第1章交换机和交换式以太网要点优秀PPT.ppt

《第1章交换机和交换式以太网要点优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章交换机和交换式以太网要点优秀PPT.ppt（64页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 2006工程兵工程学院 计算机教研室路由和交换技术第一章交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术第第 1 1 章章 交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网本章主要内容本章主要内容n以太网概述；以太网概述；n以太网从共享到交换；以太网从共享到交换；n交换机转发方式和交换机结构；交换机转发方式和交换机结构；n以太网标准以太网标准2交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术1.1 1.1 以太网概述以太网概述

2、本讲主要内容本讲主要内容n以太网发展过程；以太网发展过程；n以太网体系结构；以太网体系结构；n以太网拓扑结构。以太网拓扑结构。3交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术一、以太网发展过程一、以太网发展过程n19721972年以太网诞生；年以太网诞生；n19791979年年10Mb/s10Mb/s以太网规范发表；以太网规范发表；n19821982年年PCPC以太网卡诞生；以太网卡诞生；n19861986年双绞线以太网标准年双绞线以太网标准10BaseT10BaseT诞生，同时催诞生，同时催生布线系统；

3、生布线系统；n19901990年以太网交换机面世；年以太网交换机面世；n19921992年年100Mb/s100Mb/s以太网标准诞生；以太网标准诞生；n19961996年年1Gb/S1Gb/S以太网标准诞生；以太网标准诞生；n20022002年年10Gb/S10Gb/S以太网标准诞生。以太网标准诞生。4交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术 两种以太网称呼是不同的，一是以太网，二是两种以太网称呼是不同的，一是以太网，二是IEEE 80.3IEEE 80.3局域局域网，由于网，由于IEEE 802

4、IEEE 802委员会定义了多种局域网，如环网和以太网，委员会定义了多种局域网，如环网和以太网，这些网络的这些网络的MACMAC层并不相同，为了屏蔽层并不相同，为了屏蔽MACMAC层的差异，定义了层的差异，定义了LLCLLC层，层，这就是局域网的体系结构，后来，以太网一统天下，以太网就是这就是局域网的体系结构，后来，以太网一统天下，以太网就是局域网，就无需局域网，就无需LLCLLC层，这就是以太网体系结构。层，这就是以太网体系结构。二、二、以太网体系结构以太网体系结构局域网体系结构局域网体系结构以太网体系结构以太网体系结构5交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交

5、换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术三、三、以太网拓扑结构以太网拓扑结构 拓扑（Topology）是拓扑学中探讨由点、线组成几何图形的一种方法，用此方法可以把计算机网络看作是由一组结点和链路组成的几何图形，这些结点和链路所组成的几何图形就是网络的拓扑结构。6交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术三、三、以太网拓扑结构以太网拓扑结构总线形总线形星形星形环形环形树形树形网状形网状形星形级联星形级联容错性好，路由困容错性好，路由困难，以太网须辅之难，以太网须辅之生成树算法。

6、生成树算法。以太网运用的拓扑结构以太网运用的拓扑结构,用用集线器或交换机连接终端。集线器或交换机连接终端。可以隔离错误，实现综合可以隔离错误，实现综合布线。布线。特定环网，容特定环网，容错性好错性好最早的以太网特征最早的以太网特征接受总线形拓扑结构，用接受总线形拓扑结构，用CSMA/CDCSMA/CD作为争用总线的算法，作为争用总线的算法，物理层接受曼彻斯特编码的物理层接受曼彻斯特编码的基带信号传输方式。基带信号传输方式。简洁，但一台终端出错，整个简洁，但一台终端出错，整个网络瘫痪。早期以太网运用的网络瘫痪。早期以太网运用的拓扑结构，接受总线争用算法，拓扑结构，接受总线争用算法，由链路层实现终

7、端访问总线功由链路层实现终端访问总线功能，因此称为媒体接入限制层能，因此称为媒体接入限制层（MACMAC）7交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术1.2 1.2 以太网从共享到交换以太网从共享到交换本讲主要内容本讲主要内容总线型以太网；总线型以太网；透亮网桥与冲突域分割。透亮网桥与冲突域分割。8交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术一、一、总线形以太网总线形以太网本讲内容本讲内容nMACMAC地址；地

