第3章 局域网协议与技术2

E0
E1
B：00d0.d001.3333
E2
C：00d0.d001.2222
E3
D：00d0.d001.4444
- 如果Station A发送一个 数据帧给Station C -交换机就从端口E0学习到了station A的MAC地址 -将该帧做 “洪泛（flooding）” 转发。
5. 以太网交换机的工作原理-3
10Base-5、10Base-2
Leabharlann Baidu
分别表示使用粗、细同轴电缆的基带传输模式（基带电缆仅 仅用于数字传输 ）；二者直径大小不同但电气特性相同，其 特性阻抗均为50Ω；均采用总线型拓扑结构；两者单段的最 长距离分别500m和185m。由于相对现在主流的以太网技术而 言，性能太低，所以目前该规范基本上废弃了。
⑴地址学习
MAC 地址表 E0: 00d0.d001.1111 E3: 00d0.d001.4444
A：00d0.d001.1111
E0 E2
E1 E3
B：00d0.d001.3333
C：00d0.d001.2222
D：00d0.d001.4444
- Station D发送一个数据帧给 Station B -交换机从端口E3学习到station D的MAC地址 -将该帧做 “洪泛（flooding）” 转发。
1.物理层规范-3
10Base-T
10Base-T（或者10BaseT）规范使用的是双绞线和星型拓扑结 构，也采用基带传输模式。UTP双绞线的特性阻抗为100Ω， 同样由于相对现在主流的以太网技术而言，性能太低,目前该 规范也基本上废弃了。该规范最开始是采用集线器(HUB)实 现网络连接，当然在交换机出现后，同样可以采用交换机作 为集中连接设备了,这与现在其他的双绞线以太网没什么区别.
⑴地址学习
MAC 地址表
A：00d0.d001.1111
E0 E2
E1 E3
B：00d0.d001.3333
C：00d0.d001.2222
D：00d0.d001.4444
-最开始的地址表是空的
5. 以太网交换机的工作原理-3
⑴地址学习
MAC 地址表 E0: 00d0.d001.1111
A：00d0.d001.1111
IEEE802以太网参考模型中的物理层
3.2.1 传统以太网的连接方法-2
1．物理层规范
⑴ 传输介质：最初的物理层规范定义的传输介质只是粗同 轴电缆，即10BASE5。后来，又根据需要定义了细同轴电缆 (10BASE2)、UTP双绞线(10BASE-T)、光纤(10BASE-F)以 及宽带同轴电缆(10BROAD36)，形成了一个物理层标准系 列，如前图所示。
…
UTP电缆长度≤100 m
…
3.2.2 共享式以太网与交换式以太网
1.交换式以太网的引出
随着个人计算机已从简单的文字处理、 管理信息等应用 发展到分布式计算、 多介质应用， 同时基于Web的 Internet/Intranet广泛应用， 局域网的带宽与性能已不能 满足要求。这些因素促使人们研究高速局域网技术，希望通 过提高局域网的带宽改善局域网的性能， 以适应各种 新的应用环境的要求。为了克服网络规模与网络性能之间的 矛盾， 常采用的方法有： ⑴ 提高Ethernet的数据传输速率。如从10 Mb/s提高到100Mb/s, 甚至提高到1Gb/s，10 Gb/s，但Ethernet帧结构保持不变。 ⑵将共享介质方式改为交换方式。 交换局域网的核心设备 是局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建 立多个并发连接。
①发送功能：向传输介质上发送串行二进制数据位流的能力。 ②接收功能：从传输介质上接收串行二进制数据位流的能力。 ③冲突检测功能：检测传输介质上是否发生发送冲突的能力。 ④监控功能(可选)：在保持接收和冲突检测功能继续有效的同时， 禁止向介质上发送信号。该功能主要用于故障隔离和操作验证等链路管 理上。 ⑤载波监听功能：监听介质上载波活动变化的能力。 ⑥信号质量检测功能：检测介质上信号质量改变的能力。
3.2.2 共享式以太网与交换式以太网-2
2.共享式以太网与交换式以太网的界定

集线器与共享式局域网
由集线器作为中心设备的LAN称为共享式局域网。
