交换路由第1章

1、 2006工程兵工程学院 计算机教研室张秋云TELQ：1598554394公共邮箱：公共邮箱： zhangqiuyun_密码密码： swustinformation课程性质：课程性质：专业选修专业选修课时安排：课时安排：理论理论4040学时学时 + + 实验实验8 8学时学时成绩评定：成绩评定：平时成绩（考勤、平时作业）平时成绩（考勤、平时作业）15%15%+ +实验成绩（考勤、实验报告）实验成绩（考勤、实验报告）15%15%+ +期末考试期末考试70%70%考试方式：考试方式：闭卷闭卷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

2、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。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；生布线系统；n19901990年以太网交换机面世；年以太网交换机面世；n199219

3、92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。 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 802.3IEEE 802.3局局域网，由于域网，由于IEEE 802IEEE 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LLC

4、LLC层，这就是局域网的体系结构，后来，以太网一统天下，以太网层，这就是局域网的体系结构，后来，以太网一统天下，以太网就是局域网，就无需就是局域网，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。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 拓扑（拓扑（TopologyTopology）是拓扑学中研）是拓扑学中研究由点、线组成几何图形的一种方法，究由点、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些结点和链路所组成的几何

5、图形就是网络的拓扑结构。网络的拓扑结构。 集线器集线器 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 匹配阻匹配阻抗抗 星形级联星形级联容错性好，路由复容错性好，路由复杂，以太网须辅之杂，以太网须辅之生成树算法。生成树算法。以太网使用的拓扑结构以太网使用的拓扑结构, ,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采用总线形拓扑结构，用采用总线形拓扑结构，用CSMA/CDCSMA/CD作为争用总线的算法，作为争用总线的

6、算法，物理层采用曼彻斯特编码的物理层采用曼彻斯特编码的基带信号传输方式。基带信号传输方式。简单，但一台终端出错，整个简单，但一台终端出错，整个网络瘫痪。早期以太网使用的网络瘫痪。早期以太网使用的拓扑结构，采用总线争用算法，拓扑结构，采用总线争用算法，由链路层实现终端访问总线功由链路层实现终端访问总线功能，因此称为媒体接入控制层能，因此称为媒体接入控制层（MACMAC）本讲主要内容本讲主要内容n总线型以太网；总线型以太网；n透明网桥与冲突域分割。透明网桥与冲突域分割。本讲内容本讲内容nMACMAC地址；地址；nMACMAC帧结构；帧结构；nCSMA/CDCSMA/CD操作过程；操作过程；n冲突域

7、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。n曼彻斯特编码解决了位同步、曼彻斯特编码解决了位同步、帧对界和总线状态问题；帧对界和总线状态问题；nMACMAC帧结构解决了终端封装数帧结构解决了终端封装数据格式和终端寻址问题；据格式和终端寻址问题；nCSMA/CDCSMA/CD解决公平争用总线问解决公平争用总线问题。题。n信号识别和总线信号识别和总线状态问题。状态问题。n寻址问题和数据寻址问题和数据封装问题。封装问题。n帧对界问题。帧对界问题。n公平争用总线问公平争用总线问题。题。 匹配阻抗匹配阻抗 任何两个终端之间的数据传输任何两个终端之间的数据传输n

8、4848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。各字段含义：各字段含义：先导码：先导码：7字节字节10101010.帧开始分界符：帧开始分界符：1字节字节10101011.源和目的地址：源和目的地址：48位

9、位MAC地址。地址。类型：数据字段数据的类型。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、帧开始分界符解决帧开始分界符解决MAC帧帧帧对界问题帧对界问题 目目的地址的地址 先导码先导码 帧开始分界符帧开始分界符 类型类型 源地址源地址 数据数据 FCS 7 1 6 6 2 461500 4 n由帧检验序列字段（由帧检验序列字段（FCSFCS）对经过总线传输的）对经过总线传输的MACMAC帧帧进行检验，出错丢弃，不重传。进行检验，出错丢弃，不重

