

2、模型逻辑链路控制子层IEEE 802参考模型IEEE 802参考模型介质访问控制子层物 理 层4.1.1 IEEE 802参考模型参考模型 IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，它们统委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为称为IEEE 802标准；标准； IEEE 802标准之间的关系：标准之间的关系： 802.10 可互操作的局域网安全802.2 逻辑链路控制子层802.3CSMA/CD802.4令牌总线802.5令牌环802.6城域网802.9语音与数据综合局域网802.11无线局域网 802.1 体系结构与网络互联4.1.2 决定局域网性能的三要素决定局域网性能的三要素 网

3、络拓扑网络拓扑 传输介质传输介质 介质访问控制方法介质访问控制方法 4.1.3 局域网拓扑结构类型与特点局域网拓扑结构类型与特点 网络拓扑结构网络拓扑结构： 总线型总线型 环型环型 星型结构星型结构 树形结构树形结构总线型拓扑构型总线型拓扑构型特点特点： 总线型局域网的介质访问控制方法采用的是总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介共享介质质”方式；方式； 所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上；所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上； 总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线；总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线； 所有结点都可以通过总线传输介质以所有结点都可以通过总线传输介质

4、以“广播广播”方式发方式发送或接收数据，因此出现送或接收数据，因此出现“碰撞（碰撞（collision）”是不可是不可避免的；避免的； “碰撞碰撞”会造成传输失败；会造成传输失败； 必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（必须解决多个结点访问总线的介质访问控制（MAC， medium access control）问题。问题。总线结构总线结构与碰撞与碰撞环型拓扑构型环型拓扑构型 结点使用点结点使用点点线路连接，构成闭合的物理的环型结构；点线路连接，构成闭合的物理的环型结构； 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输；环中数据沿着一个方向绕环逐站传输； 多个结点共享一条环通路；多个结点共享一条环通路；

5、环建立、维护、结点的插入与撤出。环建立、维护、结点的插入与撤出。 星型拓扑构型星型拓扑构型 逻辑结构逻辑结构与与物理结构物理结构的关系的关系 交换局域网交换局域网( (switched LAN)switched LAN)的物理结构的物理结构 4.1.4 传输介质类型传输介质类型局域网的传输介质类型局域网的传输介质类型 同轴电缆同轴电缆 双绞线双绞线 光纤光纤 无线通信信道无线通信信道讨论讨论： 双绞线已能用于数据传输速率为双绞线已能用于数据传输速率为100100Mb/sMb/s、1Gb/s 1Gb/s 的高的高速局域网中；速局域网中； 在局部范围内的中、高速局域网中使用双绞线，在远在局部范围内

6、的中、高速局域网中使用双绞线，在远距离传输中使用光纤，在有移动结点的局域网中采用距离传输中使用光纤，在有移动结点的局域网中采用无线技术的趋势已经明朗。无线技术的趋势已经明朗。 4.2 媒体访问控制协议媒体访问控制协议 媒体访问控制（媒体访问控制（Media Access ControlMedia Access Control）：）：是数据链是数据链路层的一个子层，位于数据链路层底部，它的任务是控制路层的一个子层，位于数据链路层底部，它的任务是控制和管理信道的使用，实现一对多通信。和管理信道的使用，实现一对多通信。1 1、MACMAC协议协议 将传输媒体有效地分配给网络上各站点的访问方法称将传输

7、媒体有效地分配给网络上各站点的访问方法称为媒体访问控制协议。为媒体访问控制协议。 MACMAC协议要求协议要求: : 1 1）公平有效地分享宝贵的带宽资源；）公平有效地分享宝贵的带宽资源； 2 2）获得尽可能高的吞吐量；）获得尽可能高的吞吐量； 3 3）延迟尽可能小。）延迟尽可能小。 2 2、MACMAC协议的分类协议的分类 1 1）固定分配类）固定分配类MACMAC协议协议 a a、FDMA bFDMA b、TDMATDMA c c、CDMA dCDMA d、WDMAWDMA 2 2）随机竞争类随机竞争类MACMAC协议协议 3 3）按需分配类）按需分配类MACMAC协议协议 a a、集中式