交换机与交换式局域网
由交换机作为中心设备的LAN称为交换式局域网。
3.2.2 共享式以太网与交换式以太网-3
3.共享式以太网与交换式以太网的性能差异
共享式以太网
即使用集线器或共用一条总线的以太网,采用了载CSMA/CD 机制来进行传输控制. 共享式以太网存在的主要问题是所有用
户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而 递减。这是因为当信息繁忙时，多个用户都可能同进“争用”
一 个信道，而一个通道在某一时刻只充许一个用户占用，所以大 量的经常处于监测等待状态，致使信号在传送时产生抖动、停 滞或失真，严重影响了网络的性能。
MAC Out MAC1 1 MAC2 2
交换机Switch ：工作在数据链路层
- 按照物理MAC地址
MAC2 IP DATA
MAC2 IP DATA
1.1.1.1 MAC1
1.1.1.2 MAC2
进行数据帧的寻址 转发 - 连接同网段设备 - 交换机的每个端口都 是单独的冲突域 - 交换机隔离了冲突域 1.1.1.3 但没有隔离广播域
第3章
局域网协议与技术
3.1 局域网协议与参考模型
3.2 常规局域网组网技术 3.3 高速局域网组网技术 3.4 虚拟局域网概述 3.5 无线局域网协议与组网
3.2 常规局域网组网技术
3.2.1 传统以太网的连接方法
3.2.2 共享式以太网与交换式以太网
3.2 常规局域网组网技术
3.2.1 传统以太网的连接方法
1.物理层规范-5
⑶ 访问单元接口
访问单元接口(Access Unit Interface，AUI)是物理收发信 令(PhysicaL Signaling，PLS)子层和MAU之间的接口。PLS 子层可以通过AUI选择MAU，去驱动相应的传输介质。也就是 说，通过AUI可使得PLS、MAC、LLC等各层均与传输介质无关， 可以自由地选择所需的传输介质。 在具体实现上，10BASE2和10BASE-T的MAU(收发器)集成 在网卡的内部(称为内部收发器)，PLS与MAU之间通过网卡 内部连线方式的AUI实现连接。10BASE5和10BASE-F的 MAU则是一个独立于网卡的收发器(称为外部收发器)，PLS 与MAU之间则通过一条最长为50 m的AUI电缆实现连接。 AUI电缆是一条单独的4对75 Ω的双绞线，其中1对是电源线 (12 V)，其他3对分别是发送线、接收线和冲突检测线。
2.传统以太网的组网结构-2
10BASE2的组网结构
干线电缆 中 继 器
BNC终端器
BNC T形连接器
细同轴电缆
2.传统以太网的组网结构-3
10BASE5的组网结构
收发器电缆 干线电缆 中 继 器
N系列终端器
收发器
粗同轴电缆
2.传统以太网的组网结构-3
10BASE-T的组网结构
集线器(HUB) UTP电缆长度≤100 m UTP电缆长度≤100 m
PC1
PC2
PC3
广播域冲突域的划分
冲突域：交换机分隔冲突域。同一时刻，两 台不同的设备试图发送数据包，就会产生冲 突，此后两台设备都必须重新发送数据包， 效率不高，集线器环境属于此情况。 广播域：网段上所有设备的集合，这些设备 收听那个网段所有广播，路由器等三层设备 分隔广播域
3.2.2 共享式以太网与交换式以太网-6 4.集线器与交换机的区别
交换式以太网
交换机以太网利用以太网交换机组网，既可以将将计算机直接 连到交换机的端口，那么它将独享该端口提供的带宽；如果计 算机通过以太网连入交换机，那么该以太网上的所有计算机共 享交换机端口提供的带宽。
3.2.2 共享式以太网与交换式以太网-4
4.集线器与交换机的区别
集线器（Hub），在OSI模型中属于物理层。集线器的每一 个端口没有独立带宽，而是所有端口共享总的背板带宽。 交换机（Switch），在OSI模型中属于数据链路层。交换机 是一种基于MAC（网卡的硬件地址）识别、能完成封装转 发数据包功能的网络设备。交换机可以"学习"MAC地址， 并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目 标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地 址到达目的地址。