8、址；nMACMAC帧结构；帧结构；nCSMA/CDCSMA/CD操作过程；操作过程；n冲突域直径与最短帧长；冲突域直径与最短帧长；n集线器和星形以太网结构。集线器和星形以太网结构。9交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n曼曼彻彻斯斯特特编编码码解解决决了了位位同同步步、帧对界和总线状态问题；帧对界和总线状态问题；nMACMAC帧帧结结构构解解决决了了终终端端封封装装数数据格式和终端寻址问题；据格式和终端寻址问题；nCSMA/CDCSMA/CD解解决决公公允允争争用用总总线线问问题。题。1 1总线

9、形以太网总线形以太网n信信号号识识别别和和总总线线状态问题。状态问题。n寻寻址址问问题题和和数数据据封装问题。封装问题。n帧对界问题。帧对界问题。n公公允允争争用用总总线线问问题。题。任任何何两两个个终终端端之之间间的的数数据据传传输输10交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术2MAC地址地址n4848位地址；位地址；n高高2424位为企业标识符，低位为企业标识符，低2424位唯一标识企业位唯一标识企业产生的网卡；产生的网卡；n4848位全位全1 1为广播地址；为广播地址；n第一字节最低位（第一字

10、节最低位（I/GI/G）为）为0 0，表示是单播地，表示是单播地址，为址，为1 1是组播地址；是组播地址；n第一字节次低位（第一字节次低位（G/LG/L）为）为0 0，表示是局部地，表示是局部地址，为址，为1 1是全局地址。是全局地址。11交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术MACMAC帧结构帧结构各字段含义：各字段含义：先导码：先导码：7字节字节10101010.帧起先分界符：帧起先分界符：1字节字节10101011.源和目的地址：源和目的地址：48位位MAC地址。地址。类型：数据字段数据的类

11、型。类型：数据字段数据的类型。数据：通过以太网传输的信息。数据：通过以太网传输的信息。FCS:对传输过程中出现的错误进行检测。对传输过程中出现的错误进行检测。曼彻斯特编码和先导码、曼彻斯特编码和先导码、帧起先分界符解决帧起先分界符解决MAC帧帧帧定界问题帧定界问题12交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n由由帧帧检检验验序序列列字字段段（FCSFCS）对对经经过过总总线线传传输输的的MACMAC帧帧进行检验，出错丢弃，不重传。进行检验，出错丢弃，不重传。n出出错错丢丢弃弃的的MACMAC帧帧以以

12、太太网网不不作作处处理理，由由高高层层协协议议负负责责解决。解决。nMACMAC帧的传输牢靠性要求很高。帧的传输牢靠性要求很高。n类类似似平平信信服服务务。邮邮政政系系统统就就是是以以太太网网，而而发发送送、接接收信件者是高层协议。收信件者是高层协议。MACMAC帧结构帧结构13交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n基带传输基带传输小结小结n信号同步信号同步n曼彻斯特编码曼彻斯特编码n分组交换网络分组交换网络nMACMAC帧帧n限制字段含义限制字段含义14交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网

13、交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n曼曼彻彻斯斯特特编编码码解解决决了了位位同同步步、帧帧对对界界和和总总线线状状态问题态问题nMACMAC帧帧结结构构解解决决了了终终端端封封装装数数据据格格式式和和终终端端寻寻址问题址问题n公允总线争用问题公允总线争用问题CSMA/CDCSMA/CD操作过程操作过程n信信号号识识别别和和总总线线状态问题。状态问题。n寻寻址址问问题题和和数数据据封装问题。封装问题。n帧对界问题。帧对界问题。n公公允允争争用用总总线线问问题。题。任任何何两两个个终终端端之之间间的的数数据据传传输输15交换机和交换式以

14、太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术nCSMA/CDCSMA/CD（算法）（算法）n后退延迟算法后退延迟算法n捕获效应捕获效应n冲突域直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长n争用总线算法争用总线算法CSMA/CDCSMA/CD操作过程操作过程16交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n总总线线空空闲闲才才能能发发送送数数据据。所所以以，发发送送前前，先先侦侦听听总总线线是是否否有有载载波。波。n由由于于信信号号传传播播