10、传。n出错丢弃的出错丢弃的MACMAC帧以太网不作处理，由高层协议负责帧以太网不作处理，由高层协议负责解决。解决。nMACMAC帧的传输可靠性要求很高。帧的传输可靠性要求很高。n类似平信服务。邮政系统就是以太网，而发送、接类似平信服务。邮政系统就是以太网，而发送、接收信件者是高层协议。收信件者是高层协议。n基带传输基带传输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控制字段含义控制字段含义n曼彻斯特编码解决了曼彻斯特编码解决了位同步、帧对界和总位同步、帧对界和总线状态问题线状态问题nMACMAC帧结构解决了终端帧结构解决了终端封装数据格式和终端封装

11、数据格式和终端寻址问题寻址问题n公平总线争用问题公平总线争用问题n信号识别和总线信号识别和总线状态问题。状态问题。n寻址问题和数据寻址问题和数据封装问题。封装问题。n帧对界问题。帧对界问题。n公平争用总线问公平争用总线问题。题。 匹配阻抗匹配阻抗 任何两个终端之间的数据传输任何两个终端之间的数据传输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n总线空闲才能发送数据。所以，发送前，先侦听总线是否有总线空闲才能发送数据。所以，发送前，先侦听总线是否有载波。载波。n由于信号传播需要时间（

12、经过有线媒体传输电信号的速率是由于信号传播需要时间（经过有线媒体传输电信号的速率是(2/3)c)，或许有两个终端同时检测到总线空闲，而发送数据。，或许有两个终端同时检测到总线空闲，而发送数据。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如果两台终端同时检测到总线空闲，发送数据，必然导致冲如果两台终端同时检测到总线空闲，发送数据，必然导致冲突发生，延迟一段时间后再发送。突发生，延迟一段时间后再发送。 匹配阻抗匹配阻抗 CSMA/CDCSMA/CD（载波侦听、多点接入（载波侦听、多点接入/ /冲突检测）需要解决什么问题？冲突检测）需要解决什么问题？CSMA/CDCSMA/

13、CD工作流程工作流程 发生冲突发生冲突 准备发送准备发送 侦听信道是侦听信道是否忙？否忙？ 发送数据并继续侦听发送数据并继续侦听 无冲突，继续发送，无冲突，继续发送， 直至结束直至结束 发送阻塞信号发送阻塞信号 按后退策按后退策略延迟略延迟 否否 是是 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须不同端的延迟时间必须不同后退延迟算法要求：后退延迟算法要求：发生冲突后，某

14、个终端的后退时间不同于其他终发生冲突后，某个终端的后退时间不同于其他终端，且小于其他终端。端，且小于其他终端。在符合的情况下，后退时间尽可能短。在符合的情况下，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。K K为冲突次数。初始时为冲突次数。初始时K=0K=0，每发生一次冲突，每发生一次冲突，K K就加就加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 1，2 2K K-1-1中随机选择某个整数中随机选择某个整数r r。根据根据r r，计算出后退时间，计算出后退时间T=rXtT=rXt（t=51

15、.2t=51.2 s s）。）。如果连续重传了如果连续重传了1616次都检测到冲突发生，则终止传输，并向次都检测到冲突发生，则终止传输，并向高层协议报告。高层协议报告。 匹配阻抗匹配阻抗 后退延迟算法实现功能后退延迟算法实现功能n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。n随着冲突次数的增加，不断加大随机数选择范围，使随着冲突次数的增加，不断加大随机数选择范围，使得不同终端选择相同延迟时间的概率减小，自动适应得不同终端选择相同延迟时间的概率减小，自动适应总线负荷。总线负荷。n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

