计算机网络课件第十三讲 以太网高速

3. 快速以太网与普通以太网的共同点与区别是 什么？ 什么？ 答：快速以太网保留着传统以太网的所有 特征，包括相同的数据帧格式、 特征，包括相同的数据帧格式、介质访问控制 方法与组网方法。快速以太网将传输速率从普 方法与组网方法。 通以太网10Mbps提高到 提高到100Mbps，将每个比特 通以太网 提高到 ， 的发送时间由100ns降低到 降低到10ns。 的发送时间由 降低到 。
源节点 高速缓存 数据帧
交换机
端口－ 端口－地址表
高速缓存
目标节点
特点：误码率低，数据传输时延大。 特点：误码率低，数据传输时延大。
b. 直通交换方式 直通交换方式(Cuthrough)
源节点
交换机
端口－ 端口－地址表
目标节点
特点：误码率高，数据传输时延小。 特点：误码率高，数据传输时延小。 c. 无碎片直通交换方式(Modified Cutthrough) 无碎片直通交换方式
交换机
交换机
总线
5.4.2 局域网交换机 1. 局域网交换机工作原理 交换机检测从端口接收的数据帧中的源地址和目 标地址，根据“端口号/MAC地址映射表” 标地址，根据“端口号/MAC地址映射表”找出对应帧 /MAC地址映射表 的输出端口，从而实现端口之间数据直接传输，并可 的输出端口，从而实现端口之间数据直接传输， 在交换机多个端口之间进行并发数据传输。 在交换机多个端口之间进行并发数据传输。
（2）环型拓扑结构中的结点通过网卡，使用点 点线路连 ）环型拓扑结构中的结点通过网卡，使用点-点线路连 接构成闭合的环型。 接构成闭合的环型。环中数据沿着一个方向绕环逐站 传输。环型拓扑中的多个结点共享一条环通路， 传输。环型拓扑中的多个结点共享一条环通路，要确 定环中结点何时可以插入传送数据帧， 定环中结点何时可以插入传送数据帧，同样需要解决 介质访问控制的问题。 介质访问控制的问题。 （3）星型结构往往包含了逻辑结构和物理结构，逻辑结 ）星型结构往往包含了逻辑结构和物理结构， 构是指局域网的结点间相互关系， 构是指局域网的结点间相互关系，而物理结构是指局 域网的外部连接形式。逻辑结构属于总线型与环型的 域网的外部连接形式。 局域网，在物理结构上可以看成星型的， 局域网，在物理结构上可以看成星型的，最典型的是 总线型的以太网和环型的令牌环网。 总线型的以太网和环型的令牌环网。
为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾，人们提出了 为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾， 以下几种解决方法： 以下几种解决方法： （1）提高局域网的数据传输速率，将传输速率从 ）提高局域网的数据传输速率，将传输速率从10Mbps提 提 高到100Mbps甚至 甚至1Gbps，这种方法不改变局域网的介质访 高到 甚至 ， 问控制方法。 问控制方法。 2）将大型局域网划分成多个用网桥或路由器互联的子网。 （2）将大型局域网划分成多个用网桥或路由器互联的子网。 通过减少每个子网内部结点数N的方法 的方法， 通过减少每个子网内部结点数 的方法，使每个子网的网络 性能得到改善，这种方法不改变局域网的介质访问控制方 性能得到改善， 法。 （3）将局域网从共享介质方式改为交换方式，从根本上改 ）将局域网从共享介质方式改为交换方式， 变了局域网的介质访问控制方法。 变了局域网的介质访问控制方法。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 是局域网交换机， 建立多个并发连接。 建立多个并发连接。
源节点 差错检测
交换机
目标节点
数据帧
端口－ 端口－地址表
特点：误码率较低，数据传输时延较小。 特点：误码率较低，数据传输时延较小。
3.交换机的分类 交换机的分类 （1）按交换机端口支持的传输速率 ） 10Mb/s； 100Mb/s； 1000Mb/s； 10/100Mb/s； ； ； ； ； （2）按机型架构形式 ）
（2）缩短传输距离 ）
集集集 交换机 最最100 m
几公里
几百米
（3）改变编码方法 ）
100Base－T －
5.4 交换式局域网 5.4.1 交换式局域网的工作原理 交换机可以在连接发送节点的端口和 连接接收节点的端口之间建立数据通道， 连接接收节点的端口之间建立数据通道， 实现收发节点之间的数据直接传送。 实现收发节点之间的数据直接传送。
4. 交换式局域网与共享介质局域网有什么区别？ 交换式局域网与共享介质局域网有什么区别？ 答：对于传统的共享介质以太网来说，当连接到集 对于传统的共享介质以太网来说， 线器中的一个结点发送数据时， 线器中的一个结点发送数据时，它将用广播方式将数 据传送到集线器的每个端口。 据传送到集线器的每个端口。交换式局域网从根本上 改变了共享介质的工作方式， 改变了共享介质的工作方式，通过局域网交换机建立 交换机端口结点之间的多个并发连接， 交换机端口结点之间的多个并发连接，可以实现多结 点之间数据的并发传输。 点之间数据的并发传输。
交换式局域网的主要特点： 交换式局域网的主要特点： 独占传输通道，独占带宽， (1) 独占传输通道，独占带宽，网络的总带宽为 各个交换端口带宽之和。 各个交换端口带宽之和。 网络的利用率高。 (2) 网络的利用率高。 （3）可以构造“虚拟网络”。 ）可以构造“虚拟网络”
虚拟局域网VLAN 5.5 虚拟局域网VLAN (Virtual LAN) 5.5.1 虚拟局域网的基本概念 VLAN是一种基于软件的将网络逻辑地划分为子 网络的方法，这些逻辑的子网络独立于真实的物理 网络拓扑结构。
三、问答题： 问答题： 1. 局域网拓扑结构主要分为哪三类？它们各有什么特点？ 局域网拓扑结构主要分为哪三类？它们各有什么特点？ 2. 网络规模扩大与节点增多为什么会影响网络性能？为了 网络规模扩大与节点增多为什么会影响网络性能？ 解决以网络规模与网络性能之间的矛盾， 解决以网络规模与网络性能之间的矛盾，针对传统的共享 介质局域网的缺陷， 介质局域网的缺陷，人们提出了哪些改善局域网性能的方 案？ 3. 快速以太网与普通以太网的共同点与区别是什么？ 快速以太网与普通以太网的共同点与区别是什么？ 4. 交换式局域网与共享介质局域网有什么区别？ 交换式局域网与共享介质局域网有什么区别？ 5. 说明局域网交换机的基本工作原理。 说明局域网交换机的基本工作原理。 6. 简述虚拟局域网的基本概念。 简述虚拟局域网的基本概念。
二、填空题： 填空题：
1.为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾， 1.为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾，一种方法是提高 为了克服网络规模与网络性能之间的矛盾 局域网的（ ），这种方法促进了 局域网的（ 数据传输速率 ），这种方法促进了 技术的发展。 （ 高速局域网 ）技术的发展。 快速以太网的传输速率比普通以太网快（ 2. 快速以太网的传输速率比普通以太网快（ 10 ）倍，它 的数据传输速率可以达到（ 的数据传输速率可以达到（ 100Mbp/s ）。 快速以太网与普通以太网具有相同的（ 3. 快速以太网与普通以太网具有相同的（ 数据帧格式 ）、 （ 介质访问控制方法 ）和（ 组网方法 ）。 4.交换式局域网从根本上改变了传统局域网的 交换式局域网从根本上改变了传统局域网的（ 4.交换式局域网从根本上改变了传统局域网的（ 共享介质的） 工作方式。 工作方式。 5.交换式局域网的核心设备是局域网（ ），它可以 5.交换式局域网的核心设备是局域网（ 交换机 ），它可以 交换式局域网的核心设备是局域网 在多个端口之间同时建立多个（ 在多个端口之间同时建立多个（ 并发连接 ）。 6.虚拟网络通过 虚拟网络通过（ 6.虚拟网络通过（ 软件方式 ）来实现逻辑工作组的划分与管 逻辑工作组的节点组成不受（ 的限制。 理，逻辑工作组的节点组成不受（ 物理位置 ）的限制。
3. 虚拟局域网与传统局域网的主要区别表现在（ A ）方面。 虚拟局域网与传统局域网的主要区别表现在（ 方面。 B.网络功能 网络功能 4. 交换式局域网增加带宽的方法是在交换机的多个端口之间建 立（ C ）。 A.数据连接 B.物理连接 C.并发连接 D.会话连接 数据连接 物理连接 并发连接 会话连接第5章局 域 技 术5.3 高速以太网
5.3.1 快速以太网
5.4 交换式局域网
5.4.1 交换式局域网的工作原理
