[其它考试]05 介质访问控制子层.ppt

《[其它考试]05 介质访问控制子层.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[其它考试]05 介质访问控制子层.ppt（98页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第5章 介质访问控制子层,本章学习要求：了解：局域网与城域网的主要技术特点了解：局域网拓扑结构的类型与特点了解：IEEE 802参考模型与协议的基本概念掌握：Ethernet局域网的基本工作原理掌握：高速局域网、交换局域网与虚拟局域网 的基本工作原理掌握：无线局域网的基本工作原理掌握：网桥的基本工作原理,5.1 局域网与城域网基本概念,5.1.1 决定局域网与城域网性能的三要素 网络拓扑 传输介质 介质访问控制方法,5.1.2 局域网拓扑结构类型与特点,网络拓扑结构：总线型环型星型结构网络传输介质：双绞线同轴电缆光纤,总线型拓扑构型,特点：总线型局域网的介质访问控制方法采用的是“共享介质”方式

2、；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；所有结点都可以通过总线传输介质以“广播”方式发送或接收数据，因此出现“冲突（collision）”是不可避免的；“冲突”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（MAC，medium access control）问题。,总线结构与冲突,介质访问控制方法要解决以下几个问题：该哪个结点发送数据？发送时会不会出现冲突？出现冲突怎么办？总线型拓扑的优点：结构简单，实现容易；易于扩展，可靠性较好。,环型拓扑构型,结点使用点点线路连接，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；多个结点共

3、享一条环通路；环建立、维护、结点的插入与撤出。,星型拓扑构型,逻辑结构与物理结构的关系交换局域网(switched LAN)的物理结构,5.1.3 传输介质类型与介质访问控制方法,局域网的传输介质类型 同轴电缆双绞线光纤无线通信信道讨论：双绞线已能用于数据传输速率为100Mbps、1Gbps 的高速局域网中；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。,介质访问控制方法:带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD令牌总线 token bus令牌环 token ring,5.1.4 IEEE 802参考模型,IEEE 80

4、2 标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模型的关系：,IEEE 802委员会为局域网制定了一系列标准，它们统称为IEEE 802标准；IEEE 802标准之间的关系：,5.2 Ethernet局域网,5.2.1 Ethernet的发展 Ethernet的核心技术是CSMA/CD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ALOHA；1972年，Xerox公司开始Ethernet实验网的研究；1979年，Xerox公司宣布了Ethernet产品；1980年，Xerox、DEC与Intel联合宣布Ethernet V2.0规范；90年代，10Base-T标准使得Ethernet性能价格比

5、大大提高；目前，交换式Ethernet与最高速率为10Gb/s的高速Ethernet的出现，更确立了它在局域网中的主流地位。,5.2.2 Ethernet帧结构与帧发送、接收流程分析,1.Ethernet数据发送流程的分析,CSMA/CD的发送流程可以概括为：先听后发 边听边发 冲突停止 延迟重发,Ethernet结点数据发送流程,载波侦听过程,目的：检查是否已经有结点利用总线在发送数据,冲突检测：比较法和编码违例判决法,冲突窗口的概念,随机延迟重发,截止二进制指数后退延迟算法 2kRa 其中：为结点重新发送需要的后退延迟时间，a为冲突窗口值，R为随机数;限定k的范围,k=min（n，10）;

6、如果重发次数n10，则取k=n；如果重发次数n10时，则k取值为10;第n次重发延迟是分布在0与2min（n，10）-1个时间片之间，最大可能延迟时间为1023 个时间片;在到后退延迟时间之后，结点将重新判断总线忙、闲状态，重复发送流程;当冲突次数超过16时，表示发送失败，放弃该帧发送。,2.Ethernet帧结构,前导码与帧前定界符字段目的地址和源地址字段 长度字段LLC数据字段帧校验字段,Ethernet帧结构的讨论：,前导码与帧前定界符字段 前导码：7个字节，10101010101010比特序列 帧前定界符：1字节，10101011 目的地址和源地址字段 地址字段长度：2个字节或6个字节

