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➢集线器与交换机性能之比较 –集线器的每个端口中连接的所有主机均属于同 一个冲突域
–交换机的每个端口中连接的所有主机属于各自 独立的冲突域
➢ 举例：一个10M的Hub，所有的端口共享这10M的 带宽，而一个10M的交换机，则是每个端口单独拥有 10M的带宽
数据链路层互联设备
网桥
交换机
1234
OR 1 2
802.4 分组 传输介质
数据链路层互联设备
➢交换机（Switch） 同传统的网桥一样，交换机也是一种在数据链
路层实现互连的存储转发设备。交换机按每一个包 中的MAC地址相对简单地决策信息转发。
交换机——硬件设备 网桥——软件实现 交换机的优点：交换机转发延迟较小，拥有更 多的端口。
数据链路层互联设备
Segment 2
广播风暴
Server/Host X
Router Y
Segment 1
Switch A
Broadcast
Switch B
• 交换机不断地传播广播
Segment 2
同一个帧多个拷贝
Server/Host X Switch A
Unicast
Router Y
Segment 1 Switch B
D
0260.8c01.4444
• 从A发送数据帧给C • 已知目的地址所在端口，数据帧不会向其它端口转发
广播帧
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC Address Table
E0: 0260.8c01.1111
E2: 0260.8c01.2222 E1: 0260.8c01.3333 E3: 0260.8c01.4444
E3
D
0260.8c01.4444
• 初始的MAC地址表是空的
地址学习
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC Address Table E0: 0260.8c01.1111
E0
E1
E2
E3
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
• 从A发送数据帧给C • 交换机从数据帧的源地址中学习A的MAC地址在E0端口 • 从A到C的数据帧向各个端口转发（除E0端口以外）
➢每个段都有自己的冲突域 ➢所有段都有共同的广播域
数据链路层互联设备
➢冲突域：一个网卡（NIC）的集合，集合中一个 NIC发送的帧可能与该域中其他任何一个NIC发送的 帧发生冲突。
➢广播域：一个网卡（NIC）的集合，集合中一个 NIC发送的广播帧将被该域中所有其他NIC接收。
数据链路层互联设备
Hub
E0
E1
E2
E3
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
• D 发送了一个广播数据帧 • 广播帧会向除了源端口外的所有端口转发
交换机工作原理
交换机工作原理：
–交换机接收一数据帧后，取出源和目MAC地址 ，查MAC地址表，若源、目地址对应同一端口， 则在同一个段上，丢弃该帧，因它不需要交换 ；
交换机如何过滤数据帧
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC Address Table
E0: 0260.8c01.1111 E2: 0260.8c01.2222 E1: 0260.8c01.3333 E3: 0260.8c01.4444
E0
XE1
X
E2
E3
B
0260.8c01.3333
Bridge
Switch
冲突域
1
4
4
广播域
1
1
1
数据链路层互联设备
冲突域
数据链路层互联设备
广播域
交换机的三个功能
• 地址学习 • 传送/过滤 • 避免回路
地址学习
MAC Address Table
A
0260.8c01.1111
E0
C
E2
0260.8c01.2222
B
E1
0260.ห้องสมุดไป่ตู้c01.3333
地址学习
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC Address Table
E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444
E0
E1
B
0260.8c01.3333
E2
E3
D
0260.8c01.4444
• 从D发送数据帧给C • 交换机从数据帧的源地址中学习D的MAC地址在E3端口 • 从D到C的数据帧向各个端口转发（除E3端口以外）
–如果源、目地址对应不同端口，根据MAC地址 表中目地址指示的端口，将帧转发出去；
–如果在MAC地址中未查到相应的端口，除源地 址所在段外，向其余所有端口发送该帧。
冗余的拓扑结构
Server/Host X
Router Y
Segment 1
• 避免由于线路中断所造成的网络瘫痪 • 但是带来的问题
1. 广播风暴 2.同一个帧多个拷贝 3. MAC地址表的不稳定性
数据链路层互联设备
➢网桥（Bridge）的基本特征 –网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、 不同传输介质与不同传输速率的网络； –网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实 现互连的网络之间的通信； –网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相 同的协议； –网桥有利于改善互连网络的性能与安全性。
数据链路层互联设备
Segment 2
• 主机X发送一个数据帧给路由器Y • 所有的交换机尚未学习到路由器Y的 MAC地址
同一个帧多个拷贝
Server/Host X Unicast
Switch A
Unicast Router Y
Segment 1 Unicast
Switch B
Segment 2
• 主机X发送一个数据帧给路由器Y • 所有的交换机尚未学习到路由器Y的 MAC地址 • 路由器Y收到同一数据帧的两个拷贝
网络层 LLC子层 MAC子层 物理层
主机A 主机A
分组 分组 802.3 分组 802.3 分组
Ethernet ...
