《局域网交换技术》2第2讲局域网构成

快速转发
无碎片转发
存储转发 21
任务四 熟悉交换式局域网
3、局域网分段
(1) 局域网常见问题及影响
• 冲突域和广播域对网络性能影响很大 冲突：在以太网中，当两个数据帧同时被发到物理传输介质上，并完 全或部分重叠时，就发生了数据冲突。 冲突域：在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。 如图所示中的站点A、B、C都处于同一个冲突域中。
除了泛洪未知单播帧，交换机还会泛洪另外两种类型的帧：广播帧和组播帧。
16
例：交换机的学习、泛洪通信过程
工作站 A 想要将数据发给工作站 D，其操作如下： ① 交换机收到 A 发来的帧，并学习到 A 的地址，将其地址和端口填入 MAC 地 址表； ② 交换机不知目标站接到哪个端口，因此向除了发送站端口外的其他端口泛洪该 数据帧； ③ 工作站 D 的地址与目标地址相同，因此工作站 D 发一个响应帧； ④ 交换机 MAC 地址表中填入 D 的端口及 MAC 地址； ⑤ A与D进行通信
3、局域网协议标准
IEEE802协议模型标准
IEEE802标准将OSI模 型的数据链路层分为逻 辑链路控制（LLC）和 介质访问控制（MAC） 两个子层，以提供数据 链路层与传输介质及布 局无关的理想特性。
5
任务一 熟悉局域网协议标准及结构 4、常见局域网拓扑结构
总线型拓扑
星型拓扑
总线型拓扑结构：是以太网的原形，也是局域网发展的基础。以组网 技术来说，目前已不使用该拓扑结构。 星型拓扑结构：目前局域网中的主流拓扑结构，组网容易，维护便捷， 需要组网设备交换机。
设备 集线器 交换机
路由器
各设备的冲突域、广播域的比较
冲突域 所有端口处于同一冲突域 一个端口一个冲突域
一个端口一个冲突域
广播域 所有端口处于同一广播域 所有端口处于同一广播域（若划分 VLAN，则一个VLAN一个广播域） 一个端口一个广播域
23
任务四 熟悉交换式局域网 3、局域网分段
(2) 用交换机将LAN分段 用P、TELNET、HTTP
SNMP、TFTP、NTP
传输层
TCP
UDP
网络互连层
IP、ICMP、ARP、RARP
网络接入层
以 太 网
令 牌 环 网
802.2 802.3
HDLC、PPP、FRAME-RELAY EIA/TIA-232、449、V.35、V.21
4
任务一 熟悉局域网协议标准及结构
14
任务四 熟悉交换式局域网 •学习
交换机的学习指的是地址学习过程。交换机会记录发送源的源 MAC 地址和源端口，这个过程就是学习过程。交换机只学习单播源地址。
假设工作站 A 欲传输单播帧到工作站 D，交换机从端口 E0 收到这个帧 并查看帧的源 MAC 地址，然后把这个地址和对应端口E0 放进 MAC 地 址表中。
15
任务四 熟悉交换式局域网 •泛洪
当工作站 A 发送帧给 D 的时候，交换机会查看帧的目标 MAC 地址 并看其 MAC 地址表里有没有该条目，但是此时交换机只有 A 的MAC 地址，并没有目标 D 的 MAC 地址，即此时交换机收到的是未知单播 帧，交换机将把未知单播帧从它的所有端口（除了源端口外）发送， 这个过程就叫泛洪。
局域网交换技术
项目一 局域网规划设计(2)
项目任务：
1．熟悉局域网协议标准 2．理解局域网常见拓扑结构及特点 3．理解以太网介质争用方式 4．熟悉交换式局域网
2
任务一 熟悉局域网协议标准及结构 1、OSI参考模型及作用
3
任务一 熟悉局域网协议标准及结构
2、TCP/IP模型及作用
TCP/IP参考模型的层次结构
6
任务二 了解局域网组件及常用设备
1、传输介质
双绞线：最常用，连接到桌面
光纤：主要用于室外建筑屋之间 无线：用于没有布线或不方便布线的场合
2、网卡
双绞线互连方式
互连设备 交换机计算机 路由器（以太网口）计
算机 交换机路由器 交换机交换机
局域网连网必须具备的组件。每 一块网卡有一个唯一的通信地址， 即以太网地址或者称为网卡的物 理地址、MAC地址，它驻留在每 块网卡的ROM芯片里。
11
任务三 理解以太网及协议
4、共享式以太网
• 典型代表：集线器(Hub)网络共享式网络 • 冲突严重：一个Hub网络就是一个冲突域 • 利用CSMA/CD机制来避免冲突 • 只支持半双工
10Mbps
2Mbps
以太网从根本上讲是一种共享机制， 所有用户在给定的LAN中竞争同一个 可用带宽。因此，用集线器组成的共 享式以太网在一个冲突域中，也在同 一个广播域中，是一个具有冲突的广 播网络。
10
任务三 理解以太网及协议
3、以太网组网标准
（1）标准以太网 （2）快速（百兆）以太网
快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。 （3）千兆以太网