16、时间。n不能无穷次地重复冲突情况不能无穷次地重复冲突情况。 0 2 终端终端 A 终端终端 B 4 1 3 6 7 0 1 1 0 1 0 1 0 5 1 ： 发生冲突后选择的： 发生冲突后选择的 随机整数随机整数 3 0 2 1 冲突冲突 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的的K=1K=1，终端，终端B B的

17、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。捕获效应造成的后果捕获效应造成的后果n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，n捕获效应完全背弃了公平原则，是捕获效应完全背弃了公平原则，是CSMA/CDCSMA/CD的重大的重大缺陷。缺陷。n捕获效应在重负荷的情况下，使传输时延无法估计，捕获效应在重负荷的情况下，使传输时延无法估计，导致多媒体应用的失败。导致多媒体应用的失败。 在总线形以太网中，只允许一个终端在总线形以太网中，只允许一个终端发送数据，一旦有两个（或以上）终端同发送数据，一

18、旦有两个（或以上）终端同时发送数据，就会发生冲突，因此，将具时发送数据，就会发生冲突，因此，将具有这种传输特性的网络所覆盖的地理范围，有这种传输特性的网络所覆盖的地理范围，称为冲突域，将同一冲突域中相距最远的称为冲突域，将同一冲突域中相距最远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！ t 终端终端 A

19、终端终端 B MAC A MAC B MAC C MAC D 端口端口 端口端口 中继中继器器 中继器的作用中继器的作用 R R R R 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！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。 t 终端终端 A 终端终端 B

20、t 终端终端 A 终端终端 B 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。 t 终端终端 A 终端终端 B 如果终端如果终端B B开始发开始发送数据，在终端送数据，在终端B B立即发生冲突，立即发生冲突，终端终端B B立即检测到立即检测到冲突，但终端冲突，但终端A A检检测不到测不到 t 终端终端 A 终端终端 B 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，时间，才能检测到冲突发生，才能检测到冲突发生，这就意味着终端这就意味着终端A A发发送数据的时间大于等送数据的时间大于等于于2t2t时，才能检测到时，才能检测

21、到这种情况下发生的冲这种情况下发生的冲突。突。结论结论如果冲突域直径如果冲突域直径为为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!nT=L/XT=L/X，L=X L=X T T (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 X (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：最短帧长）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 s LMIN=2 L

22、MIN=2 t t X X 2 2 25.6 25.6 1010-6 -6 10107 7 =512b=64B=512b=64B。 如果终端如果终端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？如果如果t t不变，则不变，则n100Mbps100Mbps时，时，LMINLMIN 2 2 25.6 25.6 1010-6 -6 10108 8 =5120b=640B=5120b=640Bn1000Mbps1000Mbps时，时，LMINLMIN 2 2 25.6 25.6 101

23、0-6 -6 10109 9 =51200b=6400B=51200b=6400B如果最短帧长不变（如果最短帧长不变（LMIN=64B)LMIN=64B)n100Mbps100Mbps时，时， t=LMIN/(2t=LMIN/(2 X )=512/(2 X )=512/(2 10108 8 ) )= =2.562.56 s s。单段电缆单段电缆t t c c (2/3)=512m(2/3)=512mn1000Mbps1000Mbps时，时， t=LMIN/(2t=LMIN/(2 X )=512/(2 X )=512/(2 10109 9 )= 0. 256)= 0. 256 s s 。单段电缆

24、单段电缆 t t c c (2/3)(2/3)51.2m51.2mn100Mbps100Mbps以太网，以太网，LMIN=64BLMIN=64B， t= 2.56t= 2.56 s s，单，单段电缆段电缆512m512m，如果中间有中继器，则距离为，如果中间有中继器，则距离为216m216m（标准推荐距离）（标准推荐距离）n1000Mbps1000Mbps以太网，以太网， LMIN=640BLMIN=640B，t= 2.56t= 2.56 s s ，单段电缆单段电缆 512m512m，通过载波扩充和小报文聚，通过载波扩充和小报文聚集解决最短帧长集解决最短帧长640B640B的问题。的问题。n集

