點(diǎn)擊查看：2015年計(jì)算機(jī)等級(jí)考試三級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)章節(jié)詳解匯總

　　第三章 局域網(wǎng)基礎(chǔ)

　　本單元概覽

　　一、局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的基本概念

　　二、以太網(wǎng)

　　三、高速局域網(wǎng)的工作原理

　　四、交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)

　　五、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)

　　六、局域網(wǎng)互聯(lián)與網(wǎng)橋的工作原理

　　一、局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的基本概念

　　1.決定局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的三要素

　　決定局域網(wǎng)與城域網(wǎng)特點(diǎn)的三要數(shù)：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�、傳輸介質(zhì)、介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法。

　　2. 局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類(lèi)型與特點(diǎn)

　　局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的重要區(qū)別是覆蓋的地理范圍不同，因此其基本通信機(jī)制與廣域網(wǎng)完全不同：局域網(wǎng)采用共享介質(zhì)與交換方式(分為共享介質(zhì)局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng))，廣域網(wǎng)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。

　　局域網(wǎng)在傳輸介質(zhì)、介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法上形成了自己的特點(diǎn)。其主要的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為：總線(xiàn)型、環(huán)型與星型。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)主要采用雙絞線(xiàn)、同軸電纜與光纖等。

　　A.總線(xiàn)拓?fù)洌?/P>

　　介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法：共享介質(zhì)方式。

　　優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、易于擴(kuò)展、可靠性好。

　　特點(diǎn)：所有結(jié)點(diǎn)都通過(guò)網(wǎng)卡連接到公共傳輸介質(zhì)總線(xiàn)上，總線(xiàn)通常采用雙絞線(xiàn)或同軸電纜，所有結(jié)點(diǎn)通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，由于多個(gè)結(jié)點(diǎn)共享介質(zhì)，因此會(huì)有沖突出現(xiàn)，導(dǎo)致傳輸失敗，必須解決介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制問(wèn)題

　　B.環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫墙Y(jié)點(diǎn)間通過(guò)網(wǎng)卡利用點(diǎn)到點(diǎn)線(xiàn)路連接形成閉合的環(huán)型。環(huán)中的數(shù)據(jù)沿著同一個(gè)方向逐站傳輸。環(huán)型結(jié)構(gòu)中，多個(gè)站點(diǎn)共享一條環(huán)通路，為了確定哪個(gè)結(jié)點(diǎn)可以發(fā)送數(shù)據(jù)，同樣需要進(jìn)行介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制。環(huán)型結(jié)構(gòu)通常采用分布式控制方法，環(huán)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)都要執(zhí)行發(fā)送和接收的控制邏輯。

　　C.星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在中心節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)-點(diǎn)線(xiàn)路與中心節(jié)點(diǎn)連接，任何兩節(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

　　3.傳輸介質(zhì)類(lèi)型和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法：

　　局域網(wǎng)介質(zhì)類(lèi)型：同軸電纜、雙絞線(xiàn)、光纖和無(wú)線(xiàn)通道。

　　局域網(wǎng)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法：

　　IEEE802.2標(biāo)準(zhǔn)定義了共享介質(zhì)局域網(wǎng)有以下3類(lèi):

　　帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)(CSMA/CD)----總線(xiàn)網(wǎng)

　　令牌總線(xiàn)(token bus) -------總線(xiàn)網(wǎng)

　　令牌環(huán)(token ring)----------環(huán)型網(wǎng)

　　4. IEEE802參考模型

　　IEEE802(局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì))，專(zhuān)門(mén)從事局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。重點(diǎn)是解決局部范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)組網(wǎng)問(wèn)題。研究者只需要面對(duì)OSI模型中數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，網(wǎng)絡(luò)層及以上高層不屬于局域網(wǎng)協(xié)議的研究范圍。