8、控制集中式控制 b b、分布式控制分布式控制3、多址接入信道模型、多址接入信道模型 1 1）广播信道）广播信道 满足以下条件的信道称为具有满足以下条件的信道称为具有N N个用户的广播信道：个用户的广播信道： （1 1）N N个用户直接挂在该信道上；个用户直接挂在该信道上； （2 2）任一用户发出的信号可被所有其它站直接收到；）任一用户发出的信号可被所有其它站直接收到； （3 3）信道是半双工的，当且仅当同时只有一个站向信道发）信道是半双工的，当且仅当同时只有一个站向信道发送信号时送信号时, ,其它站才能正确收到该信号。其它站才能正确收到该信号。2 2）帧的生成）帧的生成 设单位时间内平均到达的

9、帧数为设单位时间内平均到达的帧数为。当满足以下三个当满足以下三个条件时，我们称帧的到达过程服从泊松公布：条件时，我们称帧的到达过程服从泊松公布： （1 1）不随时间变化；不随时间变化； （2 2）某一帧的到达并不影响其后续帧的到达；）某一帧的到达并不影响其后续帧的到达； （3 3）在任意小的时候段）在任意小的时候段tt内到达的帧数要么等于内到达的帧数要么等于1 1，要么等于要么等于0.0. 可以证明，在时间（可以证明，在时间（0 0，t t）内到达内到达K K个帧的概率个帧的概率P Pk k（t t）为：为： ()()!ktktPtek4 4、有关多址接入的几个重要性能指标、有关多址接入的几个

10、重要性能指标 1 1）吞吐量（）吞吐量（S S） 单位时间内在信道上成功传输的信息量定义为吞吐量单位时间内在信道上成功传输的信息量定义为吞吐量。 2 2）总业务量（）总业务量（G G） 总业务量等于单位时间内新产生帧的信息量与重传帧的信息量总业务量等于单位时间内新产生帧的信息量与重传帧的信息量之和。通常也用信道传输速率对总业务量归一化，用符号之和。通常也用信道传输速率对总业务量归一化，用符号G G表示。表示。 3 3）平均传输时延（）平均传输时延（D D） 某一帧从进入缓冲器时刻开始，至成功到达目的站接收缓冲器某一帧从进入缓冲器时刻开始，至成功到达目的站接收缓冲器的时刻为止的一段时间，称为该帧

11、的传输时延。的时刻为止的一段时间，称为该帧的传输时延。4.2.1 AlohaAloha协议协议1 1、纯、纯AlohaAloha 1 1）工作原理工作原理 每个站均能够自由发送数据帧，当信道出现冲突时，各站随机退每个站均能够自由发送数据帧，当信道出现冲突时，各站随机退避一段时间再重传，如再发生冲突，则需再等待一段随机时间，直到避一段时间再重传，如再发生冲突，则需再等待一段随机时间，直到重传成功为止。重传成功为止。 2 2）性能分析）性能分析 为了简化分析，我们做如下假设：为了简化分析，我们做如下假设： 信道是理想的广播信道，不产生传输错误信道是理想的广播信道，不产生传输错误. . 帧长是固定的

12、，每帧的发送时间为帧长是固定的，每帧的发送时间为T T0 0 ，且每个发送站发送缓冲器且每个发送站发送缓冲器的帧到达服从泊松分布的帧到达服从泊松分布. . 总业务量服从泊松分布，总的帧到达率为入，即总业务量服从泊松分布，总的帧到达率为入，即 G=G=入入T T。（1 1）吞吐量特性分析）吞吐量特性分析 从（从（ta-T0）至（至（ta+T0）时间段内有其它帧发送，则必时间段内有其它帧发送，则必然导致帧的碰撞，若在（然导致帧的碰撞，若在（ta-T0）至（至（ta+T0）时间段内没有其时间段内没有其它帧发送，则不会发生碰撞，即可成功传输。我们把长度为它帧发送，则不会发生碰撞，即可成功传输。我们把长

