计算机网络08讲

13.5扩展的局域网冲突域和广播域冲突域（物理分段）：连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合。广播域：接收同样广播消息的节点的集合2传统以太网的冲突域和广播域

3中继器（Repeater）

中继器（Repeater）作为一个实际产品出现主要有两个原因：1、扩展网络距离，将衰减信号经过再生。2、实现粗同轴电缆以太网和细同轴电缆以太网的互连。中继器虽然可以延长信号传输的距离、实现两个网段的互连。但并没有增加网络的可用带宽。两个网段经过中继器连接后构成了一个单个的冲突域和广播域。

3.5.1在物理层扩展局域网45-4-3-2-1中继规则：局域网最多可有5个网段全信道上最多可连接4个中继器5个网段中最多有3个网段上可连接站点有两个网段只用来扩展网络而不能连接任何站点，其目的是减少竞争站点的个数，减少发生冲突的概率由此组成一个共享以太网，网上总站数应小于1024个，全长小于500m或2.5Km。53.5.1在物理层扩展局域网（续）集线器集线器集线器三个独立的碰撞域（a）三个独立的局域网集线器集线器集线器集线器一个更大的碰撞域中心集线器（b）一个扩展的局域网图4-18用多个集线器连成更大的局域网6集线器实际上相当于多端口的中继器。

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级联和堆叠

堆叠(Stack)和级联(Uplink)是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。它们的主要目的是增加端口密度。但它们的实现方法是不同的。级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间，集线器之间，或交换机与集线器之间完成。堆叠只有在自己厂家的设备之间，且此设备必须具有堆叠功能才可实现。堆叠需要专用的堆叠模块和堆叠线缆，而这些设备可能需要单独购买。

8级联和堆叠的优缺点

级联的优点：1）实现简单2）可增加联接距离。级联的缺点：1）级联的设备逻辑上是独立的，如果想要网管这些设备，必须依次连接到每个设备2）多个设备级联会产生级联瓶颈3）集线器有层数限制。

堆叠的优点：1）速度快2）配置简单堆叠的缺点:1）实现复杂2）距离限制9菊花链式堆叠和星型堆叠10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的特点113.5.2在数据链路层扩展局域网在数据链路层扩展局域网是使用网桥。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，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口12网桥的内部结构网段A网段B网桥MAC1MAC2MAC3MAC4MAC5MAC612站地址端口MAC11MAC21MAC31MAC42MAC52MAC62

端口管理软件

网桥协议实体缓存端口2端口112站表13目前使用得最多的网桥是透明网桥(transparentbridge)。“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，因为网桥对各站来说是看不见的。透明网桥是一种即插即用设备，其标准是IEEE802.1D。

2.透明网桥14(1)从端口x收到无差错的帧（如有差错即丢弃），在转发表中查找目的站MAC地址。(2)如有，则查找出到此MAC地址应当走的端口d，然后进行(3)，否则转到(5)。(3)如到这个MAC地址去的端口d=x，则丢弃此帧（因为这表示不需要经过网桥进行转发）。否则从端口d转发此帧。(4)转到(6)。(5)向网桥除x以外的所有端口转发此帧（这样做可保证找到目的站）。(6)如源站不在转发表中，则将源站MAC地址加入到转发表，登记该帧进入网桥的端口号，设置计时器。然后转到(8)。如源站在转发表中，则执行(7)。(7)更新计时器。(8)等待新的数据帧。转到(1)。网桥应当按照以下算法

处理收到的帧和建立转发表15站地址：登记收到的帧的源MAC地址。端口：登记收到的帧进入该网桥的端口号。时间：登记收到的帧进入该网桥的时间。转发表中的MAC地址是根据源MAC地址写入的，但在进行转发时是将此MAC地址当作目的地址。如果网桥现在能够从端口x收到从源地址A发来的帧，那么以后就可以从端口x将帧转发到目的地址A。