　　局域網(wǎng)領(lǐng)域中有典型的三種技術(shù)：以太網(wǎng)、令牌總線(xiàn)和令牌環(huán)。

　　數(shù)據(jù)鏈路層的功能復(fù)雜，設(shè)計(jì)者將鏈路層分為兩部分：LLC (邏輯鏈路控制子層)和 MAC(介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制子層)。不同的局域網(wǎng)在LLC中必須使用相同的協(xié)議。LLC子層與傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法無(wú)關(guān)。在MAC子層和物理層中不同局域網(wǎng)可以采用不同協(xié)議。

　　5. IEEE802標(biāo)準(zhǔn)

　　IEEE802標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了局域網(wǎng)中不同層次(數(shù)據(jù)鏈路層和物理層)中的標(biāo)準(zhǔn)。

　　可簡(jiǎn)單分為3類(lèi)：

　　IEEE802.1定義局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)互連。

　　IEEE802.2定義邏輯鏈路控制(LLC)的功能與服務(wù)。

　　IEEE802.3定義CSMA/CD總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)方法與物理層技術(shù)規(guī)范。

　　IEEE802.4定義令牌總線(xiàn)(Token Passing Bus)訪(fǎng)問(wèn)方法與物理層技術(shù)規(guī)范。

　　IEEE802.3定義令牌環(huán)(Token Passing Ring)訪(fǎng)問(wèn)方法與物理層技術(shù)規(guī)范。

　　IEEE802.11定義無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)(MAC層采用CSMA/CD)

　　IEEE802.15定義近距離無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)控制子層與物理層標(biāo)準(zhǔn)

　　IEEE802.16定義寬帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)控制子層與物理層標(biāo)準(zhǔn)

　　二、以太網(wǎng)

　　1.以太網(wǎng)的發(fā)展

　　1976年7月，Bob在ALOHA網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，提出總線(xiàn)型局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)思想，并提出沖突檢測(cè)、載波偵聽(tīng)與隨機(jī)后退延遲算法，將這種局域網(wǎng)命名為以太網(wǎng)(Ethernet)。

　　以太網(wǎng)的核心技術(shù)是：

　　介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法CDMA/CD.這種方法解決了多結(jié)點(diǎn)共享公用總線(xiàn)的問(wèn)題。

　　早期以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)是同軸電纜，后用雙絞線(xiàn)，再后用光纖。

　　2.以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)與工作流程

　　(1)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)送流程

　　沖突：多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)利用總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)接收不正確。

　　總線(xiàn)網(wǎng)沒(méi)有控制中心，如果一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，以廣播方式通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送，每一個(gè)站點(diǎn)都能收到數(shù)據(jù)幀，其它站點(diǎn)也可以同時(shí)發(fā)送，因此沖突不可避免。

　　CSMA/CD發(fā)送流程可簡(jiǎn)單概括為：先聽(tīng)后發(fā)，邊聽(tīng)邊發(fā)，沖突停止，延遲重發(fā)。

　　實(shí)現(xiàn)公共傳輸介質(zhì)的控制策略，需要解決的問(wèn)題是：載波偵聽(tīng)，沖突檢測(cè)，沖突后的處理方法。

　　(a)載波偵聽(tīng)

　　結(jié)點(diǎn)利用總線(xiàn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先偵聽(tīng)總線(xiàn)是否空閑，以太網(wǎng)規(guī)定發(fā)送數(shù)據(jù)采用曼徹斯特編碼。判斷總線(xiàn)是否空閑可以判斷總線(xiàn)上是否有電平跳變。不發(fā)生跳變總線(xiàn)空閑。此時(shí)如果有結(jié)點(diǎn)已準(zhǔn)備好發(fā)送數(shù)據(jù)，可以啟動(dòng)發(fā)送。