7、 目的地址类型：单一结点地址（unicast address）多点地址（multicast address）广播地址（broadcast address）,长度字段 帧的最小长度为64字节，最大长度为1518字节 LLC数据字段 LLC数据字段是帧的数据字段，长度最小为46个字节少于46个字节，需要填充帧校验字段 采用32位的CRC校验 校验的范围是：目的地址、源地址、长度、LLC数据等字段,3.Ethernet接收流程,5.2.3 Ethernet实现方法,Ethernet网卡结构,5.2.4 Ethernet物理地址,Ethernet地址 网络物理地址 物理网络地址;Ethernet地址=

8、Manufacture ID+NIC ID 24bit+24bit 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Ethernet地址：00-60-8C-01-28-12 000000001010000010001100 000000010010100000010010Ethernet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,5.2.5 网络协议分析器及其应用,网络分析器或网络监视器是一种用来测试网络系统运行状态的设备；当网络分

9、析器连接到被测试的网络时，它能监控特定的事件，并且报告诸如每秒平均接收帧数或平均帧长度等统计数据；网络分析器的另外一个重要的作用是对特定协议（TCP/IP、FTP、HTTP）的解码，它按照指定的协议规则加以解释，然后将协议分析的结果显示出来。,网络分析器的连入方式,网络分析器捕获的帧数据,网络分析器显示的Ethernet帧结构,5.3 令牌总线网,5.3.1 令牌总线的工作原理,5.3.2 令牌总线的环维护工作 环初始化 新结点加入环 结点从环中撤出 环恢复 优先级,5.3.3 令牌环网的工作原理,思考:1.什么是CSMA/CD?它的发送流程是什么?2.冲突检测有哪几种方法?3.什么是MAC地

10、址,长度是多少?下面哪一种是合法的MAC地址?00-06-A8?00-08-07-8B-CE-A2?,5.4 高速局域网的工作原理,5.4.1 高速局域网的研究方法 推动局域网技术发展的因素个人计算机的广泛应用；在过去二十年中，计算机的处理速度提高了百万倍，而网络数据传输速率只提高了上千倍；从理论上讲，一台微通道或EISA总线的微型机能产生大约250Mb/s的流量；基于Web的Internet/Intranet应用也要求更高的带宽；在数据仓库、桌面电视会议、3D图形与高清晰度图像这类应用中，人们需要有更高带宽的局域网。,传统共享式局域网的缺点,传统的局域网技术是建立在“共享介质”的基础上，典型

11、的介质访问控制方法是CSMS/CD、Token Ring、Token Bus；介质访问控制方法用来保证每个结点都能够“公平”地使用公共传输介质；每个结点平均能分配到的带宽随着结点数的不断增加而急剧减少；网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网络效率将会下降，网络传输延迟将会增长，网络服务质量将会下降。,高速局域网的研究方法,第一种方案：提高Ethernet的数据传输速率：10Mb/s100Mb/s10Gb/s；第二种方案：将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互连的子网，导致了局域网互连技术的发展；第三种方案：将“共享介质方式”改为“交换方式”，导致了“交换式局域网”技术的发展。,交

12、换式局域网基于硬件交换技术,并发连接；S=N10Mb/s共享式局域网与交换式局域网的比较,5.4.2 快速以太网,Fast Ethernet的传输速率比普通Ethernet快10倍，数据传输速率达到了100Mb/s；Fast Ethernet保留着传统的帧格式、介质访问控制方法与组网方法；每个比特的发送时间由100ns降低到了10ns；1995年9月，IEEE 802委员会正式批准了Fast Ethernet标准IEEE 802.3u。,Fast Ethernet的协议结构,100 BASE-T的3种物理层标准,100 BASE-TX支持2对5类非屏蔽双绞线UTP或2对1类屏蔽双绞线STP全双

13、工工作以100Mbps的速率发送与接收数据 100 BASE-T4100 BASE-T4支持4对3类非屏蔽双绞线UTP其中3对用于数据传输，1对用于冲突检测。100 BASE-FX支持2芯的多模或单模光纤从结点到集线器的距离可以达到2km全双工工作,5.5.3 千兆以太网,用Ethernet组建企业网的全面解决方案：桌面系统采用传输速率为10Mb/s的Ethernet；部门级网络系统采用传输速率为100Mb/s的Fast Ethernet；企业级网络系统采用传输速率为1000Mb/s的Gigabit Ethernet。,Gigabit Ethernet的协议结构,1000 BASE-T的4种物