13、度为2 2 T0 的时间段（的时间段（ ta-T0 , ,ta+T0）称为帧称为帧F Fi i的的冲突窗口冲突窗口。ta - T0 ta ta+T0t（信道）信道）FiT0T0 令帧令帧F Fi i成功传输的概率为成功传输的概率为P PS S。则有：则有： P PS S=“=“在帧在帧F Fi i存在的条件下，冲突窗口内没有其它帧开始存在的条件下，冲突窗口内没有其它帧开始发送发送”的概率的概率. . 根据泊松分布，（根据泊松分布，（0 0，t t）内到达内到达K K个帧概率个帧概率 所以（所以（0 0，2 2T T0 0 ）内到达内到达O O个帧的概率为个帧的概率为tkkekttP!)()(2

14、20( 2)(2)0!oToGoosTPTeeP另一方面，由吞吐量另一方面，由吞吐量S S的定义有的定义有2max0.50.184GGSGeGseGPGS2SG0.50.10.21.01.52.0不稳定区域不稳定区域(2)(2)时延特性时延特性D D（均以均以T T0 0来归一化）来归一化） WTWT0 0 ：发送站缓冲区等待时间发送站缓冲区等待时间 T T0 0 ：帧发送时间帧发送时间 aTaT0 0 ：帧在信道上的传播时延帧在信道上的传播时延 RTRT0 0 ：发送站收到应答信息所花时间发送站收到应答信息所花时间 N NR R：由于冲突引起的一帧平均重传次数由于冲突引起的一帧平均重传次数

15、dTdT0 0：每次重传所产生的时延每次重传所产生的时延 则有：则有： D=WTD=WT0 0+T+T0 0+aT+aT0 0+RT+RT0 0+N+NR R dTdT0 0 D=(W+1+a+R+ N D=(W+1+a+R+ NR R d) Td) T0 0 其中：其中：N NR R=G/S-1=e=G/S-1=e2G2G-1-1 根据纯根据纯ALOHAALOHA协议原理协议原理, ,当检测到帧冲突后需随机延当检测到帧冲突后需随机延长一段时间长一段时间, ,再重发再重发, ,设随机延长时间为设随机延长时间为b,b,于是有于是有: : dTdT0 0= =（b+1+a+Rb+1+a+R）T T

16、0 0 最后得到：最后得到： D=W+1+a+R+ND=W+1+a+R+NR R(b+1+a+R)T(b+1+a+R)T0 0 对于纯对于纯ALOHAALOHA协议协议, ,W=OW=O，则：则： D=1+a+R+(eD=1+a+R+(e2G2G-1)(1+a+b+R)T-1)(1+a+b+R)T0 0 若采用以下退避策略：当检测到碰撞后，立即在若采用以下退避策略：当检测到碰撞后，立即在11，KK区间取均匀分布的随机数，在延迟后，重新发送碰撞的帧。区间取均匀分布的随机数，在延迟后，重新发送碰撞的帧。此时此时 b=(1+k)/2 b=(1+k)/2 。oGTRkaeRaD)211)(1(1 2o

17、GTRkeRD)211)(1(12)2/)1(1)(1(12kReRDG若忽略传播延时若忽略传播延时a a，则：则：用用TOTO归一化得：归一化得： 下图给出了下图给出了a a为为0 0的情况下的情况下D DS S曲线曲线50S0.052 100.10.150.215100D1/2e站站3 3站站1 1站站2 2重传重传 重传重传 帧帧F Fi iT T0 0t tt tt t1 1）改进原理：）改进原理： 将信道按帧长划分成一段段时隙，不论帧在何处产生，它只能在每将信道按帧长划分成一段段时隙，不论帧在何处产生，它只能在每个时隙开始时才能够发送出去。个时隙开始时才能够发送出去。2.2.时隙时隙