网桥
Token Ring
结点B
网桥
分组
802.3 分组
802.4 分组
802.3 分组
802.4 分组
主机B 分组 分组
802.4 分组 802.4 分组
802.3 分组 传输介质
Segment 2
广播风暴
Server/Host X Broadcast Switch A
Router Y
Segment 1
Switch B
主机X发送广播
Segment 2
广播风暴
Server/Host X Broadcast Switch A
Router Y
Segment 1
Switch B
主机X发送广播
–交换机的每个端口中连接的所有主机属于各自 独立的冲突域
➢ 举例：一个10M的Hub，所有的端口共享这10M的 带宽，而一个10M的交换机，则是每个端口单独拥有 10M的带宽
数据链路层互联设备
网桥
交换机
1234
OR 1 2
802.4 分组 传输介质
数据链路层互联设备
➢交换机（Switch） 同传统的网桥一样，交换机也是一种在数据链
路层实现互连的存储转发设备。交换机按每一个包 中的MAC地址相对简单地决策信息转发。
交换机——硬件设备 网桥——软件实现 交换机的优点：交换机转发延迟较小，拥有更 多的端口。
数据链路层互联设备
Segment 2
广播风暴
Server/Host X
Router Y
Segment 1
Switch A
Broadcast
Switch B
• 交换机不断地传播广播
Segment 2
同一个帧多个拷贝
Server/Host X Switch A
Unicast
Router Y
Segment 1 Switch B
D
0260.8c01.4444
• 从A发送数据帧给C • 已知目的地址所在端口，数据帧不会向其它端口转发
广播帧
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC Address Table
E0: 0260.8c01.1111
E2: 0260.8c01.2222 E1: 0260.8c01.3333 E3: 0260.8c01.4444
E3
D
0260.8c01.4444
• 初始的MAC地址表是空的
地址学习
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC Address Table E0: 0260.8c01.1111
E0
E1
E2
E3
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
• 从A发送数据帧给C • 交换机从数据帧的源地址中学习A的MAC地址在E0端口 • 从A到C的数据帧向各个端口转发（除E0端口以外）
➢每个段都有自己的冲突域 ➢所有段都有共同的广播域
数据链路层互联设备
➢冲突域：一个网卡（NIC）的集合，集合中一个 NIC发送的帧可能与该域中其他任何一个NIC发送的 帧发生冲突。
➢广播域：一个网卡（NIC）的集合，集合中一个 NIC发送的广播帧将被该域中所有其他NIC接收。
数据链路层互联设备
Hub
E0
E1
E2
E3
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
• D 发送了一个广播数据帧 • 广播帧会向除了源端口外的所有端口转发
交换机工作原理
交换机工作原理：
–交换机接收一数据帧后，取出源和目MAC地址 ，查MAC地址表，若源、目地址对应同一端口， 则在同一个段上，丢弃该帧，因它不需要交换 ；
交换机如何过滤数据帧
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC Address Table
E0: 0260.8c01.1111 E2: 0260.8c01.2222 E1: 0260.8c01.3333 E3: 0260.8c01.4444
E0
XE1
X
E2
E3
B
0260.8c01.3333
Bridge
Switch
冲突域
1
4
4
广播域
1
1
1
数据链路层互联设备
冲突域
数据链路层互联设备
广播域
交换机的三个功能
• 地址学习 • 传送/过滤 • 避免回路
地址学习
MAC Address Table
A
0260.8c01.1111
E0
C
E2
0260.8c01.2222
B
E1
0260.ห้องสมุดไป่ตู้c01.3333
地址学习
A
0260.8c01.1111
C
0260.8c01.2222
MAC Address Table
E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444
E0
E1
B
0260.8c01.3333
E2
E3
D
0260.8c01.4444
• 从D发送数据帧给C • 交换机从数据帧的源地址中学习D的MAC地址在E3端口 • 从D到C的数据帧向各个端口转发（除E3端口以外）
–如果源、目地址对应不同端口，根据MAC地址 表中目地址指示的端口，将帧转发出去；
–如果在MAC地址中未查到相应的端口，除源地 址所在段外，向其余所有端口发送该帧。
冗余的拓扑结构
Server/Host X
Router Y
Segment 1
• 避免由于线路中断所造成的网络瘫痪 • 但是带来的问题
1. 广播风暴 2.同一个帧多个拷贝 3. MAC地址表的不稳定性
数据链路层互联设备
➢网桥（Bridge）的基本特征 –网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、 不同传输介质与不同传输速率的网络； –网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实 现互连的网络之间的通信； –网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相 同的协议； –网桥有利于改善互连网络的性能与安全性。
数据链路层互联设备
Segment 2
• 主机X发送一个数据帧给路由器Y • 所有的交换机尚未学习到路由器Y的 MAC地址
同一个帧多个拷贝
Server/Host X Unicast
Switch A
Unicast Router Y
Segment 1 Unicast
Switch B
Segment 2
• 主机X发送一个数据帧给路由器Y • 所有的交换机尚未学习到路由器Y的 MAC地址 • 路由器Y收到同一数据帧的两个拷贝
网络层 LLC子层 MAC子层 物理层
主机A 主机A
分组 分组 802.3 分组 802.3 分组
Ethernet ...
网桥
Token Ring
结点B
网桥
分组
802.3 分组
802.4 分组
802.3 分组
802.4 分组
主机B 分组 分组
802.4 分组 802.4 分组
802.3 分组 传输介质
Segment 2
广播风暴
Server/Host X Broadcast Switch A
Router Y
Segment 1
Switch B
主机X发送广播
Segment 2
广播风暴
Server/Host X Broadcast Switch A
Router Y
Segment 1
Switch B
主机X发送广播