14、理层标准,100 0BASE-T支持5类非屏蔽双绞线UTP距离可达100m 1000 BASE-CX支持屏蔽双绞线STP距离可达25m 1000BASE-LX支持单模光纤距离可以达到3000m1000BASE-SX支持多模光纤距离可以达550m,5.5.4 10Gb/s Ethernet,10Gb/s Ethernet主要具有以下特点10Gb/s Ethernet的帧格式与10Mb/s、100Mb/s和1Gb/s Ethernet相同；10Gb/s Ethernet保留了802.3标准对Ethernet最小帧长度和最大帧长度的规定；10Gb/s Ethernet的传输介质只使用光纤；10Gb/

15、s Ethernet只工作在全双工方式，因此不存在争用问题。,10Gb/s Ethernet的物理层协议,10Gb/s Ethernet有两种物理层协议标准 局域网物理层标准 一个10Gb/s Ethernet交换机可以支持10个Gigabit Ethernet网端口；可选的广域网物理层标准 广域网物理层符合光纤通道技术速率体的SONET/SDH的OC-192/STM-64的标准。,5.5 交换式局域网的工作原理,5.5.1 交换式局域网的基本结构,5.6.2 局域网交换机的工作原理,5.6.3 局域网交换机的技术特点,低交换延迟 支持不同的传输速率和工作模式 支持虚拟局域网服务,5.6 虚拟

16、局域网的工作原理,5.6.1 虚拟网络的概念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;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，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样。,5.6.2 虚拟局域网的实现技术,虚拟局域网的物理结构与逻辑结构,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 MAC地址定义虚拟局域网用网络层地址定义虚拟局域网 IP广播组虚拟局域网,用交换机端口号定义虚拟局域网成员,虚拟局域网的优点,方便网络用户管理减少网络管理开销 提供更好的安全性 改善网络服务质量,5.7 无线局域网,5.7.1 无

17、线局域网的应用 作为传统局域网的扩充 建筑物之间的互连 漫游访问 特殊网络,典型的无线局域网结构,特殊无线网络的结构,ad hoc 是一个临时需要的对等网络，无集中服务器的无线网络；移动分布式多跳无线网络。,5.7.2 红外无线局域网,红外无线（infrared radio,IR）是按视距方式传播；红外线频谱是非常宽，可以提供极高的数据传输速率；红外局域网的数据传输有三种基本技术：定向光束红外传输技术 全方位红外传输技术 漫反射红外传输技术,5.7.3 扩频无线局域网,1.跳频通信(frequence hopping spread spectum,FHSS)IEEE 80211标准规定跳频通信

18、使用2.4GHz的工业、科学与医药专用的ISM频段;跳频扩频通信的数据传输速率为1Mb/s或2Mb/s。,2.直接序列扩频(direct sequence spread spectrum,DSSS)直接序列扩频也使用2.4GHz的工业、科学与医药专用的ISM频段;数据传输速率为1Mb/s或2Mb/s;系统实际发送的信号d(t)是发送数据a(t)与伪随机码c(t)模二加的结果;,5.7.4 无线局域网标准IEEE 802.11,802.11为IEEE（电机电子工程师协会，The Institute of Electrical and Electronics Engineers）于1997年公布的

19、无线区域网络标准，适用于有线站台与无线用户或无线用户之间的沟通连结。IEEE 802.11无线局域网标准的制定是无线网络技术发展的一个里程碑。802.11标准除了介绍无线局域网的优点及各种不同性能外，还使得各种不同厂商的无线产品得以互联。另外，该标准使核心设备执行单芯片解决方案，降低了无线局域网的造价。802.11标准的颁布，使得无线局域网在各种有移动要求的环境中被广泛接受，是无线局域网目前最常用的传输协议。,802.11层次模型结构,CSMA/CA基本工作原理,802.11的MAC层采用的是CSMA/CA(collision avoidance,CA)的冲突避免方法;冲突避免要求每一个发送结