10Base-F
10Base-F（或者10BaseF）是IEEE 802.3中关于以光纤作为 传输介质的以太网规范，设计该规范的目的主要用于交换机 间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。光纤一般为 多模光纤，采用点到点的链路连接方式 。
1.物理层规范-4
⑵介质访问单元
介质访问单元(Medium Access Unit，MAU)包含了介质 相关接口(Media Dependent Interface，MDI)和物理介质 连接设备(Physical Media Attachment，PMA)两部分。它 是连接传输介质的物理接口，具有物理信号的发送、接收和 冲突检测等功能。各个功能简述如下：
通常把以太网交换机称为二层交换机。
3.2.2 共享式以太网与交换式以太网-5 4.集线器与交换机的区别
集线器Hub ：工作在物理层
- 收到电气信号向 所有端口发送 - 连接同网段设备 - 使用HUB连接 的共享式以太网 中所有站点处于 同一个冲突域和 广播域中
0101101
0101101
0101101
3.2.1 传统以太网的连接方法-4
2．传统以太网的组网结构
组成LAN需要以下5种基本网络构件: 1) PC（工作站、服务器） 2) 传输媒体 3) 网络适配器 4) 网络连接设备 5) 网络操作系统
2.传统以太网的组网结构（续）
网络操作系统
例如Microsoft公司开发的Windows类操作系统，它不仅在 个人操作系统中占有绝对优势，它在网络操作系统中也是 具有非常强劲的力量。这类操作系统配置在整个局域网配 置中是最常见的。但由于它对服务器的硬件要求较高，且 稳定性能不是很高，所以微软的网络操作系统一般只是用 在中低档服务器中，高端服务器通常采用UNIX、Linux或 Solairs等非Windows操作系统。
1.物理层规范-2
10Broad36
10Broad36是IEEE 802.3中唯一针对宽带系统的规范，采用 75Ω的CATV（有线电视网）使用的宽带同轴电缆和总线型 网络拓扑结构， 使用有线电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统被称为 宽带同轴电缆。宽带电缆是CATV系统中使用的标准，它既 可使用频分多路复用的模拟信号发送，也可传输数字信号。 “宽带”这个词来源于电话业，指比4kHz宽的频带。然而 在计算机网络中，“宽带电缆”却指任何使用模拟信号进行 传输的电缆网。 同样由于相对现在主流的以太网技术而言，性能太低，目前 该规范基本上废弃了。单段的最大距离为3600m
1.物理层规范-6
AUI电缆
图 几种以太网的连接方法示意
3.2.1 传统以太网的连接方法-3
计算机通过网卡和局域网进行通信
计算机
CPU
高 速 缓 存
存储器 网络接口卡 （网卡）
至局域网 串行通信
I/O 总线
并行通信
网卡的重要功能：
进行串行/并行转换。 对数据进行缓存。 在计算机的操作系统安装设备驱动程序。 实现以太网协议。
MAC3
3.2.2 共享式以太网与交换式以太网-7
4 .集线器和交换机的区别
100M的10端口集线器
总带宽100M
100M的10端口交换机
总带宽>100M*10*2
人越多越 慢啊
人多也没 啥影响啊
5. 以太网交换机的工作原理
交换机的三个功能

地址学习 转发/过滤数据帧 避免环路
5. 以太网交换机的工作原理-2
10 Mb/s Ethernet是过去广泛使用的一种网络，也是第一个真 正进入应用的10Mb/s标准局域网。在其物理层，定义了多种 传输介质和拓扑结构，形成一个10 Mb/s Ethernet物理层标准 系列，参见下图。
6

因此，传统以太网可使用的传输媒体有五种； 这样，传统以太网就有五种不同的物理层。
5. 以太网交换机的工作原理-4
⑵过滤/转发数据帧_过滤
MAC 地址表 E0: E2: E1: E3: A：00d0.d001.1111 00d0.d001.1111 00d0.d001.2222 00d0.d001.3333 00d0.d001.4444