25、线器实际上是一个多端口中继器，从一个端口输入的集线器实际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，从所有其他端口发送出去；信号经放大、同步后，从所有其他端口发送出去；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，它仍然是一个冲突域，因为信号传播到星形网总线形，它仍然是一个冲突域，因为信号传播到星形网络中的所有终端。络中的所有终端。 集线器（集线器（HUB） 集线器（集线器（HUB）结构结构 简单的星形网络结构简单的星形网络结构n多端口

26、集线器为核心设备；多端口集线器为核心设备；n两头连接两头连接RJ-45RJ-45标准插头的双绞线缆，一头插入集标准插头的双绞线缆，一头插入集线器线器RJ-45RJ-45端口，一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。总线形以太网的缺陷总线形以太网的缺陷nCSMA/CDCSMA/CD算法和后退算法决定只有轻负荷下以太网才算法和后退算法决定只有轻负荷下以太网才能正常工作。能正常工作。nCSMA/CDCSMA/CD算法和后退算法并不是公平争用总线算法，算法和后退算法并不是公平争用总线算法，会导致捕获效应。会导致捕获效应。n冲突域直径和最短帧长的关系，使以太网速率发展变

27、冲突域直径和最短帧长的关系，使以太网速率发展变得十分困难。得十分困难。以太网必须有一场技术革命，否则，面临淘汰！以太网必须有一场技术革命，否则，面临淘汰！本讲主要内容本讲主要内容n网桥分割冲突域原理；网桥分割冲突域原理；n网桥根据转发表转发网桥根据转发表转发MACMAC帧；帧；n网桥工作流程；网桥工作流程；n网桥无限扩展以太网；网桥无限扩展以太网；n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；n透明网桥含义；透明网桥含义；n网桥工作过程举例。网桥工作过程举例。n如果总线形以太网或集线器为核心的星形以如果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1

28、00Mbps100Mbps、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必须有一种能够把多个小冲突域互连成一个必须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。 MAC A MAC B MAC C MAC D 网桥网桥 端口端口 端口端口 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

29、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。 MAC A MAC B MAC C MAC D 网桥网桥 端口端口 端口端口 n网桥采用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采用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。 MAC A MAC B MAC C MAC D 网桥网桥 端口端口 端口端口 转发表转发表n隔

30、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。帧。n根据根据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，如果转发端口等于接收端口，则丢弃，否端口，如果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。 用于转发的端用于转发的端 口号口号 Y X

31、？ NO 把源地址及传送方向添加把源地址及传送方向添加 到站表中，设置定时器到站表中，设置定时器 YES NO 从端口从端口 X 正确地接收到帧正确地接收到帧 通通过端口过端口 Y 转发数据帧转发数据帧 从除端口从除端口 X 以外的所以外的所 有其它端口广播此帧有其它端口广播此帧 YES YES NO 更新传送方向及定时器更新传送方向及定时器 结结 束束 站表中找到帧的站表中找到帧的 目的目的 MAC 地址？地址？ 在站表中找到在站表中找到 帧的源地址？帧的源地址？ 地址学习部分地址学习部分如果从端口如果从端口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

32、着地址为址为Y Y的终端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。转发部分转发部分如果从端口如果从端口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X X所连的冲突域，则从端口所连的冲突域，则从端口X X发送发送该该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

33、为D D的项，的项，广播该广播该MACMAC帧。帧。n所有终端全部发送了所有终端全部发送了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，仍然存在冲当网桥每一个端口只连接一个终端时，仍然存在冲突域，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。这种情连一个终端，终端和网桥端口全双工通信。这种情况下，网桥

34、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。n通过无数网桥互连无数冲突域，可以使以太网最通过无数网桥互连无数冲突域，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