　　(b)沖突檢測(cè)方法

　　載波偵聽(tīng)不能完全消除沖突，原因是數(shù)字信號(hào)是以一定的速率傳輸?shù)�。例如：結(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，離他1000m距離的結(jié)點(diǎn)在一定的時(shí)間延遲后才能收到數(shù)據(jù)幀，此時(shí)間段內(nèi)如果B也發(fā)送數(shù)據(jù)，造成沖突。從物理層上看，沖突時(shí)多個(gè)信號(hào)疊加，導(dǎo)致波形不同于任何結(jié)點(diǎn)的波形信號(hào)。

　　解決方案：結(jié)點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)前，先發(fā)送偵聽(tīng)信號(hào)，如果偵聽(tīng)信號(hào)在最大距離傳輸時(shí)間2倍時(shí)，沒(méi)有沖突信號(hào)出現(xiàn)，結(jié)點(diǎn)A肯定取得總線(xiàn)的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)。

　　沖突信號(hào)的延遲時(shí)間=2*D/V。其中：D是結(jié)點(diǎn)到最遠(yuǎn)結(jié)點(diǎn)的距離，V表示信號(hào)傳輸速度，信號(hào)往返的時(shí)間為延遲時(shí)間。

　　進(jìn)行沖突檢測(cè)的方法有兩種：比較法和編碼違例法。

　　比較法：將發(fā)送信號(hào)波形與從總線(xiàn)上接收的信號(hào)比較，如果不同說(shuō)明有沖突。

　　違例編碼法：檢查總線(xiàn)上的波形是否符合曼徹斯特編碼規(guī)則，不符合說(shuō)明有沖突。

　　(c)沖突解決方案

　　發(fā)現(xiàn)沖突，停止發(fā)送如果發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程中檢測(cè)出沖突，為解決信道爭(zhēng)用沖突，發(fā)送結(jié)點(diǎn)停止發(fā)送，隨機(jī)延遲后重發(fā)的流程。

　　隨機(jī)延遲后重發(fā)的第一步：發(fā)送沖突加強(qiáng)信號(hào)，目的是延續(xù)沖突的持續(xù)時(shí)間，使得網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點(diǎn)都能檢測(cè)出沖突的存在，并立即丟棄沖突幀，提高信道利用率。

　　隨機(jī)延遲重發(fā)。以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定每幀的最大重發(fā)次數(shù)不得超過(guò)16次，若超過(guò)則認(rèn)為線(xiàn)路故障。為公平解決信道爭(zhēng)用問(wèn)題，需要確定后退延遲算法。典型的CSMA/CD采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法，退避延遲時(shí)間計(jì)算為：t=2k×R×a 。其中：a是沖突窗口大小，R是隨機(jī)數(shù)，k為沖突次數(shù)，定義k的最大值，一旦k是最大值時(shí)是最后一次發(fā)送。每次的延遲時(shí)間都會(huì)根據(jù)公式求出。

　　以太網(wǎng)中任何結(jié)點(diǎn)都需要通過(guò)CSMA/CD方法爭(zhēng)取總線(xiàn)使用權(quán)，從準(zhǔn)備發(fā)送到成功發(fā)送時(shí)間不確定。因此又稱(chēng)為隨機(jī)爭(zhēng)用介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法。簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)。

　　(2)以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)