18、AlohaAloha协议协议2 2）性能分析）性能分析 (1)(1)吞吐量特性吞吐量特性 从（从（ta-T0）至至ta时间段内有其它帧发送，则必然导致帧时间段内有其它帧发送，则必然导致帧的碰撞，若在（的碰撞，若在（ta-T0）至至ta时间段内没有其它帧发送，则不时间段内没有其它帧发送，则不会发生碰撞，即可成功传输。我们把长度为会发生碰撞，即可成功传输。我们把长度为T0 的时间段的时间段（ ta-T0 , ,ta）称为帧称为帧F Fi i的的冲突窗口冲突窗口。ta - T0 ta ta+T0t（信道）信道）FiT0T0冲突窗口冲突窗口 F Fi i成功传输的概率成功传输的概率P PS S为：为：

19、 P PS S=“=“在帧在帧F Fi i存在条件下，冲突窗口没有其它帧到达存在条件下，冲突窗口没有其它帧到达”的概的概率：率： max11/0.368GGSG ee0()()0!oToGoosTP TeePGsSG PG e(2)(2)时延特性时延特性 归一化时延归一化时延D=W+1+a+R+D=W+1+a+R+N NR Rd d， 其中平均等等时间其中平均等等时间W W为为0.50.5。 平均重传次数平均重传次数 N NR R=G/S-1=G/S-1=e eG G-1 d=b+1.5+a+R-1 d=b+1.5+a+R D=1.5+a+R+( D=1.5+a+R+(e eG G-1)d-1

20、)d =1.5+a+R+( =1.5+a+R+(e eG G-1)(1.5+a+b+R)-1)(1.5+a+b+R) 忽略忽略a a与与R R则有则有 D=1.5+(D=1.5+(e eG G-1)(1.5+b)-1)(1.5+b) 若采取纯若采取纯AlohaAloha相同的退避策略，则相同的退避策略，则b=b=（1+k1+k）/2/2 D= D=e eG G1.5+(1+k)2-(1+k)/21.5+(1+k)2-(1+k)/2如图为两协议比较如图为两协议比较: :1/1/e e1/21/2e eS S纯纯时隙时隙G G纯纯S S时隙时隙D D3.3.有限站数吞吐量分析有限站数吞吐量分析 从

21、理论上讲，只有当每一个站发送一个帧的概率很小从理论上讲，只有当每一个站发送一个帧的概率很小（理论上应趋于零），工作站数目很大（理论上应为无量（理论上应趋于零），工作站数目很大（理论上应为无量大），各站随机发送帧的总效才满足泊松公布。然而实际大），各站随机发送帧的总效才满足泊松公布。然而实际网络中，工作站是有限的，对于有限站数，用前面的推导网络中，工作站是有限的，对于有限站数，用前面的推导公式会产生误差。公式会产生误差。 对于时隙对于时隙ALOHAALOHA协议，假定有以下参数：协议，假定有以下参数： N N：工作站工作站 S Si i：站站i i成功发送一个帧概率成功发送一个帧概率 G Gi

22、i：站站i i在任一时隙发送一个帧的概率在任一时隙发送一个帧的概率 因为各站独立，所以有因为各站独立，所以有 假定各站统计特性相同假定各站统计特性相同S Si i=S/N =S/N G Gi i=G/N=G/N S S与与G G分别是为整个系统吞吐量和网络负载分别是为整个系统吞吐量和网络负载, ,上式可化简：上式可化简： S=G(1-G/N)S=G(1-G/N)N-1N-1 当当NN时时 1(1)NjjiiijSGG1lim(1/)NGNSGG NGe11max1(1/)(1 1/)NNGSGG NN4.2.2 CSMACSMA协议协议 CSMA(Carrier Sense Multiple

23、Access)CSMA(Carrier Sense Multiple Access)载波监测载波监测多址接入协议是在多址接入协议是在AlohaAloha协议的基础上发展起来的随机协议的基础上发展起来的随机竞争类竞争类MACMAC协议。协议。1.1.工作原理工作原理 对一广播信道来讲，如果信道上有帧存在，则每对一广播信道来讲，如果信道上有帧存在，则每个站都可监测到发送数据的载波，从而知道信道处于忙个站都可监测到发送数据的载波，从而知道信道处于忙碌状态，因此碌状态，因此CSMACSMA协议就是在发送帧前先监测信道上是协议就是在发送帧前先监测信道上是否有载波，若空闲，则发送，若忙碌，退避一段时间后否

