五章节高速以太网.ppt

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1、第五章高速以太网,1.交换式以太网,以网络交换机为主干的以太网拓扑仍为星形结构（总线/HUBLAN_SWITCH）为何要使用网络交换机？以太网共享介质网络 共享介质网络中站点数的增加将导致LAN的性能降低，相当于多个子信道分享通信线路。解决：网络分段(减少站点数)网络交换总线网络或基于集线器的网络：网络总带宽=10Mbps，n个站点共享，每站点平均带宽10/n Mbps；基于网络交换机的网络：允许多个信道同时传输信息，不受CSMA/CD的限制，网络总带宽=（n/2n）*10Mbps，每个连接的带宽为10Mbps；,5.1 高速局域网,使用交换机后，可建立多个并发的通信。例如：8个端口可建立4个

2、并发通信，总带宽=(8/2)*10Mbps=40 Mbps在访问服务器的流量非常大的网络中，可在交换机上设置1-2个高速端口(100Mbps/1Gbps)，把服务器与该高速端口相连，便可大大提高服务器访问的速度。这种连接服务器的方法又称为Big-Pipe。,10Mbps 网络交换机,交换机的两种用法(以10Mbps网络交换机为例)：(1)端口下接站点：站点独占10Mbps带宽(2)端口下接网段：网段中所有站点共享10Mbps带宽,共享10M,独享10M,共享10M,独享10M,网络交换机Switch,HUB,HUB,2.100Mbps 快速以太网,又称快速以太网(Fast Ethernet，F

3、E)，包括100Base-TX和100Base-FX。与10Mbps网络的比较：拓扑结构和媒体布线方法几乎完全一样；传输率快10倍；帧结构和介质访问控制方式沿用IEEE802.3。,3种不同的物理层标准：,MAC子层,100BaseFX,100BaseTX,2对5类 UTP,光纤,4对3类 UTP,100BaseT4,快速以太网组成实例,网卡(外置或内置收发器)、收发器(外置)与收发器电缆集线器（双绞线或光纤接口）双绞线及光缆,外置光纤收发器,光纤,100Base FX集线器,100Base TX集线器,100Base TX集线器,光纤,插有光纤接口网卡,UTP5,UTP5,UTP5,UTP5

4、,光纤,UTP5,3.FDDI(Fiber Distributed Data Interface),网络由双环构成，可靠性高。传输速率为100Mbps。介质访问控制方法采用Token Passing，类似于令牌环。传输介质主要为光纤，网络覆盖范围较大(几十km)。,集中器,集中器,令牌,服务器,4.千兆以太网(Gigabit Ethernet，GE),两种标准：802.3z和802.3ab802.3z 1000BaseX 屏蔽短双绞线/MMF/SMF802.3ab 1000BaseT 无屏蔽双绞线(5类，6类)连接距离较短：1000BaseX:双绞线-25米；MMF-550米；SMF-3km1

5、000BaseT:5类双绞线 100米 拓扑结构和媒体布线方法同10/100BaseT相同；传输速率比100BaseT快10倍；帧结构和介质访问控制方式仍沿用IEEE802.3。允许网络平滑升级到千兆主干，具有较好的兼容性。,5.4 LAN的扩展（LAN互连）网桥,LAN互连的必要性及要解决的问题,LAN互连的必要性：地域限制、负载问题、互通问题、安全问题LAN互连的困难：帧格式不同、传输速率不同、最大帧长不同LAN互连的实现：中继器/HUB 在物理层上实现互联 网桥 在数据链路层上实现互联 路由器 在网络层上实现互联,用网桥实现多个网段互连,hub,10Base2-细缆Ethernet,10

6、Base5 粗缆Ethernet,10BaseT-双绞线,router,server,hub,网桥,网段3,网段4,10Base5 粗缆Ethernet,网段1,网段2,用网桥进行LAN扩展的缺点：时延增加 没有流量控制功能，重载时会丢失帧 不能防止广播风暴（广播消息仍会泛滥到网桥所连接的各个网段）两种类型的网桥：透明网桥（Transparency Bridge）源选径网桥（Source Routing Bridge）,1.IEEE802.1透明网桥,特点：由网桥实现路由选择，网桥和路由对站点透明,网桥采用存储、转发方式，需要有足够缓存 网桥有寻址和路由选择能力，路由选择采用查表法：网桥内的端