网桥在转发表中

登记以下三个信息16这是为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。透明网桥使用了支撑树算法局域网2局域网1网桥2网桥1

AFF2④F1③不停地兜圈子①②A发出的帧⑤网桥1转发的帧⑥网桥2转发的帧网络资源白白消耗了17每隔几秒钟每一个网桥要广播其标识号(由生产网桥的厂家设定的一个惟一的序号)和它所知道的其他所有在网上的网桥。支撑树算法选择一个网桥作为支撑树的根(例如，选择一个最小序号的网桥)，然后以最短路径为依据，找到树上的每一个结点。当互连局域网的数目非常大时，支撑树的算法很花费时间。这时可将大的互连网划分为多个较小的互连网，然后得出多个支撑树。支撑树的得出18生成树协议STP19生成树协议生成树协议概述生成树协议（spanning-treeprotocol）由IEEE802.1d标准定义生成树协议的作用是为了提供冗余链路，解决网络环路问题生成树协议通过SPA（生成树算法）生成一个没有环路的网络，当主要链路出现故障时，能够自动切换到备份链路，保证网络的正常通信20BPDU(网桥协议数据单元）ForwardDelayHelloTimeMaximumTimeMessageAgePortIDBridgeIDCostofPathRootIDFlagsMessageTypeVersionProtocolID

RootID:由2字节优先级和6字节MAC组成CostofPath：路径开销是从Switch到RootBridge的方向叠加的MaximumTime:当一段时间未收到任何BPDU，生存期达到MaxAge时，网桥则认为该端口连接的链路发生故障。默认20秒HelloTime:发送BPDU的周期,默认2秒PortID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口ID组成ForwardDelay：BPDU全网传输延迟,默认15秒21生成树协议避免环路switchAswitchCswitchBA为根交换机交换网络中所有交换机共同选举一台设备为根交换机（RootBridge）22生成树协议避免环路（续）switchAswitchCswitchBA为根交换机所有非根交换机选择一条到达根交换机的最短路径此为最短路径此为最短路径23生成树协议避免环路（续）switchAswitchCswitchBA为根交换机所有非根交换机产生一个到达根交换机的端口—根端口（RootPort）根端口24生成树协议避免环路（续）switchAswitchCswitchB每个LAN都会选择一台设备为指定交换机，通过该设备的端口连接到根，该端口为指定端口（Designatedport）指定端口A为根交换机根端口25生成树协议避免环路（续）switchAswitchCswitchBA为根交换机

将交换网络中所有设备的根端口(RP)和指定端口（DP）设为转发状态（Forwarding），将其他端口设为阻塞状态（Blocking）RPDP26根交换机的选择根交换机的选择原则：所有交换机首先认为自己是根全网选举BridgeID最小的交换机为根交换机BridgeID：每个交换机唯一的桥ID，由交换机优先级和Mac地址组合而成交换机优先级和Mac地址越小则BridgeID就越小默认优先级为3276827最短路径的选择1、比较开销选择路径比较本交换机到达根交换机路径的开销，选择开销最小的路径带宽IEEE802.1dIEEE802.1t10Mbps1002000000100Mbps192000001000Mbps42000010Gbps1200028

最短路径的选择1001919SwBSwASwCSwDSwE1001938100

假设SwA为根交换机，通过比较开销，选择E->D->A为最短路径29最短路径的选择2、通过BridgeID选择最短路径如果路径开销相同，则比较发送BPDU交换机的BridgeIDMac:00d0f80000f1SwCSwBSwDSwARootBridgeMac:00d0f80000f230最短路径的选择3、比较发送者portID选择最短路径如果发送者BridgeID相同，即同一台交换，则比较发送者交换机的portIDPortID:端口信息由1字节端口优先级和1字节端口ID组成PortID默认优先级为128Mac:00d0f80000f1SwCSwBSwDSwAMac:00d0f80000d1f0/1f0/2RootBridge31最短路径的选择7Mac:00d0f80000f1612SwCSwBSwDSwAHUBMac:00d0f80000d184、比较接收者的PortID如不同链路发送者的BridgeID一致（即同一台交换机），那比较接收者的PortIDRootBridge32生成树协议端口的状态BlockListeninglearningForwarding20秒最大生存时间15秒转发延时15秒转发延时