　　前導(dǎo)碼(7B)與幀前定界符字段：用于接收同步階段。

　　目的地址與源地址(6B)：分別表示幀的接收節(jié)點(diǎn)地址與發(fā)送節(jié)點(diǎn)的硬件地址。

　　類(lèi)型字段：表示網(wǎng)絡(luò)層使用的協(xié)議類(lèi)型。

　　數(shù)據(jù)字段(46B—15000B)：是高層待發(fā)送的數(shù)據(jù)部分。

　　幀校驗(yàn)字段：采用32位的循環(huán)冗余校驗(yàn)。校驗(yàn)范圍：目的地址、源地址、長(zhǎng)度、LLC數(shù)據(jù)。

　　(3)以太網(wǎng)接收流程

　　如果一個(gè)結(jié)點(diǎn)利用總線(xiàn)成功發(fā)送數(shù)據(jù)，其它結(jié)點(diǎn)都應(yīng)該處于接收狀態(tài)。所有結(jié)點(diǎn)只要不發(fā)送數(shù)據(jù)，就應(yīng)該處于接收狀態(tài)。一個(gè)結(jié)點(diǎn)接收幀，首先判斷幀的長(zhǎng)度。(規(guī)定了最小長(zhǎng)度，若小與最小長(zhǎng)度，沖突，丟棄該幀，結(jié)點(diǎn)重新進(jìn)入接收狀態(tài))。如果沒(méi)有沖突，結(jié)點(diǎn)接收幀后首先檢查幀的目的地址。(目的地址單一地址或組地址或廣播地址，屬于自己則保留，否則丟棄)。地址匹配后確認(rèn)是自己應(yīng)該接收的幀，進(jìn)一步進(jìn)行CRC校驗(yàn)。 如果校驗(yàn)正確，則進(jìn)一步檢測(cè)LLC數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是否正確。出錯(cuò)則報(bào)告”幀長(zhǎng)度錯(cuò)“，否則報(bào)告”成功接收”，進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)。如果檢驗(yàn)出錯(cuò)，首先判斷該幀是否是8為的整數(shù)倍，是，表示沒(méi)有丟失位，則記錄”幀檢驗(yàn)錯(cuò)“，否則報(bào)告”幀位錯(cuò)“，進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)。

　　以太網(wǎng)協(xié)議將接收出錯(cuò)分為3類(lèi)：幀檢驗(yàn)錯(cuò)、幀長(zhǎng)度錯(cuò)與幀位錯(cuò)。

　　3.以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方法

　　每個(gè)站點(diǎn)都可以接收到所有來(lái)自其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù)

　　為決定那個(gè)站點(diǎn)接收，需要尋址機(jī)制來(lái)標(biāo)識(shí)目的站點(diǎn)

　　目的站點(diǎn)將該幀復(fù)制，其他站點(diǎn)則丟棄該幀

　　4.以網(wǎng)的物理地址

　　IEEE802標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)DTE規(guī)定了一個(gè)48位的全局地址，它是站點(diǎn)的全球唯一的標(biāo)識(shí)符，與其物理位置無(wú)關(guān)。即MAC地址(物理地址)，MAC地址為6字節(jié)(48位)。MAC地址的前3個(gè)字節(jié)(高24位)由IEEE統(tǒng)一分配給廠(chǎng)商，低24位由廠(chǎng)商分配給每一塊網(wǎng)卡。網(wǎng)卡的MAC地址可以認(rèn)為就是該網(wǎng)卡所在站點(diǎn)的MAC地址。

　　三、高速局域網(wǎng)工作原理

　　1.高速局域網(wǎng)的研究方法

　　傳統(tǒng)局域網(wǎng)技術(shù)建立在”共享介質(zhì)“的基礎(chǔ)上，網(wǎng)中所有結(jié)點(diǎn)共享一條公共傳輸介質(zhì)，典型的控制方法有：CSMA/CD、令牌環(huán)和令牌總線(xiàn)。

　　介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方法使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠”公平“使用公共傳輸介質(zhì)，如果網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)數(shù)目增多，每個(gè)結(jié)點(diǎn)分配的帶寬將越來(lái)越少，沖突和重發(fā)現(xiàn)象將大量增加，網(wǎng)絡(luò)效率急劇下降，數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量下降。

　　解決方案：

　　(1)增加公共線(xiàn)路的帶寬。優(yōu)點(diǎn)：仍然是局域網(wǎng)保護(hù)用戶(hù)已有的投資。

　　(2)將大型局域網(wǎng)劃分成若干個(gè)用網(wǎng)橋或路由連接的子網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：每個(gè)子網(wǎng)作為小型局域網(wǎng)，隔離子網(wǎng)間的通信量，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。