5.5 虚拟局域网 课堂练习
5.3 高速以太网 5.3.1 快速以太网
100Mb/s网卡 网卡
局域网
电电 双绞线
（1）降低发送时间 ）
集集集 交换机
100ns
10ns
最最100 m
1. 局域网拓扑结构主要分为哪三类？它们各有什么特点？ 局域网拓扑结构主要分为哪三类？它们各有什么特点？ 答：局域网在网络拓扑结构上主要分为总线型、环型与 局域网在网络拓扑结构上主要分为总线型、 星型结构3种 星型结构 种。 （1）总线型局域网的介质访问控制方法采用共享介质方 ） 总线型拓扑结构的优点是：结构简单，实现容易， 式。总线型拓扑结构的优点是：结构简单，实现容易， 易于扩展，可靠性较好。 易于扩展，可靠性较好。由于总线作为公共传输介质 为多个结点共享， 为多个结点共享，就是可能同时有多个结点发送数据 而引起冲突， 而引起冲突，因此要解决多个结点访问总线的介质访 问控制问题。 问控制问题。
2.网络规模扩大与节点增多为什么会影响网络性能？为了 网络规模扩大与节点增多为什么会影响网络性能？ 网络规模扩大与节点增多为什么会影响网络性能 解决以网络规模与网络性能之间的矛盾， 解决以网络规模与网络性能之间的矛盾，针对传统的共享 介质局域网的缺陷， 介质局域网的缺陷，人们提出了哪些改善局域网性能的方 案？ 答：传统的局域网技术建立在共享介质的基础上，网 传统的局域网技术建立在共享介质的基础上， 中所有结点共享一条公共通信传输介质。 中所有结点共享一条公共通信传输介质。如果局域网中共 个结点， 有N个结点，则每个结点平均能分到的带宽为“总带宽 个结点 则每个结点平均能分到的带宽为“总带宽/N”。 。 随着局域网规模扩大与结点数不断增加， 随着局域网规模扩大与结点数不断增加，每个结点平均能 分到的带宽将越来越少。 分到的带宽将越来越少。当网络结点数增多与网络负荷加 重时，冲突和重发现象将大量发生， 重时，冲突和重发现象将大量发生，网络效率与服务质量 将会急剧下降。因此， 将会急剧下降。因此，网络规模扩大与节点增多会影响网 络性能。 络性能。
VLAN
一、选择题： 选择题： A. 路由器
课题练习
B. 集线器 C. 中继器 D. 交换机
1. 交换式局域网的核心设备是（ D ）。 交换式局域网的核心设备是（ 2. 在采用（ C ）帧转发方式的交换机中，交换机只要接收并 在采用（ 帧转发方式的交换机中， 检测到目的地址字段，不对帧进行检测就直接将它转发出去。 检测到目的地址字段，不对帧进行检测就直接将它转发出去。 A.存储转发式 存储转发式 C.直通交换方式 直通交换方式 A.组网方面 组网方面 B.静态交换方式 静态交换方式 D.无碎片直通交换方式 无碎片直通交换方式 C.网络操作 网络操作 D.网络拓扑 网络拓扑
避免共享方式 中的冲突
交换机
特点：每个节点独占带宽； 特点：每个节点独占带宽； 可对网段进行隔离。 可对网段进行隔离。
2. 以太网交换机的交换方式 （1）静态交换方式 ） 端口之间的通路固定不变。 端口之间的通路固定不变。 （2）动态交换方式 ） 端口之间的通路是动态变化的。 端口之间的通路是动态变化的。 a. 存储转发式 存储转发式(Store and Forword)
5. 说明局域网交换机的基本工作原理。 说明局域网交换机的基本工作原理。 答：交换式局域网的核心设备是局域网交换机，它 交换式局域网的核心设备是局域网交换机， 可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。 可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。局域网 交换机的“端口号/MAC地址映射表”根据端口号与结 地址映射表” 交换机的“端口号 地址映射表 地址的对应关系建立。 点MAC地址的对应关系建立。如果一个结点与另一个 地址的对应关系建立 结点同时要发送数据， 结点同时要发送数据，就可以分别在以太网帧的目的 地址字段中填上该帧的目的地址。交换机根据“ 地址字段中填上该帧的目的地址。交换机根据“端口 地址映射表” 号/MAC地址映射表”找出对应帧目的地址的输出端口， 地址映射表 找出对应帧目的地址的输出端口， 这种端口之间的连接可以根据需要同时建立多条。 这种端口之间的连接可以根据需要同时建立多条。