生成树经过一段时间（默认值是50秒左右）稳定之后，所有端口要么进入转发状态，要么进入阻塞状态。33端口状态生成树端口的四种状态Blocking接收BPDU，不学习MAC地址，不转发数据帧Listening接收BPDU,不学习MAC地址，不转发数据帧，但交换机向其他交换机通告该端口，参与选举根端口或指定端口Learning接收BPDU,学习MAC地址，不转发数据帧Forwarding正常转发数据帧34拓扑变化机制拓扑改变通知消息拓扑改变应答消息拓扑改变消息1325566在一个大中型网络中要等整个网络拓朴稳定为一个树型结构就大约需要50秒，这样的时间是无法忍受的！4ROOT35快速生成树协议RSTP36快速生成树协议概述快速生成树协议RSTP(Rapid

SpannningTreeProtocol)IEEE802.1wRSTP协议在STP协议基础上做了改进，使得收敛速度快得多（最快1秒以内）IEEE802.1w—快速生成树协议37RSTP端口角色和端口状态几种不同的端口角色Rootport具有到根交换机的最短路径的端口Designatedport每个LAN的通过该口连接到根交换机Alternateport根端口的替换口，一旦根端口失效，该口就立刻变为根端口BackupportDesignatedport的备份口，当一个交换机有两个端口都连接在一个LAN上，那么高优先级的端口为Designatedport，低优先级的端口为BackupportUndesignatedport当前不处于活动状态的口，即OperState为down的端口都被分配了这个角色38拓扑变化机制拓扑改变消息3122

整个网络拓朴稳定为一个树型结构大约需要1秒39交换机的管理方式带外管理通过带外对交换机进行管理(PC与交换机直接相连)带内管理通过Telnet对交换机进行远程管理通过Web对交换机进行远程管理通过SNMP工作站对交换机进行远程管理40Console口及配置线缆Console口(RJ45)DB9-DB9线缆Console口(DB9)RJ45-DB9转换器＋反转线缆DB9-RJ45线缆41带外交换机配置连线利用配置线将主机的COM口和交换机的console口相连打开超级终端从开始-〉程序-〉附件-〉通讯-〉超级终端打开超级终端程序配置超级终端为连接命名选择合适的COM口配置正确的参数42TELNET管理交换机在主机DOS命令行下输入：telnetipaddress（交换机管理IP）43TELNET管理交换机续

输入telnet密码和特权密码即可进入到交换机的配置界面44基于WEB的管理

在web页面中输入交换机的管理IP可以进入交换机的web管理页面45基于WEB的管理

在web页面下对交换机进行管理46基于SNMP协议的管理47交换机的基本配置48交换机配置命令模式EXEC模式：用户模式switch>交换机信息的查看，简单测试命令特权模式switch#查看、管理交换机配置信息，测试、调试配置模式：全局配置模式switch(config)#配置交换机的整体参数接口配置模式switch(config-if)#配置交换机的接口参数49交换机配置命令模式进入全局配置模式Switch#configureterminalSwitch(config)#exitSwitch#进入接口配置模式Switch(config)#interface

fastethernet0/1Switch(config-if)#exitSwitch(config)#从子模式下直接返回特权模式Switch(config-if)#endSwitch#50命令行其他功能获得帮助switch#?

switch#show?命令简写全写：switch#configureterminal简写：Switch#config使用历史命令Switch#(向上键)Switch#(向下键)51配置交换机Telnet功能配置远程登陆密码