24、有载波，若空闲，则发送，若忙碌，退避一段时间后再发送。再发送。 需要指出的是，采用需要指出的是，采用CSMACSMA协议，仍会发生碰撞协议，仍会发生碰撞。如图示：如图示：帧帧FjFj帧帧FiFit1 t2t4t3tt站站i i站站j j传播时延传播时延 监测到载波监测到载波 CSMACSMA载波监测与碰撞载波监测与碰撞4.2.3 CSMA/CDCSMA/CD协议协议 1. 1.工作原理工作原理 CSMA/CD(Carrier sense multiple access/collision CSMA/CD(Carrier sense multiple access/collision Detec

25、tion),Detection),当当MACMAC层收到层收到LLCLLC层送来的数据后，先监测层送来的数据后，先监测网络上是否有载波。如果空闲，则将数据发送出去，如网络上是否有载波。如果空闲，则将数据发送出去，如网上有载波，则一直监听到网络空闲，然后把数据发送网上有载波，则一直监听到网络空闲，然后把数据发送出去，发送期间，节点要同时检测是否发生了碰撞，当出去，发送期间，节点要同时检测是否发生了碰撞，当有碰撞，停止发送，转而发送一短的强化干扰信号，使有碰撞，停止发送，转而发送一短的强化干扰信号，使所有节点都可检测到碰撞，然后随机延时一段时间，重所有节点都可检测到碰撞，然后随机延时一段时间，重新

26、开始上述发送过程。新开始上述发送过程。 在在IEEE802.3IEEE802.3以太网中，采用以太网中，采用1 1坚持坚持CSMA/CDCSMA/CD协议后退算法，协议后退算法，MACMAC帧的帧的长度范围长度范围646415181518字节。字节。 下图为各种随机访问类竞争协议性能比较下图为各种随机访问类竞争协议性能比较: :0.80.8G G0.20.2 0.4 0.41010-2-210100 010102 20 00.60.6S S1.01.0 a=0.03a=0.03时信道时信道S S与负载与负载G G的关系的关系10104 4非坚持非坚持CSMA/CDCSMA/CD时隙非坚持时隙非

27、坚持CSMACSMA非坚持非坚持CSMACSMA1 1坚持坚持CSMACSMA时隙时隙ALOHAALOHA纯纯AlohaAloha4.3 Ethernet局域网局域网 4.3.1 Ethernet的发展的发展 Ethernet的核心技术是的核心技术是CSMA/CD介质访问控制方法；介质访问控制方法； 随机争用技术起源于夏威夷大学校园网随机争用技术起源于夏威夷大学校园网ALOHA； 1972年，年，Xerox公司开始公司开始Ethernet实验网的研究；实验网的研究； 1979年，年，Xerox公司宣布了公司宣布了Ethernet产品；产品； 1980年，年，Xerox、DEC与与Intel联合

28、宣布联合宣布Ethernet V2.0规范规范 ； 20世纪世纪90年代，年代，10Base-T标准使得标准使得Ethernet性能价格性能价格比大大提高；比大大提高； 目前，交换式目前，交换式Ethernet与最高速率为与最高速率为10Gb/s的高速的高速Ethernet的出现，更确立了它在局域网中的主流地位。的出现，更确立了它在局域网中的主流地位。4.3.2 以太网工作原理以太网工作原理 1.CSMA/CD协议协议2.Ethernet帧结构帧结构 前导码前导码: :7个字节，个字节，10101010101010比特序列比特序列 帧前定界符帧前定界符: : 1字节，字节，10101011 目