　　(3)將共享介質(zhì)改為交換介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：交換式局域網(wǎng)的設(shè)備是交換機(jī)，可以在多個(gè)端口之間建立多個(gè)并發(fā)連接。交換方式出現(xiàn)后，局域網(wǎng)分為：共享式和交換式局域網(wǎng)。

　　2.快速以太網(wǎng)(標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3u)

　　以太網(wǎng)采用相同的幀格式，同樣的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制與組網(wǎng)方法，將速率從10Mbps提高10倍到100Mbps。解決方法只要在MAC子層使用CSMA/CD，在物理層進(jìn)行必要調(diào)整，定義新的物理層標(biāo)準(zhǔn)。形成快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3u。

　　100base-T標(biāo)準(zhǔn)定義了介質(zhì)獨(dú)立接口，它將MAC子層與物理層隔開(kāi)，傳輸介質(zhì)和信號(hào)編碼方式的變化不會(huì)影響MAC子層。

　　100BASE-T的有關(guān)傳輸介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)主要有3種：

　　(1)100base-TX：支持2對(duì)5類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)或2對(duì)1類(lèi)屏蔽雙絞線(xiàn);其中1對(duì)用來(lái)發(fā)送，1對(duì)用來(lái)接收，是全雙工系統(tǒng)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)可同時(shí)以100Mbps發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

　　(2)100base-T4：支持4對(duì)3類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)，其中3對(duì)用于數(shù)據(jù)傳輸，1對(duì)用于沖突檢測(cè)。

　　(3)100base-FX：支持2芯的單模或多模光纖，主要用于高速主干網(wǎng)，從結(jié)點(diǎn)到集線(xiàn)器的距離可達(dá)2km。是全雙工系統(tǒng)。

　　3.千兆以太網(wǎng)(標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z)

　　在電視會(huì)議、三維圖形與高清晰圖像應(yīng)用中，需要使用更高帶寬的局域網(wǎng)。

　　設(shè)想方案：

　　(1)桌面10M,部門(mén)采用快速以太網(wǎng)100M，企業(yè)級(jí)采用1G的千兆以太網(wǎng)。

　　(2)將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)連入到ATM網(wǎng)上，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)連接。

　　IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)定義了千兆網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

　　方法：

　　在物理層做一些必要調(diào)整，定義了1000BASE-T標(biāo)準(zhǔn)。支持多種傳輸介質(zhì)。

　　4種標(biāo)準(zhǔn)：

　　(1)1000base-T:5類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)，距離100m。

　　(2)1000base-CX：屏蔽雙絞線(xiàn)，長(zhǎng)可到25m。

　　(3)1000base-LX：使用波長(zhǎng)1300nm的單模光纖，長(zhǎng)可3000m。

　　(4)1000base-SX：波長(zhǎng)850nm的多模光纖，長(zhǎng)可300～550m。

　　3.萬(wàn)兆以太網(wǎng)

　　萬(wàn)兆以太網(wǎng)，使用光纖做傳輸介質(zhì)。不存在爭(zhēng)用問(wèn)題，不再使用CSMA/CD協(xié)議。

　　四、交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng)

　　1.交換式局域網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)(交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)。交換機(jī)需要建立“端口號(hào)/MAC地址映射表”，利用“地質(zhì)學(xué)習(xí)”的方法來(lái)動(dòng)態(tài)建立和維護(hù) “端口號(hào)/MAC地址映射表”。)

　　(1)交換機(jī)的基本概念。交換機(jī)可以有多個(gè)端口，每個(gè)端口可以連接一個(gè)結(jié)點(diǎn)，也可連接共享介質(zhì)的集線(xiàn)器(HUB);實(shí)現(xiàn)多個(gè)端口的并發(fā)連接和多個(gè)節(jié)點(diǎn)的并發(fā)傳輸。交換機(jī)通常針對(duì)某種局域網(wