局域网组网技术分析

MAC 子层的功能
• 对高层数据进行封帧、解帧 • 比特差错控制 • 实现和维护MAC 协议 • 寻址 Vendor Code Serial Number 24 bits
24 bits
在网络设备出厂时MAC 地址被烧在ROM 里面
地址解析协议(Address Resolution Protocol)
Ethernet/Fast Ethernet/Giga Ethernet
10 BaseT
10 BaseF
10 Base2 10 Base5 100 BaseT 100 BaseF 1000 BaseSx 1000 BaseLx
广播型多点访问网络
A B C D
对于A 点发出的广播数据包，B、C、D等各点都 会接收并进行处理；对于A 向D 发送的点到点的 数据包，B和C 点接收到之后将在数据链路层以 下把其丢弃，只有D 会对数据包进行接收和处理。
?1998, Cisco Systems, Inc.
ATM 交换机要求
Connection set-up performance (calls per second)
Private Network-to-Node Interface (PNNI)
Additional congestion control mechanism
LANE 2.0
LANE 2.0 增加了LE 服务冗余性能，从而增强了 LANE环境的健壮性能
Data Direct VCC
LANE 1.0 的局限性
无LANE服务冗余 每个ELAN只有一个LECS、LES和BUS 有限的伸缩性能: 无 QoS(只有UBR) 无 ABR 支持 在一个单一VC上无法多路复用多个数据流 无特定的多点广播功能 (组)
扩展局域网仿真网络
LANE 设计事宜源自文库
广播域大小 LANE BUS 性能 LANE VC 消耗
其它的MPOA 目的
将转发功能与路由计算功能分开 好处：低成本的L2/L3转发器与局域网交换机中完整的路由器 要求附接遗留设备的主机不发生变化 利用/融合其它工作组（如 LANE, IETF, IEEE)的工作
支持VLAN 间直通式通信的 MPOA
2. L3 Cut-through 1. Initially Packets Forwarding Info Given Routed Between to Edge Devices Emulated LANs (VLANs)
广播风暴问题的解决：隔离广播域
普通广播消息 未知目标地址的消息
普通广播消息 未知目标地址的消息
虚拟网 1 虚拟网 2
划分虚拟网(VLAN)
802.1Q标记方案
6 Destination Address 6 Source Address 3 User Priority 1 CFI
2
EtherType = TPID 2 Tag Control Information 2 MAC Length/Type 42 150 0 4 MAC DATA PAD FCS
多点访问技术
• 随机接入：ALOHA • 受控接入 集中式控制方式：轮询 分散式控制方式：令牌
随机接入技术：ALOHA
1
2
3 4
随机接入技术：ALOHA
吞吐量S
0.184
S＝G×e
-2G
0.5
网络负载G
纯ALOHA 吞吐量的技术曲线
802.3 规定的无效帧
前同步码 目的地址 源地址 数据长度 LLC 帧(数据)
主机 A
ARP 广播请求 (主机Z 的MAC 地址？)
主机 Z
ARP 应答(至主机A) (这是主机Z 的 MAC 地址)
主机 B
本地网中地址解析协议 (ARP) 的运作过程
非本地网中地址解析协议 (ARP) 的运作过程
(缺省网关设为路由器的端口)
主机 A
路由器 X
ARP 广播请求 (缺省网关 的MAC 地址？)
ARP 应答(至主机A) (这是缺省网关 的 MAC 地址)
主机 B
非本地网中地址解析协议 (ARP) 的运作过程
(缺省网关设为本机)
主机 A
ARP 广播请求 (主机Z 的MAC 地址？)
路由器 X (proxy arp server)
(检查自己的路由 表中有无 到达Z 的网络)
ARP 应答(至主机A) (这是路由器X 的 MAC 地址)
主机 B
组建LAN 常用的组网技术
• FDDI • ATM • Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet
FDDI 网络结构组成
Dual-Homed
DAC
DAC
DAS
SAS
DAS:Dual Attachment Stations SAS:Single-Attachment Stations DAC:Dual Attachment Concentrator