15、须须要要时时间间（经经过过有有线线媒媒体体传传输输电电信信号号的的速速率率是是(2/3)c)，或或许许有有两两个个终终端端同同时时检检测测到到总总线线空空闲闲，而而发发送送数数据据。因此，发送过程中仍需监测冲突发生。因此，发送过程中仍需监测冲突发生。n假假如如两两台台终终端端同同时时检检测测到到总总线线空空闲闲，发发送送数数据据，必必定定导导致致冲冲突突发生，延迟一段时间后再发送。发生，延迟一段时间后再发送。CSMA/CDCSMA/CD操作过程操作过程CSMA/CDCSMA/CD（载波侦听、多点接入（载波侦听、多点接入/冲突检测）须要解决什么问题？冲突检测）须要解决什么问题？17交换机和交换式

16、以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术CSMA/CDCSMA/CD工作流程工作流程先听再讲先听再讲总线无载波才能发总线无载波才能发送数据送数据边听边讲边听边讲一边发送数据，一一边发送数据，一边监测是否发生冲边监测是否发生冲突突退后再讲退后再讲一旦发生冲突，延迟一段时一旦发生冲突，延迟一段时间后，再重新发送，两个终间后，再重新发送，两个终端的延迟时间必需不同端的延迟时间必需不同CSMA/CDCSMA/CD操作过程操作过程原理：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。18交换机和交换式以太网交换机和交换式以太

17、网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术后退延迟算法要求：后退延迟算法要求：发发生生冲冲突突后后，某某个个终终端端的的后后退退时时间间不不同同于于其其他他终终端，且小于其他终端。端，且小于其他终端。在符合的状况下，后退时间尽可能短。在符合的状况下，后退时间尽可能短。能自动适应不同负荷。能自动适应不同负荷。后退延迟算法后退延迟算法后退延迟算法后退延迟算法CSMA/CDCSMA/CD操作过程操作过程19交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术KK

18、为为冲冲突突次次数数。初初始始时时K=0K=0，每每发发生生一一次次冲冲突突，K K就就加加1 1，但但K K不不能超过能超过1010，因此，因此，K KMINMIN冲突次数，冲突次数，1010。从整数集合从整数集合00，1 1，2K-12K-1中随机选择某个整数中随机选择某个整数r r。依据依据r r，计算出后退时间，计算出后退时间T=rXtT=rXt（t=51.2t=51.2 s s）。）。假假如如连连续续重重传传了了1616次次都都检检测测到到冲冲突突发发生生，则则终终止止传传输输，并并向向高层协议报告。高层协议报告。后退延迟算法后退延迟算法后退延迟算法后退延迟算法CSMA/CDCSMA

19、/CD操作过程操作过程20交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术后退延迟算法实现功能后退延迟算法实现功能随机选择尽量保证各个终端所选择的延迟时间不同。随机选择尽量保证各个终端所选择的延迟时间不同。随随着着冲冲突突次次数数的的增增加加，不不断断加加大大随随机机数数选选择择范范围围，使使得得不不同同终终端端选选择择相相同同延延迟迟时时间间的的概概率率减减小小，自自动动适适应应总总线负荷。线负荷。基本延迟时间差大于最远两端的传播时间。基本延迟时间差大于最远两端的传播时间。不能无穷次地重复冲突状况。不能无

20、穷次地重复冲突状况。后退延迟算法后退延迟算法后退延迟算法后退延迟算法CSMA/CDCSMA/CD操作过程操作过程21交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术捕获效应捕获效应捕获效应捕获效应终端终端A A和终端和终端B B同时发送同时发送数据，发生冲突数据，发生冲突,终端终端A A选择选择0 0延迟，终端延迟，终端B B选择选择延迟延迟51.251.2 s s，终端，终端A A成成功发送。功发送。终端终端A A再次发送数据，和终再次发送数据，和终端端B B又一次发生冲突又一次发生冲突,终端终端A A的

21、的K=1K=1，终端，终端B B的的K=2,K=2,终端终端A A选择较小延迟的概率大于选择较小延迟的概率大于终端终端B B，终端，终端A A又成功发送。又成功发送。CSMA/CDCSMA/CD操作过程操作过程22交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术捕获效应捕获效应捕获效应捕获效应捕获效应造成的后果捕获效应造成的后果捕获效应使单个终端独占总线带宽，捕获效应使单个终端独占总线带宽，捕捕获获效效应应完完全全背背弃弃了了公公允允原原则则，是是CSMA/CDCSMA/CD的的重重大大缺缺陷。陷。捕捕获获