Switch(config)#enablesecretlevel10ruijie

配置进入特权模式密码Switch(config)#enablesecretlevel150ruijie为交换机配置管理IPSwitch(config)#interface

vlan1Switch(config-if)#noshutdownSwitch(config-if)#ipaddressSwitch(config-if)#end52配置文件的管理保存配置将当前运行的参数保存到flash中用于系统初始化时初始化参数Switch#copyrunning-configstartup-config

Switch#writememorySwitch#write删除配置永久性的删除flash中不需要的文件使用命令deleteflash:config.text

删除当前的配置：在配置命令前加no例：switch(config-if)#noipaddress查看配置文件内容Switch#showconfigure查看保存在FLASH里的配置信息Switch#showrunning-config

查看RAM里当前生效的配置53配置STP、RSTP54生成树协议的配置开启生成树协议Switch(config)#Spanning-tree关闭生成树协议Switch(config)#noSpanning-tree配置生成树协议的类型Switch(config)#Spanning-treemodestp/rstp55生成树协议的配置配置交换机优先级Switch(config)#spanning-treepriority<0-61440>(“0”或“4096”的倍数、共16个、缺省32768)恢复到缺省值Switch(config)#no

spanning-treepriority配置交换机端口的优先级Switch(config)#interface

interface-typeinterface-numberSwitch(config-if)#spanning-treeport-prioritynumber56SpanningTree的缺省配置：关闭STPSTPPriority是32768STPportPriority是128STPportcost根据端口速率自动判断HelloTime2秒Forward-delayTime15秒Max-ageTime20秒可通过spanning-treereset命令让spanningtree参数恢复到缺省配置配置STP、RSTP

57查看生成树协议配置显示生成树状态Switch#showspanning-tree显示端口生成树协议的状态Switch#showspanning-treeinterfacefastethernet<0-2/1-24>58透明网桥容易安装，但网络资源的利用不充分。源路由(sourceroute)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。凡从该源站向该目的站发送的帧的首部，都必须携带源站所确定的这一路由信息。3.源路由网桥59过滤通信量。扩大了物理范围。提高了可靠性。可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太网）的局域网。使用网桥带来的好处60存储转发增加了时延。在MAC子层并没有流量控制功能。具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大。网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。使用网桥带来的缺点61用户层IPMAC站1用户层IPMAC站2物理层网桥1网桥2AB①②③④⑤⑥⑦⑧⑨用户数据IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T①⑨②⑧③④⑥⑦⑤物理层DLRMAC物理层物理层DLRMAC物理层物理层LANLAN两个网桥之间还可使用一段点到点链路62集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。网桥在转发帧之前必须执行CSMA/CD算法。若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。在这一点上网桥的接口很像一个网卡。但网桥却没有网卡。

由于网桥没有网卡，因此网桥并不改变它转发的帧的源地址。

网桥和集线器（或转发器）不同点634.4多端口网桥-交换式以太网

在采用CSMA/CD的以大网中，各个站点共享一条10Mbps的总线，10Mbps的数据传输速率对大部分用户来说是够用的。但是在最近的几年，局域网上的用户数明显增加了。现有局域网的数据传输速率就往往作成为整个系统的瓶颈。

交换式集线器和交换机都能给终端提供独占带宽，都能自动建立、维护站表，并根据站表内容在输入和输出端口间建立交换通路。但交换机提供更多现代网络所要求的功能：信息流优先级、服务分类、虚拟网、远程监测(RMON)、自动流控制、内嵌网络管理代理等。核心交换机更是能提供动态资源预留、三层交换、基于策略管理等高级功能。

64交换式集线器的主要特点是：所有端口平时都不连通。当工作站需要通信时，交换式集线器能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的工作站都能像独占通信介质那样，进行无冲突地传输数据。通信完成用就断开连接。对于普通10Mbps的共享式以太网，若共有N个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽（10Mbps）的N分之一。在使用交换式集线器时，虽然数据率还是10Mbps，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介质的带宽，因此，对于拥有N对端口的交换式集线器，其总容量就是N×10Mbps。这点正是交