1、3.5 擴(kuò)展的局域網(wǎng) 在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)以太網(wǎng)集線器主機(jī)使用光纖和一對光纖調(diào)制解調(diào)器連接到集線器。光纖光纖調(diào)制解調(diào)器光纖調(diào)制解調(diào)器用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng)某大學(xué)有三個系，各自有一個局域網(wǎng)三個獨(dú)立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域用集線器組成更大的局域網(wǎng)都在一個碰撞域中一系三系二系主干集線器一個更大的碰撞域碰撞域用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng) 優(yōu)點(diǎn)使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點(diǎn)碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。 在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋

2、。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的接口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個接口。1. 網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)站表接口管理 軟件網(wǎng)橋協(xié)議 實(shí)體緩存接口 1接口 2網(wǎng)段 B網(wǎng)段 A111222站地址接口網(wǎng)橋網(wǎng)橋接口 1接口 212使用網(wǎng)橋帶來的好處過濾通信量。擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性。可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。網(wǎng)橋使各網(wǎng)段成為隔離開的碰撞域B1B2碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF使用網(wǎng)橋帶來的缺

3、點(diǎn)存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。在MAC 子層并沒有流量控制功能。具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。用戶層IPMAC站 1用戶層IPMAC站 2物理層網(wǎng)橋 1網(wǎng)橋 2AB用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T 物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LANLAN兩個網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路 網(wǎng)橋不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/C

4、D 算法。若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。2. 透明網(wǎng)橋目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent bridge)。“透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是 IEEE 802.1D。網(wǎng)橋應(yīng)當(dāng)按照以下自學(xué)習(xí)算法處理收到的幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表若從 A 發(fā)出的幀從接口 x 進(jìn)入了某網(wǎng)橋，那么從這個接口出發(fā)沿相反方向一定可把一個幀傳送到 A。網(wǎng)橋每收到一個幀，就記下其源地址和進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，作為轉(zhuǎn)發(fā)表中的一個項(xiàng)目。在建立轉(zhuǎn)發(fā)表時是把幀首部中的源地址寫在“地址”這一欄的下面。在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，則是根

5、據(jù)收到的幀首部中的目的地址來轉(zhuǎn)發(fā)的。這時就把在“地址”欄下面已經(jīng)記下的源地址當(dāng)作目的地址，而把記下的進(jìn)入接口當(dāng)作轉(zhuǎn)發(fā)接口。轉(zhuǎn)發(fā)表的建立過程舉例地址 接口B2B1ABCDEF1212地址 接口B 1BAA B BA 1FCF 2ABA 1FCF 2網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下三個信息 在網(wǎng)橋的轉(zhuǎn)發(fā)表中寫入的信息除了地址和接口外，還有幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時間。這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)的拓?fù)淇赡芙?jīng)常會發(fā)生變化，站點(diǎn)也可能會更換適配器（這就改變了站點(diǎn)的地址）。另外，以太網(wǎng)上的工作站并非總是接通電源的。把每個幀到達(dá)網(wǎng)橋的時間登記下來，就可以在轉(zhuǎn)發(fā)表中只保留網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚聽顟B(tài)信息。這樣就使得網(wǎng)橋中的轉(zhuǎn)發(fā)表能反映當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的最新拓

6、撲狀態(tài)。網(wǎng)橋的自學(xué)習(xí)和轉(zhuǎn)發(fā)幀的步驟歸納 網(wǎng)橋收到一幀后先進(jìn)行自學(xué)習(xí)。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的源地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，就在轉(zhuǎn)發(fā)表中增加一個項(xiàng)目（源地址、進(jìn)入的接口和時間）。如有，則把原有的項(xiàng)目進(jìn)行更新。轉(zhuǎn)發(fā)幀。查找轉(zhuǎn)發(fā)表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項(xiàng)目。如沒有，則通過所有其他接口（但進(jìn)入網(wǎng)橋的接口除外）按進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如有，則按轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。若轉(zhuǎn)發(fā)表中給出的接口就是該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的接口，則應(yīng)丟棄這個幀（因?yàn)檫@時不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)）。透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法 這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。局域網(wǎng) 2局域網(wǎng) 1網(wǎng)橋 2網(wǎng)橋 1 AF不停地兜圈子A 發(fā)出的幀F(xiàn)1網(wǎng)

7、橋 1 轉(zhuǎn)發(fā)的幀F(xiàn)2網(wǎng)橋 2 轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了生成樹的得出互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€子集。在這個子集里，整個連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路，即在任何兩個站之間只有一條路徑。為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。為了得出能夠反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時的生成樹，在生成樹上的根網(wǎng)橋每隔一段時間還要對生成樹的拓?fù)溥M(jìn)行更新。3. 源路由網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋容易安裝，但網(wǎng)絡(luò)資源的利用不充分。源路由(source route)網(wǎng)橋在發(fā)送幀時將詳細(xì)的路由信息放在幀的首部中。源站以廣播方式向欲通信的目的站發(fā)送一個發(fā)現(xiàn)幀，每個發(fā)現(xiàn)幀都記錄所經(jīng)過的路由。發(fā)現(xiàn)幀到達(dá)目的站時就沿各自的路由

8、返回源站。源站在得知這些路由后，從所有可能的路由中選擇出一個最佳路由。凡從該源站向該目的站發(fā)送的幀的首部，都必須攜帶源站所確定的這一路由信息。4. 多接口網(wǎng)橋以太網(wǎng)交換機(jī) 1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個接口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個多接口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)以太網(wǎng)交換機(jī)的每個接口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機(jī)能同時連通許多對的接口，使每一對相互通信的主機(jī)都

9、能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。獨(dú)占傳輸媒體的帶寬 對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。使用以太網(wǎng)交換機(jī)時，雖然在每個接口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個用戶在通信時是獨(dú)占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有 N 對接口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N´10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。萬維網(wǎng)服務(wù)器用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng) 一系三系二系10BASE-T至因特網(wǎng)100 Mb/s100 Mb/s10

10、0 Mb/s電子郵件 服務(wù)器以太網(wǎng)交換機(jī)路由器利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便地實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng) 虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個 VLAN 的幀都有一個明確的標(biāo)識符，指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個 VLAN。虛擬局域網(wǎng)其實(shí)只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個虛擬局域網(wǎng): VLAN1, VLAN2 和 VLAN3以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1

11、A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 當(dāng) B1 向 VLAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站 B2 和 B3 將會收到廣播的信息。以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站 A1, A2 和 C1都不會收到 B1 發(fā)出的廣播信息。 以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2和 VLAN3 的構(gòu)成 虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)不會因傳播過多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。 虛擬局域網(wǎng)使用的以太網(wǎng)幀格式虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個 4 字節(jié)的標(biāo)識符，稱為