千兆以太网技术有两个标准：IEEE802.3z和IEEE802.3ab IEEE802.3z制定了光纤和短程铜线连接方案的标准 IEEE802.3ab制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准。 （4）万兆以太网
交换机对帧处理的5个过程包括： 学习（learning）、泛洪（flooding）、转发 （forwarding）、过滤（filtering）、老化（aging）
有关帧的概念：
单播(Unitcast) ：目标 MAC 地址标记为单一的帧。 广播(Broadcast)：目标 MAC 地址标记为 FFFF.FFFF.FFFF 的帧。 组播(Multicast)：目标 MAC地址为一个子网或组地址的帧。
无碎片(Fragment-free)模式是交换机接收数据帧时，一旦检测到该数据 帧不是冲突碎片(collision fragment)就进行转发操作。
7 bytes 前导码
1 bytes 帧开始
6 bytes 目标地址
6bytes 源地址
2 bytes 长度
Max 1500 bytes
数据
4 bytes 帧校验
18
任务四 熟悉交换式局域网
•老化（或称计时）
当交换机学习到某个源 MAC 地址之后，它会给这个条目打上时 间戳。每当交换机收到来自这个源 MAC 地址的帧之后，这个时间戳 会被更新。当老化计时器(aging timer)超时之后还没有收到来自该 源 MAC 地址的帧，那么这个条目就会从桥接地址表里移除。老化计 时器的默认时间为5分钟，可以人工对其进行修改。
2Mbps 2Mbps 2Mbps
2Mbps
共享带宽
12
任务三 理解以太网及协议 4、共享式以太网
若将集线器级联，组成的网络同在一个更大的冲突域中，也同 在一个更大的广播域中，仍是一个具有冲突的广播网络。
13
任务四 熟悉交换式局域网
1、交换技术的基本原理
“交换”实际上就是指转发数据帧(frame)。在数据通信中，所有的交换设备 (即交换机)执行两个基本的操作： • 交换数据帧：将从输入介质上收到的数据帧转发至相应的输出介质 • 维护交换操作：构造和维护交换地址表
CSMA/CD机制概括：先听后发，边发边听，冲突停止，随机重发
CSMA/CD的优点是方法简单，网络管理容易。缺点是若网络中的用户 较多时，碰撞的机会将增大，整个网络的速度将会变得很慢。当然，这 个问题也可以通过其他方法来解决，比如说，将大的网络划分为几个小 的子网络，然后，再由特定的设备连接起来，从而起到将广播彼此分割 开来的目的。CSMA/CD适合于中小型网络应用。
24
任务四 熟悉交换式局域网 3、局域网分段
(3) 用路由器将LAN分段 路由器能分割广播域， 因为它不转发任何广播 业务流。
25
小结
交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路 层。交换机会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址 和端口对应，形成一张MAC表。在今后的通讯中，发往 该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所 有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播 ，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。
20
任务四 熟悉交换式局域网
2、交换的模式
（1） 快速转发模式 快速转发(Fast-forward)模式是指交换机在接收数据帧时，一旦检测到目
的地址就立即进行转发操作。 （2） 存储转发模式
存储转发(Store-and-forward)模式是指交换机收完整个数据帧，并在 CRC校验通过之后，才能进行转发操作。 （3） 无碎片模式
为什么要移除这个老化的条目？那是因为交换机的内存是有限的。 交换机还使用老化来适应工作站的迁移，交换机将移除迁移走的条目。
19
任务四 熟悉交换式局域网
交换机操作逻辑总结
（1）交换机收到以太网帧； （2）如果目标地址是单播地址，且目标地址存在 MAC 地址表中， 交换机将向对应的端口转发该帧； （3）如果目标地址是单播地址，但目标地址不存在 MAC 地址表中， 交换机向除了收到帧以外的所有端口转发该帧即泛洪该帧； （4）如果目标地址是广播地址，交换机向所有端口转发该帧。
A
B
C
广播：在网络传输中，向所有连通的节点发送消息称为广播。 广播域：传输的网络范围称广播域，即网络中能接收任何节点发出的 广播报文的所有节点的集合
22
任务四 熟悉交换式局域网
3、局域网分段
集线器不能隔离冲突域，因此集线器所有的端口同在一个冲突域。 交换机能隔离冲突域，交换机每个端口一个冲突域。
交换机不能隔离广播域，一个网络中的交换机的所有端口在同一广播域。 路由器能隔离广播域，因此，一个路由器的不同端口处于不同的广播域。
连接方式 直通线 交叉线 直通线 交叉线
7
任务二 了解局域网组件及常用设备
3、常用设备 Hub