Query for L3 Cut-through Information
3. Inter-VLAN Traffic via Resultant Direct cut-through Connection
Use This L3 Cut-through for Red to Blue
47
0103_08F9_c1 NW98_Asia_820
• 可互联不同类型的局域网
透明网桥的工作原理
在端口x上收到无差错的帧 在站表中找到目的站？ 是 是 丢弃此帧 方向为端口x？ 否 向正确的方向转发此帧
否
向除x 之外的所有端 口转发此帧
源站在站表中？ 是 更新方向和定时器
否
将源站加入站表中， 置定时器
兜圈子问题的解决：Spanning Tree Protocol
LAN Emulation Clients
LANE 1.0 回顾 (LEC VCCs)
Control Direct VCC Control Distribute PMP VCC
LECS
LES
BUS
Configuration Direct VCC
Multicast Send VCC
LEC
LEC
Ethernet
VLAN1
VLAN2
以太局域网中的其他技术
• 全双工(Full_duplex)以太网
• Fast Ethernet Channel(CISCO)
• Gigabit Channel(LUCENT)
局域网仿真 (LANE)
ATM Network
Emulated LAN (ELAN) Segment
对高层隐藏了ATM 让 ATM 看起来象以太网/令牌环网 NIC, 局域网交换机和ATM路由器都 支持LANE
VID (VLAN ID) ?2 bits
用于: • IEEE 802.3ac • IEEE 802.1Q • IEEE 802.1p
划分跨越主干的虚拟网
在快速以太网上通过ISL/VLT/802.1Q 实现 在FDDI 上通过802.10 实现 在ATM 上通过LANE 实现
巧妙使用多个生成树提高效率
LLC MAC Media Access Control
Physical
MAC Frame 802.2 LLC
Packet
与具体媒质有关的功能都集中在MAC 子层
LLC 子层的主要功能
•建立和释放数据链路层的逻辑连接
•提供与高层的接口(Service Access Point)
•差错控制
•给帧加上序号 局域网对LLC 子层是透明的，只有下到MAC 子 层才能看见所连接的是什么标准的局域网(总线网、 或令牌环网
802.3 802.4 802.5 CSMA/CD 令牌总线 令牌环 MAC MAC MAC
Physical Physical Physical
Physical (bits,signals, clocking)
LAN 数据链路层的子层
Logical Link Control
Network
Data Link
FCS
802.3 MAC 帧
• 帧长与数据长度字段不一致
• 帧长不是整数个字节
• 用收到的帧校验序列FCS 检测到帧有差错
• 帧长小于规定的最小值(64 or 512 bytes)
使用网桥来隔离冲突域
Token Ring
使用网桥(交换机)的好处
• 隔离冲突域、改善性能
• 扩大了物理范围 • 增加了工作站的最大数目
LANE 服务基本原理
LAN Emulation Services
LANE Config Server (LECS) LANE Server (LES) Broadcast and Unknown Server (BUS) Initialization
Address Resolution Data Flooding
LANE 2.0 增加了支持 ABR, QoS 级和信息流多路复用的性能
LANE 2.0 提供了特别多点广播服务，从而具有更 好的多点广播管理功能和可伸缩性能 在已经取得成功和比较成熟的 LANE 1.0 标准基础 之上，开发出了LANE2.0
MPOA 的目的
让 L3 协议利用 ATM
设备间的直接VC，而不必总是通过路由器传输VLAN间和子 网的通信 访问ATM QoS；L3至ATM QoS的集成
局域网(LAN)组网技术
Local-Area Networks
• 工作在一个相对有限的地理范围内 • 网络内具有高带宽的传输媒质并支持多点访问 • 网络一般处于私用的管理之下
• 对本地业务提供full-time 的支持
• 根据定义，LAN 互联一些地理上邻接的设备
IEEE 802 标准
Data Link (frames) 802.2 LLC Ethernet