22、效效应应在在重重负负荷荷的的状状况况下下，使使传传输输时时延延无无法法估估计计，导致多媒体应用的失败。导致多媒体应用的失败。CSMA/CDCSMA/CD操作过程操作过程23交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术 在在总总线线形形以以太太网网中中，只只允允许许一一个个终终端端发发送送数数据据，一一旦旦有有两两个个（或或以以上上）终终端端同同时时发发送送数数据据，就就会会发发生生冲冲突突，因因此此，将将具具有有这这种种传传输输特特性性的的网网络络所所覆覆盖盖的的地地理理范范围围，称称为为冲冲突突域域，

23、将将同同一一冲冲突突域域中中相相距距最最远远的的两个终端之间的物理距离称为冲突域直径。两个终端之间的物理距离称为冲突域直径。冲突域直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长24交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术冲突域直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长冲突域直径可以用时间冲突域直径可以用时间t t表示，它和距离表示，它和距离R R之间的之间的关系是关系是R=tR=t(2/3)c(2/3)c。冲突域直径是总线形以太网的最大传输距离，它冲突域直径是总线形以太网的最大传输距离，它受那些因素约束！受那些因素约束

24、！25交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术冲突域直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长中继器的作用中继器的作用中继器互连多个网段中继器互连多个网段结论结论信号衰减不是限制冲突域直径的因素！信号衰减不是限制冲突域直径的因素！26交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术冲突域直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长n信号衰减不是限制冲突域直径的因素。信号衰减不是限制冲突域直径的因素。nCSMA/CDCSMA/CD和

25、后退算法要求网络轻负荷，影响电和后退算法要求网络轻负荷，影响电缆段数和冲突域直径，但不是主要因素。缆段数和冲突域直径，但不是主要因素。n主要因素是冲突域直径和最短帧长相互制约主要因素是冲突域直径和最短帧长相互制约。27交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术冲突域直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长终端终端A A发送发送t t时间时间后，终端后，终端B B仍认为仍认为总线空闲。总线空闲。假如终端假如终端B B起先发起先发送数据，在终端送数据，在终端B B马上发生冲突，马上发生冲突，终端终端B B马上检

26、测到马上检测到冲突，但终端冲突，但终端A A检检测不到测不到终端终端A A在终端在终端B B发生冲发生冲突后，经过突后，经过t t时间，才时间，才能检测到冲突发生，能检测到冲突发生，这就意味着终端这就意味着终端A A发送发送数据的时间大于等于数据的时间大于等于2t2t时，才能检测到这时，才能检测到这种状况下发生的冲突。种状况下发生的冲突。结论结论假如冲突域直径假如冲突域直径为为t t，则每一帧的，则每一帧的发送时间大于等发送时间大于等于于2t!2t!28交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术冲突域

27、直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长nT=L/XT=L/X，L=X L=X T Tn(T(T：终端发送时间，：终端发送时间，X X：发送速率，：发送速率，L L：数据长度即：数据长度即MACMAC帧帧长）帧帧长）nLMIN=2 LMIN=2 t t X Xn(t(t：冲突域直径，：冲突域直径，X X：发送速率，：发送速率，LMINLMIN：最短帧长）：最短帧长）n总线形以太网总线形以太网X=10Mbps,t=25.6X=10Mbps,t=25.6 s sn LMIN=2 LMIN=2 t t X X 2 2 25.6 25.6 10-6 10-6 107 107=512b=64B=512b=64

28、B。n 假如终端假如终端A A的发送速率提高为的发送速率提高为100Mbps100Mbps或或1000Mbps1000Mbps，则最短帧长和冲突域直径的关系？，则最短帧长和冲突域直径的关系？29交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术假如假如t t不变，则不变，则100Mbps100Mbps时，时，LMINLMIN 2 2 25.6 25.6 10-6 10-6 108=5120b=640B 108=5120b=640B1000Mbps1000Mbps时，时，LMINLMIN 2 2 25.6 25

29、.6 10-6 10-6 109=51200b=6400B 109=51200b=6400B假如最短帧长不变（假如最短帧长不变（LMIN=64B)LMIN=64B)100Mbps100Mbps时，时，t=LMIN/(2 t=LMIN/(2 X)=512/(2 X)=512/(2 108)=2.56 108)=2.56 s s。单段电缆单段电缆t t c c(2/3)=512m(2/3)=512m1000Mbps1000Mbps时时，t=LMIN/(2t=LMIN/(2 X X)=512/(2)=512/(2 109 109)=)=0.0.256256 s s。单段电缆单段电缆 t t c c(