35、：层对象：MACMAC帧，帧，所以是链路层设备。所以是链路层设备。n无中继传输距离是指没有中继器的情况下信号的传播距离；无中继传输距离是指没有中继器的情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如果冲突域直径小于传输媒体的信号无中继传输距离，对于如果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；无中继传输距离无中继传输距离MINMIN冲突域直径，媒体无中

36、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除冲突域，使得无中继传输距离只和全双工通信由于可以消除冲突域，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。n透明是指某种物质存在，但感觉不到；透明是指某种物质存在，但感觉不到；n透明网桥是指终端发送接收透明网桥是指终端发送接收MACMAC帧过程中帧过程中感觉不到网桥存在。感觉不到网桥存在。 1 2 3 1 2 3 1 2 4 4 1 2 3 A B C D E F MAC A MAC B MAC C MAC D MAC E MAC F 终端终端AA终端终端D D转发过程转发过程 MAC

37、A 1MAC A 1MAC A 4 1 2 3 1 2 3 1 2 4 4 1 2 3 A B C D E F MAC A MAC B MAC C MAC D MAC E MAC F 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 E4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n直通转发方式直通转发方式 交换机接收到MAC帧目的地址字段后开始转发过程n碎片避免转发方式碎片避免转发方式 交换机接收到MAC帧64B后开始转发过程n存储转发方式存储转发方式 交换机完整接收MAC帧且确定MAC帧无错

38、后开始转发过程三种转发方式比较三种转发方式比较n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；n碎片避免转发方式碎片避免转发方式 避免碎片转发，比较低时延，无检错功能；避免碎片转发，比较低时延，无检错功能；n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。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。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

39、网数据报分组交换网络。以太网数据报分组交换网络。n输入端口向管理器发送输入端口向管理器发送MACMAC帧传输请求；帧传输请求；n管理器确定数据总线使用者；管理器确定数据总线使用者；n数据总线使用者通过数据总线发送数据总线使用者通过数据总线发送MACMAC帧帧和控制信息；和控制信息；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帧。帧。n输入端口向管理器发送输入端口向管理器发送MAC帧传输请求；帧传输请求；n管理器确定数据总线使用者；管理器确定数据总线使用者；n数据总线使用者通过数据总线发送控制信息；数据总线使用者通过数据总线发送控制信息；n管理器确

40、定输出端口，建立交换矩阵输入端口与管理器确定输出端口，建立交换矩阵输入端口与输出端口之间通路；输出端口之间通路；n输入端口通过交换矩阵输入端口与输出端口之间输入端口通过交换矩阵输入端口与输出端口之间的通路向输出端口传输的通路向输出端口传输MAC帧；帧；n输出端口向终端传输输出端口向终端传输MAC帧。帧。OSIOSI功能划分功能划分n链路层或直接通过全双工信道传输链路层或直接通过全双工信道传输MACMAC帧，或通过帧，或通过CSMA/CDCSMA/CD和和广播信道传输广播信道传输MACMAC帧；帧；n网络层通过地址学习建立转发表，通过转发表转发网络层通过地址学习建立转发表，通过转发表转发MACM

41、AC帧。帧。TCP/IPTCP/IP体系结构中体系结构中n物理层信号传输过程；物理层信号传输过程；n链路层同一传输网络两个端点之间的传链路层同一传输网络两个端点之间的传输过程；输过程；n网际层网际层IPIP分组端到端传输过程。分组端到端传输过程。n为了与人们习惯一致，网际层也称为网络为了与人们习惯一致，网际层也称为网络层。层。n10Mb/s以太网标准n10BASE5n10BASE2n10BASETn100Mb/s以太网标准n100BASE-TXn100BASE-FXn1Gb/s以太网标准n1000BASE-Tn1000BASE-SXn1000BASE-LXn10Gb/s以太网标准n10GBASE-LRn10GBASE-ER以太网标准主要由传输速率和传输媒体决定。以太网标准主要由传输速率和传输媒体决定。n传输速率：传输速率