20、点在发送帧之前需要先侦听信道。如果信道空闲，结点可以发送帧;发送站在发送完一帧之后，必须再等待一个短的时间间隔，检查接收站是否发回帧的确认ACK。如果接收到确认，则说明此次发送没有出现冲突，发送成功;如果在规定的时间内没有接收到确认，表明出现冲突，发送失败，重发该帧。直到在规定的最大重发次数之内，发送成功。,802.11结点发送数据帧的过程,CSMA/CA基本工作原理示意图,802.11-初期的规格采直接序列扩频技术（Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS）或跳频扩频技术（Frequency Hopping Spread Spectrum,FHSS），制定了在

21、RF射频频段2.4GHz上的运用，并且提供了1Mbps、2Mbps和许多基础讯号传输方式与服务的传输速率规格。802.11a-802.11的衍生版，于5.8GHz频段提供了最高54 Mbps的速率规格，并运用orthogonal frequency division multiplexing encoding scheme以取代802.11的FHSS 或 DSSS。,802.11b-(即所谓的高速无线网络或Wi-Fi标准)，1999年再度发表IEEE802.11b高速无线网路标准，在2.4GHz频段上运用DSSS技术，且由于这个衍生标准的产生，将原来无线网路的传输速度提升至11 Mbps并可与

22、以太网路(Ethernet)相媲。WIFI全称Wireless Fidelity，又称802.11b标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11DSSS设备兼容。WIFI是由AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源,其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。,802.11g-在2

23、.4GHz频段上提供高于20 Mbps的速率规格。802.11e-定义了无线局域网的服务质量（quality-of-service），例如支持语音ip；802.11h-对802.11a的补充，使其符合关于5ghz无线局域网的欧洲规范；802.11i-无线安全标准，wpa是其子集；802.11j-日本所采用的等同于802.11h的协议；802.11n-预计在2006年所采用的建议规范，此规范将使得802.11a/g无线局域网的传输速率提升一倍；,802.15-基于蓝牙的个域网标准；802.16-关于固定无线带宽（fixed-wirelessbroadband）的标准；802.16a-也被称为wi

24、max，在30英里范围内提供高达70mbit/s的数据传输率；802.20-提供1mbit/s速率的无线城域网；802.1x-基于eap的认证方案；,5.7.5 蓝牙(Bluetooth),蓝牙是一种近距离无线数字通信的技术标准，其目标是实现最高数据传输速度1Mbit/s（有效传输速率为721kbit/s）、最大传输距离为0.110m，通过增加发射功率可达到100m。蓝牙的名字来源于10世纪丹麦国王Harald Blatand英译为Harold Bluetooth。现取其“统一”的含义，用来命名意在统一无线局域网通讯标准的蓝牙技术。蓝牙技术是爱立信、IBM等5家公司在1998年联合推出的一项无

25、线网络技术。随后成立的蓝牙技术特殊兴趣组织（SIG）来负责该技术的开发和技术协议的制定，如今全世界已有1800多家公司加盟该组织，最近微软公司也正式加盟并成为SIG组织的领导成员之一。,蓝牙是无线数据和语音传输的开放式标准，它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。它的传输距离为10cm10m，如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。它采用2.4GHz ISM频段和调频、跳频技术，使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议。TDMA每时隙为0.625s，基带符合速率为1Mb/s。蓝牙支持64kb/s实时语音传输和数据传输，语音编码

26、为CVSD，发射功率分别为1mW、2.5mW和100mW，并使用全球统一的48比特的设备识别码。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合，加上该技术功耗低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，所以易于推广。,SIG组织于1999年7月26日推出了蓝牙技术规范1.0版本。蓝牙技术的系统结构分为三大部分：底层硬件模块、中间协议层和高层应用。底层硬件部分包括无线跳频（RF）、基带（BB）和链路管理（LM）。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波，实现数据位流的过滤和传输，本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及