30、2/3)(2/3)51.2m51.2m冲突域直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长30交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n100Mbps100Mbps以以太太网网，LMIN=64BLMIN=64B，t=t=2.562.56 s s，单单段段电电缆缆512m512m，假假如如中中间间有有中中继继器器，则则距距离离为为216m216m（标准举荐距离）（标准举荐距离）n1000Mbps1000Mbps以以太太网网，LMIN=640BLMIN=640B，t=t=2.562.56 s s，单单段段电电缆缆

31、512m512m，通通过过载载波波扩扩充充和和小小报报文文聚聚集解决最短帧长集解决最短帧长640B640B的问题。的问题。冲突域直径和最短帧长冲突域直径和最短帧长31交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n集线器事实上是一个多端口中继器，从一个端口输入的集线器事实上是一个多端口中继器，从一个端口输入的信号经放大、同步后，从全部其他端口发送出去；信号经放大、同步后，从全部其他端口发送出去；n连接集线器端口和终端的传输媒体是双绞线缆；连接集线器端口和终端的传输媒体是双绞线缆；n集线器为核心的星形网，物

32、理上是星形，逻辑上等同于集线器为核心的星形网，物理上是星形，逻辑上等同于总线形，它仍旧是一个冲突域，因为信号传播到星形网总线形，它仍旧是一个冲突域，因为信号传播到星形网络中的全部终端。络中的全部终端。集线器和星形以太网结构集线器和星形以太网结构32交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术简洁的星形网络结构简洁的星形网络结构多端口集线器为核心设备；多端口集线器为核心设备；两头连接两头连接RJ-45RJ-45标准插头的双绞线缆，一头插入集线器标准插头的双绞线缆，一头插入集线器RJ-45RJ-45端口，一

33、头插入计算机网卡端口，一头插入计算机网卡RJ-45RJ-45端口。端口。集线器和星形以太网结构集线器和星形以太网结构33交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术总线形以太网的缺陷总线形以太网的缺陷CSMA/CDCSMA/CD算算法法和和后后退退算算法法确确定定只只有有轻轻负负荷荷下下以以太太网网才才能能正常工作。正常工作。CSMA/CDCSMA/CD算算法法和和后后退退算算法法并并不不是是公公允允争争用用总总线线算算法法，会会导致捕获效应。导致捕获效应。冲冲突突域域直直径径和和最最短短帧帧长长的的关

34、关系系，使使以以太太网网速速率率发发展展变变得得特别困难。特别困难。以太网必需有一场技术革命，否则，面临淘汰！以太网必需有一场技术革命，否则，面临淘汰！总线形以太网总结总线形以太网总结34交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术二、透亮网桥与冲突域分割二、透亮网桥与冲突域分割本讲主要内容本讲主要内容网桥分割冲突域原理；网桥分割冲突域原理；网桥依据转发表转发网桥依据转发表转发MACMAC帧；帧；网桥工作流程；网桥工作流程；网桥无限扩展以太网；网桥无限扩展以太网；全双工通信扩展无中继传输距离；全双工通信

35、扩展无中继传输距离；透亮网桥含义；透亮网桥含义；网桥工作过程举例。网桥工作过程举例。35交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术网桥分割冲突域原理网桥分割冲突域原理n假如总线形以太网或集线器为核心的星形以假如总线形以太网或集线器为核心的星形以太网的传输速率提高到太网的传输速率提高到100Mbps100Mbps、1000Mbps1000Mbps，则以距离为单位的冲突域直径降低为几百米则以距离为单位的冲突域直径降低为几百米和几十米，网络失去实际意义。和几十米，网络失去实际意义。n必需有一种能够把多个小冲

36、突域互连成一个必需有一种能够把多个小冲突域互连成一个大型以太网的设备，这种设备就是网桥。大型以太网的设备，这种设备就是网桥。36交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n网桥通过隔断电信号，使得每一个端口连接的网络都是独立的总线形网桥通过隔断电信号，使得每一个端口连接的网络都是独立的总线形网络；网络；n网桥作为分组转发设备，实现网桥作为分组转发设备，实现MACMAC帧不同总线形网络之间的转发。帧不同总线形网络之间的转发。网桥分割冲突域原理网桥分割冲突域原理37交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网