29、的地址和源地址字段目的地址和源地址字段: : 2 2个字节或个字节或6 6个字节个字节 长度字段长度字段: :最小为最小为64字节，最大为字节，最大为1518字节字节 LLC数据字段长度数据字段长度:最小最小46个字节个字节,少于少于46个字节，需要填充。个字节，需要填充。 帧校验字段帧校验字段: :采用采用32位的位的CRC校验校验, 校验的范围是目的地址、校验的范围是目的地址、源地址、长度、源地址、长度、LLC数据等字段。数据等字段。 前导码(7位)帧前定界符(1位)目的地址DA(2/6位)LLC数据(长度可变)帧校验字段FCS(4位)源地址SA(2/6位)长度域(2位)4.3.3 Eth

30、ernet实现方法实现方法系统接口Ethernet控制器（MAC）曼彻斯特编码译码器（PLS）收发器（MAU）主机系统总线同轴电缆主主机机系系统统AUI接口4.3.4 Ethernet硬件地址硬件地址 Ethernet硬件地址硬件地址 MAC地址地址 网络物理地址网络物理地址 ; Ethernet地址地址 = Manufacture ID + NIC ID 24bit + 24bit 公司：公司：Cisco 00-00-0c Novell 00-00-1B 00-00-D8 3Com 00-20-AF 00-60-8C IBM 08-00-5A 典型的典型的Ethernet地址地址 ： 00-

31、60-8C-01-28-12 000000001010000010001100 000000010010100000010010 Ethernet地址具有惟一性，取决于你所使用的网卡。地址具有惟一性，取决于你所使用的网卡。Ethernet物理地址的十六进制与二进制的表示方法物理地址的十六进制与二进制的表示方法 08 - 01 - 00 - 2A - 10 - C30000 10000001 00000010 10010000 00000000 00011100 0011十六进制地址格式十六进制地址格式二进制地址格式二进制地址格式4.4 局域网的扩展局域网的扩展 4.4.1 在物理层扩展局域网在

32、物理层扩展局域网 中继器（中继器（RepeaterRepeater）又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接，可以连接具有又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接，可以连接具有不同物理层协议的局域网，但不同物理层协议的局域网，但MACMAC层及其以上必须相同。层及其以上必须相同。 4.4.2 在链路层互连局域网在链路层互连局域网网桥网桥( (Bridge)Bridge)基本特征基本特征： 网桥在数据链路层上实现局域网互连；网桥在数据链路层上实现局域网互连； 网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络；输介质与不同传输速率的

33、网络； 网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信；的网络之间的通信； 网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议；议； 网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量，有利于改善互连网络的性能与安全性。善互连网络的性能与安全性。 网桥的工作过程网桥的工作过程 4.4.3 网桥的层次结构网桥的层次结构 .EthernetEthernet主机A网桥Token Ring结点B主机A主机A分组分组分组分组分组802.3网络层网络层LLC子层LLC子

34、层MAC子层MAC子层802.3物理层物理层分组分组分组分组分组802.4主机B主机B分组分组分组分组传输介质传输介质分组网桥网桥802.3802.3802.3802.4802.4802.4802.4传输介质传输介质网桥帧转发过程网桥帧转发过程 4.4.4 网桥的路由选择策略网桥的路由选择策略 1.网桥的基本分类网桥的基本分类 透明网桥（透明网桥（transparent bridge） 源路选网桥（源路选网桥（source routing bridge） 2.透明网桥的主要特点透明网桥的主要特点 透明网桥由各个网桥自己来决定路由选择，局域网上的透明网桥由各个网桥自己来决定路由选择，局域网上的各

35、结点不负责路由选择，网桥对于互连局域网的各结点各结点不负责路由选择，网桥对于互连局域网的各结点来说是来说是“透明透明”的；的； 透明网桥一般用在两个使用同样的透明网桥一般用在两个使用同样的MAC层协议的网段之层协议的网段之间的互连。例如连接两个间的互连。例如连接两个Ethernet网段，或两个令牌环网段，或两个令牌环网；网； 透明网桥的最大优点是容易安装，是一种即插即用设备。透明网桥的最大优点是容易安装，是一种即插即用设备。 3.源路选网桥源路选网桥的主要特点的主要特点 源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择； 源路由网桥假定每个结点在发送帧时，都已经清楚