27、蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。,蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点，可以进行异步数据通信，可以支持多达3个同时进行的同步话音信道，还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/秒的同步话音链路。异步信道可以支持一端最大速率为721kb/秒、另一端速率为57.6kb/秒的不对称连接，也可以支持43.2kb/秒的对称连接。,在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架。其中较典型的有拨号网络、耳机、局域网访问、文件传输等，它们分别对应一种应用模式。各种应用程序可以通过各自对应的应用模式实现无线通信。拨号网络应用可通过仿真串口访问微微

28、网（Piconet），数据设备也可由此接入传统的局域网；用户可以通过协议栈中的Audio（音频）层在手机和耳塞中实现音频流的无线传输；多台PC或笔记本电脑之间不需要任何连线，就能快速、灵活地进行文件传输和共享信息，多台设备也可由此实现同步操作。总之，整个蓝牙协议结构简单，使用重传机制来保证链路的可靠性，在基带、链路管理和应用层中还可实行分级的多种安全机制，并且通过跳频技术可以消除网络环境中来自其它无线设备的干扰。,5.7.6 家庭网络HomeRF,HomeRF主要为家庭网络设计，是IEEE 802.11与DECT（数字无绳电话标准）的结合，旨在降低语音数据成本。它采用了扩频技术，工作在2.4G

29、Hz频带，能同步支持4条高质量语音信道。HomeRF提供了流媒体（Stream Media）真正意义上的支持。由于流媒体规定了高级别的优先权并采用了带有优先权的重发机制，这样就确保了实时播放流媒体所需的带宽、低干扰、低误码。HomeRF把共享无线接入协议（SWAP）作为未来家庭联网的技术指标，基于该协议的网络是对等网，因此该协议主要针对家庭无线局域网。其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准，沿用类似与以太网技术中的冲突检测的载波监听多址技术（CSMA/CD）CSMA/CA。语音通信采用DECT（Digital Enhanced Cordless Telephony）标准，使用TDMA

30、时分多址技术。,5.7.7 IrDA,IrDA是国际红外数据协会的英文缩写，是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它的主要优点是体积小、功率低，适合设备移动的需要，传输速率高，可达16Mbit/s，成本低，应用普遍。目前有95%的手提电脑上安装了IrDA接口，最近市场上还推出了可以通过USB接口与PC机相连接的USB-IrDA设备。IrDA相继制定了很多红外通信协议，有侧重于传输速率方面的，有侧重于低功耗方面的，也有二者兼顾的。IrDA1.0协议基于异步收发器UART，最高通信速率在115.2kbps，简称SIR(Serial Infrared，串行红外协议

31、)，采用3/16 ENDEC编/解码机制。IrDA1.1协议提高通信速率到4Mbps，简称FIR(Fast Infrared，快速红外协议)，采用4PPM(Pulse Position Modulation，脉冲相位调制)编译码机制，同时在低速时保留1.0协议规定。之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的协议，简称VFIR(Very Fast Infrared，特速红外协议)。,IrDA标准包括三个基本的规范和协议：红外物理层连接规范IrPHY(Infrared Physical Layer Link Specification)，红外连接访问协议IrLAP(Infrared Lin

32、k Access Protocol)和红外连接管理协议IrLMP(Infrared Link Management Protocol)。IrPHY规范制定了红外通信硬件设计上的目标和要求；IrLAP和IrLMP为两个软件层，负责对连接进行设置、管理和维护。在IrLAP和IrLMP基础上，针对一些特定的红外通信应用领域，IrDA还陆续发布了一些更高级别的红外协议，如TinyTP、IrOBEX、IrCOMM、IrLAN、IrTran-P等等。红外传输距离在几cm到几十m，发射角度通常在015，发射强度与接收灵敏度因不同器件不同应用设计而强弱不一。使用时只能以半双工方式进行红外通信。在此把符合IrD

33、A红外通信协议的器件称为IrDA器件，符合SIR协议的器件称为SIR器件，符合FIR协议的器件称为FIR器件，符合VFIR协议的器件称为VFIR器件。,5.7.8 无线局域网的安全问题,无线局域网的性能、互操作性和易管理性在不断改善，而安全性已经成为一个迫切需要解决的问题。传统的有线局域网采用单一传输媒体铜线与无源集线器（Hub）或集中器，这些集线器端口和线缆接头差不多都连接到具备一定程度物理安全性的设备中，因而攻击者很难进入这类传输介质。与此对照，无线局域网的传输媒体大气空间则要脆弱得多，很多空间都在无线局域网的物理控制范围之外。网络基础架构的这些差别，导致无线局域网与有线网的安全性不在一个