37、交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n网桥接受数据报分组交换机制，转发表通过端口号给出每一个终端网桥接受数据报分组交换机制，转发表通过端口号给出每一个终端所在的总线形网络；所在的总线形网络；n网桥用网桥用MACMAC帧的目的地址检索转发表，确定目的终端所在的总线形网帧的目的地址检索转发表，确定目的终端所在的总线形网络，并将络，并将MACMAC帧发送到该总线上。帧发送到该总线上。MACMAC地址地址地址地址转发端口转发端口转发端口转发端口MAC AMAC A端口端口端口端口1 1MAC BMAC B端口端口端口端口1 1MAC CMAC

38、 C端口端口端口端口2 2MAC DMAC D端口端口端口端口2 2网桥依据转发表转发网桥依据转发表转发MACMAC帧帧转发表转发表38交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n隔离电信号。每一个冲突域能独立传输隔离电信号。每一个冲突域能独立传输MACMAC帧，帧，而相互没有影响。而相互没有影响。n能在两个冲突域间转发能在两个冲突域间转发MACMAC帧。允许源和目的终帧。允许源和目的终端不在同一个冲突域。端不在同一个冲突域。n通过转发表实现两个冲突域间转发通过转发表实现两个冲突域间转发MACMAC帧

39、。帧。n依据依据MACMAC帧的目的帧的目的MACMAC地址检索转发表，确定转发地址检索转发表，确定转发端口，假如转发端口等于接收端口，则丢弃，否端口，假如转发端口等于接收端口，则丢弃，否则从转发端口发送出去。则从转发端口发送出去。网桥依据转发表转发网桥依据转发表转发MACMAC帧帧39交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术网桥工作流程网桥工作流程地址学习部分地址学习部分假如从端口假如从端口X X接收到源终端接收到源终端地址为地址为Y Y的的MACMAC帧，意味着地帧，意味着地址为址为Y Y的终端

40、在端口的终端在端口X X所连的所连的冲突域中，可以通过端口冲突域中，可以通过端口X X转发目的地址为转发目的地址为Y Y的的MACMAC帧。帧。转发部分转发部分假如从端口假如从端口X X接收到目的终端地址为接收到目的终端地址为D D的的MACMAC帧，转发表表明地址为帧，转发表表明地址为D D的终的终端端不在端口不在端口X X所连的冲突域，在端所连的冲突域，在端口口XX所连的冲突域，则从端口所连的冲突域，则从端口XX发送该发送该MACMAC帧。帧。在端口在端口X X所连的冲突域，则丢弃所连的冲突域，则丢弃该该MACMAC帧。帧。转发表中找不到地址为转发表中找不到地址为D D的项，的项，广播该广

41、播该MACMAC帧。帧。40交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n全部终端全部发送了全部终端全部发送了MACMAC帧，才能完全建立转发表，帧，才能完全建立转发表，在转发表完全建立前，大量在转发表完全建立前，大量MACMAC帧广播发送。帧广播发送。n当网桥每一个端口只连接一个终端时，仍旧存在冲当网桥每一个端口只连接一个终端时，仍旧存在冲突域，冲突域的范围是网桥端口和所连接的终端。突域，冲突域的范围是网桥端口和所连接的终端。n解决冲突域的最彻底的方法是：网桥每一个终端只解决冲突域的最彻底的方法是：网

42、桥每一个终端只连一个终端，终端和网桥端口全双工通信。这种状连一个终端，终端和网桥端口全双工通信。这种状况下，网桥端口连接终端的媒体只能是双绞线或光况下，网桥端口连接终端的媒体只能是双绞线或光纤。纤。网桥工作流程网桥工作流程工作原理：学习源地址，过滤本网地址，转发异网段帧，广播未知帧。41交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n通过多数网桥互连多数冲突域，可以使以太网最通过多数网桥互连多数冲突域，可以使以太网最远两端距离无限；远两端距离无限；n中继器只能使信号传输距离无限，无法增加冲突中继器只能使信