36、地源路由网桥假定每个结点在发送帧时，都已经清楚地知道发往各个目的结点的路由，因而在发送帧时将详知道发往各个目的结点的路由，因而在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中细的路由信息放在帧的首部中； 为了发现适合的路由，源结点以广播方式向目的结点为了发现适合的路由，源结点以广播方式向目的结点发送一个用于探测的发现帧；发送一个用于探测的发现帧； 发现帧将在整个通过网桥互连的局域网中沿着所有可发现帧将在整个通过网桥互连的局域网中沿着所有可能的路由传送；能的路由传送； 当这些发现帧到达目的结点时，就沿着各自的路由返当这些发现帧到达目的结点时，就沿着各自的路由返回源结点；回源结点； 源结点在得到这些路由信

37、息之后，从所有可能的路由源结点在得到这些路由信息之后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由。中选择出一个最佳路由。4.4.5 网桥与广播风暴网桥与广播风暴 网桥网桥“盲目地盲目地”广播会使网络无用的通信量剧增，造广播会使网络无用的通信量剧增，造成成“广播风暴广播风暴”； 4.4.6 多端口网桥与第二层交换多端口网桥与第二层交换 网桥与第二层交换机都是工作在数据链路层，交换机可网桥与第二层交换机都是工作在数据链路层，交换机可以认为是一个多端口的网桥以认为是一个多端口的网桥 ； 第二层交换机工作在数据链路层，完成帧的转发第二层交换机工作在数据链路层，完成帧的转发 ； 第二层交换机采用基于硬件的转发

38、机制，其交换时延可第二层交换机采用基于硬件的转发机制，其交换时延可以减少到以减少到s量级量级 ；4.5 虚拟局域网的工作原理虚拟局域网的工作原理4.5.1 虚拟网络的概念虚拟网络的概念 虚拟网络建立在局域网交换机之上虚拟网络建立在局域网交换机之上; ; 以软件方式实现对逻辑工作组的划分与管理以软件方式实现对逻辑工作组的划分与管理; ; 逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制逻辑工作组的结点组成不受物理位置的限制; ; 一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理网段上，一个逻辑工作组的结点可以分布在不同的物理网段上，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样。但它们之间的通信就像在同一个物理网段上

39、一样。 4.5.2 虚拟局域网的实现技术虚拟局域网的实现技术 虚拟局域网的物理虚拟局域网的物理结构与逻辑结构结构与逻辑结构虚拟局域网的组网方法虚拟局域网的组网方法 用交换机端口号定义虚拟局域网；用交换机端口号定义虚拟局域网； 用用 MAC地址定义虚拟局域网；地址定义虚拟局域网；用交换机端口号定义虚拟局域网成员用交换机端口号定义虚拟局域网成员 端口12345678局局域域网网交交换换机机( (a a) )端口12345678端口12345678( (b b) )局局域域网网交交换换机机1 1局局域域网网交交换换机机2 2VLAN1VLAN2VLAN1VLAN2虚拟局域网的优点虚拟局域网的优点 方

40、便网络用户管理；方便网络用户管理； 减少网络管理开销；减少网络管理开销； 提供更好的安全性；提供更好的安全性； 改善网络服务质量。改善网络服务质量。 4.6.1 快速以太网快速以太网 Fast Ethernet的传输速率比普通的传输速率比普通Ethernet快快10倍，数据倍，数据传输速率达到了传输速率达到了100Mb/s； Fast Ethernet保留着传统的帧格式、介质访问控制方保留着传统的帧格式、介质访问控制方法与组网方法；法与组网方法； 每个比特的发送时间由每个比特的发送时间由100ns降低到了降低到了10ns； 1995年年9月，月，IEEE 802委员会正式批准了委员会正式批准了Fast Ethernet标准标准IEEE 802.3u。 4.6 高速以太网高速以太网Fast Ethernet的协议结构的协议结构 IEEE 802.2 LLCIEEE 802.3 MACMII（功能与A U I 相同 ）100 BASE-TX2对5 类 线或S T P100 BASE-FX光纤100 BASE-T44对3 ,4,5类 U T P100 BASE-T集线器4.6.2 千