7、口-地址表描述了到达每个站点的路由。,连接三个网段的网桥,端口-地址表的结构,选路方法：（参考上图）假定网桥开机后从端口1收到来自LANx的帧，它就查端口-地址表：.若目的MAC地址在本端口的表项中，则丢弃此帧.若目的MAC地址在其他端口的表项中，则把帧转发到相应端口所在的LAN.若目的MAC地址不在表中，则用洪泛法转发，即向除接收到该帧的端口(本例为端口1)之外的其他所有端口广播。,端口-地址表的建立方法：在转发过程中逆向学习若帧的源地址不在表中，则插入到表中。,网桥工作原理归纳为：学习源地址，丢弃本网端帧，转发异网端帧，广播未知帧。,注：网络交换机工作原理与网桥类似可看成是一个多端口的高速

8、网桥（工作在链路层上）,透明网桥的优缺点：优点：容易配置、安装，无需管理 缺点：不能保证最佳路由,2.源选径网桥,特点：由源站负责路由选择，路由信息放在发送的帧的首部（即把要经过的路径放在帧中，帧按该路径传送）,选路方法：源站向目的站发送探测帧，该帧在扩展的LAN中沿所有可能路由传送；每个探测帧都记录下它所经过的路由；这些探测帧在到达目的站后，再沿各自的路由返回源站；由源站选择其中的最佳路由，作为发送帧中的路由信息。,源选径网桥的优缺点：优点：网桥功能可以很简单；可以用最佳路由传送。缺点：源站计算路由费时；主机负担重。,3.两种网桥的比较,透明网桥,源选径网桥,服务类型,无连接,面向连接,对源

9、站的透明性,完全透明,不透明,配置、管理,自动配置，容易管理,人工方法,选择的路由,次佳,最佳,目的地确定方法,逆向学习,探测帧,故障处理及拓扑变化,网桥负责,主机负责,复杂性和开销,网桥负担,主机负担,补充作业：1.为什么网桥（交换机）不能隔离广播信息?2.网桥工作在OSI参考模型的那一层上？3.一个小型局域网络，用一台有8个10Mb/s端口和 1个100Mb/s 端口的网络交换机作为核心连接设备。交换机的8个10M端口分别连接8台PC机，100M端口与1台服务器相连。若该网络的流量主要是集中于PC机与服务器之间，PC之间很少进行通信。问：该网络的理论上的最大传输速率为多少？4.对于100B

10、aseT标准，其传输速率为多少？采用了什么类型的传输介质？,？,网络互联的动力：更大范围的资源共享网络互联：HOST-LAN、LANLAN/WAN,1.网络互联层次,从OSI/RM层次观点考察网络互联物理层：在电缆段之间复制比特信号（无地址）,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,中继器、集线器,数据链路层：在网段之间转发数据帧（根据物理地址）,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,网桥、交换机,数据链路层,网络层：

11、在网络之间转发报文分组（根据逻辑地址）,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,路由器,数据链路层,网络层,更高层：连接不同体系结构的网络,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,传输层,表示层,会话层,应用层,物理层,网关,数据链路层,网络层,2.LAN的互联,本地互联 特点：范围有限、主干（Backbone）采用局域网 技术，如FDDI、Ethernet 互联设备：网桥、交换机、路由器 远程互联 特点：范围大、主干采用广域连网技术，如ISDN、X.25、DDN、ATM、F.R等 互联设备：路由器、网关,互联实例1：远程PC接入局域网,LAN,PSTN,Modem,拨号访问服务器,PC,PC,互联实例2：利用帧中继实现局域网远程互联,LAN1,路由器,LAN2,路由器,LAN3,路由器,FRS,FRS,FRS,FRS：帧中继交换机,广域网,