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1、南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,1,第3章 数据链路层,3.5 扩展的以太网 3.6 高速以太网,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,2,学习目标,理解集线器的工作原理 理解网桥的工作原理、结构、类型 理解VLAN的工作原理了解高速以太网的几种类型,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,3,在物理层扩展以太网,主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,4,某大学有三个系，各自有一个局域网,多个集线器连成更大的局域网,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,5,一系,三系,二系,
2、主干集线器,一个更大的碰撞域,碰撞域,多个集线器连成更大的局域网,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,6,优点使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。扩大了局域网覆盖的地理范围。缺点碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。,用集线器扩展局域网,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,7,网桥网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转
3、发到哪一个接口,在数据链路层扩展局域网,1.网桥的内部结构,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,9,网桥使各网段成为隔离开的碰撞域,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,10,优点过滤通信量，扩大范围，提高可靠性。可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。缺点存储转发增加了时延，MAC 子层没有流量控制功能，广播风暴。,网桥的作用,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,11,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,12,分别工作在物理层与数据链路层。集线器在转发帧时，不对传输
4、媒体进行检测。网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。网络的速率不同。,网桥和集线器的不同,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,13,透明网桥(transparent bridge)。也称生成树网桥(spanning tree bridge)“透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥。一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。转发表（MAC地址接口）,2.透明网桥,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,14,地址 接口,转发表的建立过程举例,B2,B1,A,B,C,D,E,F,1,2,1,2,地址 接口,南理工泰州科技学院计算机
5、科学与技术系 主讲：吴许俊,15,网桥的自学习和转发帧,自学习（self-learning）以混杂方式工作，在转发表中增加一个项目（源地址、进入的接口和时间），或更新。执行扩散算法(flooding algorithm)转发帧查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,16,避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。,透明网桥使用了生成树算法,局域网 2,局域网 1,网桥 2,网桥 1,A,F,不停地兜圈子,A 发出的帧,网桥1转发的帧,网桥 2 转发的帧,网络资源白白消耗了,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,17,源路由
6、(source route)网桥在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧，每个发现帧都记录所经过的路由。发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站。源站在得知这些路由后，从所有可能的路由中选择出一个最佳路由。逆向学习法(backward learning),3.源路由网桥,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,18,1990 年问世交换式集线器(switching hub)常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机。通常都有十几个接口。实质上就是一个多接口的网桥，工作在数据链路层。,4.多接口网桥以太网交换机,南理工泰州科技学院计
7、算机科学与技术系 主讲：吴许俊,19,每个接口一般都工作在全双工方式。每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。使用专用的交换结构芯片，交换速率高。,以太网交换机的特点,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,20,10 Mb/s 共享式以太网，若共有 N 个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽的 N 分之一。使用以太网交换机，虽然每个接口到主机的带宽还是 10 Mb/s，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此对于拥有 N 对接口的交换机的总容量为 N10 Mb/s。,独占传输媒体的带宽,南理工泰州科技学院计算机科学与技
8、术系 主讲：吴许俊,21,用以太网交换机扩展局域网,一系,三系,二系,10BASE-T,至因特网,100 Mb/s,100 Mb/s,100 Mb/s,万维网服务器,电子邮件 服务器,以太网交换机,路由器,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,22,VLAN(Virtual LAN)是由一些局域网网段(segment)构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。IEEE 802.1Q,以太网交换机实现虚拟局域网,插入1个4字节标识符，称为 VLAN 标记(tag)。,VLAN的以太
9、网帧格式,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,25,3.6 高速以太网,100BASE-T以太网，又称快速以太网 IEEE 802.3u 星形拓扑结构 CSMA/CD 协议 IEEE 802.3 MAC帧格式最短帧64B，争用期5.12s，间隔0.96s 三种物理层标准,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,26,吉比特以太网,IEEE 802.3z 速率 1 Gb/s，支持全双工和半双工工作方式。IEEE 802.3帧格式在半双工方式下使用 CSMA/CD 协议（全双工方式不需要使用 CSMA/CD 协议）。与 10BASE-T 和 100BASE-T 技术兼容
10、。,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,27,吉比特以太网的物理层,1000BASE-X 基于光纤通道的物理层：1000BASE-SX SX表示短波长1000BASE-LX LX表示长波长1000BASE-CX CX表示铜线1000BASE-T 使用 4对 5 类线 UTP,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,28,吉比特以太网的配置举例,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,29,10 吉比特以太网,IEEE 802.3aeIEEE 802.3帧格式802.3 标准规定的以太网最小和最大帧长不再使用铜线，只使用光纤只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用 CSMA/CD 协议。,以太网接入举例：光纤到大楼 FTTB,南理工泰州科技学院计算机科学与技术系 主讲：吴许俊,31,作业,习题三3-283-32（画出图和表）复习交换机使用自学习算法建立转发表的过程。,