43、号传输距离无限，无法增加冲突域直径；域直径；n网桥作为分组转发设备，对网桥作为分组转发设备，对MACMAC帧进行转发，而帧进行转发，而中继器只对信号进行再生；中继器只对信号进行再生；n中继器（含集线器）只处理物理层对象：信号，中继器（含集线器）只处理物理层对象：信号，所以是物理层设备，网桥处理所以是物理层设备，网桥处理MACMAC层对象：层对象：MACMAC帧，帧，所以是链路层设备。所以是链路层设备。网桥无限扩展以太网网桥无限扩展以太网42交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术n无中继传输距离是指

44、没有中继器的状况下信号的传播距离；无中继传输距离是指没有中继器的状况下信号的传播距离；n无中继传输距离主要取决于传输媒体，如双绞线电信号是无中继传输距离主要取决于传输媒体，如双绞线电信号是100m100m，光纤光信号是几公里；，光纤光信号是几公里；n假如冲突域直径小于传输媒体的信号无中继传输距离，对于假如冲突域直径小于传输媒体的信号无中继传输距离，对于存在冲突域的网络，只能以冲突域直径作为无中继距离；存在冲突域的网络，只能以冲突域直径作为无中继距离；n无中继传输距离无中继传输距离MINMIN冲突域直径，媒体无中继传播距离冲突域直径，媒体无中继传播距离n全双工通信由于可以消退冲突域，使得无中继传

45、输距离只和全双工通信由于可以消退冲突域，使得无中继传输距离只和传输媒体有关，不受冲突域直径限制。传输媒体有关，不受冲突域直径限制。全双工通信扩展无中继传输距离全双工通信扩展无中继传输距离43交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术6透亮网桥含义透亮网桥含义n透亮是指某种物质存在，但感觉不到；透亮是指某种物质存在，但感觉不到；n透亮网桥是指终端发送接收透亮网桥是指终端发送接收MACMAC帧过程中感帧过程中感觉不到网桥存在。觉不到网桥存在。44交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网

46、交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术7网桥工作过程举例网桥工作过程举例终端终端AA终端终端D D转发过程转发过程 MAC A 1MAC A 1MAC A 445交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术MAC A 1MAC A 1MAC A 4终端终端EE终端终端A A转发过程转发过程 MAC E2MAC E2MAC E47网桥工作过程举例网桥工作过程举例46交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换

47、技术路由和交换技术路由和交换技术1.3 1.3 交换机转发方式和交换机结构交换机转发方式和交换机结构本讲主要内容本讲主要内容n交换机转发方式；交换机转发方式；n交换机结构。交换机结构。47交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术一、交换机转发方式一、交换机转发方式n直通转发方式n 交换机接收到MAC帧目的地址字段后起先转发过程n碎片避开转发方式（无碎片直通方式）n 交换机接收到MAC帧64B后起先转发过程n存储转发方式n 交换机完整接收MAC帧且确定MAC帧无错后起先转发过程48交换机和交换式以太网

48、交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术一、交换机转发方式一、交换机转发方式三种转发方式比较三种转发方式比较直通转发方式直通转发方式 低时延，有先决条件，无检错功能；低时延，有先决条件，无检错功能；碎片避开转发方式碎片避开转发方式 避开碎片转发，比较低时延，无检错功能；避开碎片转发，比较低时延，无检错功能；存储转发方式存储转发方式 相对高的时延，有检错功能。相对高的时延，有检错功能。49交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技

49、术二、交换机结构二、交换机结构n交换机一般结构；交换机一般结构；n共享总线交换结构；共享总线交换结构；n交叉矩阵交换结构；交叉矩阵交换结构；n交换式以太网本质含义。交换式以太网本质含义。50交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术1交换机一般结构交换机一般结构n网桥数据报分组交换机的本质；网桥数据报分组交换机的本质；nMAC MAC 帧一种分组形式；帧一种分组形式；n以太网数据报分组交换网络。以太网数据报分组交换网络。51交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太

50、网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术2 2共享总线交换结构共享总线交换结构52交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网交换机和交换式以太网路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术路由和交换技术2 2共享总线交换结构共享总线交换结构n输入端口向管理器发送输入端口向管理器发送MACMAC帧传输恳求；帧传输恳求；n管理器确定数据总线运用者；管理器确定数据总线运用者；n数据总线运用者通过数据总线发送数据总线运用者通过数据总线发送MACMAC帧和帧和限制信息；限制信息；n管理器确定输出端口；管理器确定输出端口；n输出端口向终端传输输出端口向终端传输MACMAC