34、水准。,802.11委员会由于意识到无线局域网固有的安全缺陷而引入了WEP。WEP是Wired Equivalent Privacy的简称，是802.11b标准里定义的一个用于无线局域网(WLAN)的安全性协议。WEP被用来提供和有线lan同级的安全性。LAN天生比WLAN安全，因为LAN的物理结构对其有所保护，部分或全部网络埋在建筑物里面也可以防止未授权的访问。经由无线电波的WLAN没有同样的物理结构，因此容易受到攻击、干扰。WEP的目标就是通过对无线电波里的数据加密提供安全性。但WEP也不能完全保证加密传输的有效性，它不具备认证、访问控制和完整性校验功能。而无线局域网的安全机制是建立在WE

35、P基础之上的，一旦WEP遭到破坏，这类机制的安全也就不复存在。,如何让WEP更安全:1)、使用多组WEP密码（KEY），使用一组固定WEP密码，将会非常不安全，使用多组WEP密码会提高安全性，但是请注意WEP密码是保存在Flash中，所以某些黑客取得您的网络上的任何一个设备，就可以进入您的网络；2)、使用最高级的加密方式，当前的加密技术提供64和128位加密方法，尽量使用128位加密，这样WEP加密会将资料加密后传送，使得黑客无法知道资料的真实内容；3)、定期更换您的密码,5.8 局域网互连与网桥的基本工作原理,5.8.1 局域网互连的基本概念 局域网互连的应用环境 一个单位的多个部门局域网的

36、互连；办公楼之间局域网的互连；将数千台计算机按地理位置或组织关系划分为多个子网的互连；超过单个局域网的最大覆盖范围的多个局域网互连；企业中部门的信息对安全、保密方面要求不同的局域网互连。,5.8.2 网桥的基本工作原理,网桥基本特征：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、不同传输介质与不同传输速率的网络；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；网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议；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。,网桥的工作过程,5.8.3 网桥的层次结构,网桥帧转发过程,5.8.4

37、 网桥的路选策略,网桥帧转发过程,网桥的基本分类,透明网桥（transparent bridge）源路选网桥（source routing bridge）,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“透明”的；透明网桥一般用在两个使用同样的MAC层协议的网段之间的互连。例如连接两个Ethernet网段，或两个令牌环网；透明网桥的最大优点是容易安装，是一种即插即用设备。,生成树（spanning tree）算法,网桥互联的环状结构,源路选网桥的主要特点,源路选网桥由发送帧的源结点负责路由选择；源路由网桥假定假定每个结

38、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回源结点；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。,5.8.5 网桥与广播风暴,集线器与冲突域,网桥与广播风暴的形成网桥“盲目地”广播会使网络无用的通信量剧增，造成“广播风暴”；,5.8.6 多端口网桥与第二层交换,网桥与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；交换机工作

39、在数据链路层，完成帧的转发；交换机采用基于硬件的转发机制，其交换时延可以减少到s量级；由于交换机完成帧一级的交换，它是工作在数据链路层，因此也叫做第二层交换机。,小结,局域网设计的主要目标是覆盖一个公司、一所大学、一幢办公大楼的“有限的地理范围”；决定局域网特性的三要素是：网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法；从采用的介质访问控制方法的角度，可以分为共享介质式局域网与交换式局域网两类；目前应用最为广泛的局域网是10Mb/s速率的Ethernet网，速率为100Mb/s的Fast Ethernet与1Gb/s、10GE的Gigabit Ethernet已成为高速局域网方案中的首选技术，更高传输速率的100Gb/s的Ethernet正在研究中；,交换式局域网通过局域网交换机支持连接到交换机端口的结点之间的多个并发连接，实现多结点之间数据的并发传输，增加了网络带宽，改善局域网的性能与服务质量；交换技术的发展为虚拟局域网的实现提供了技术基础。,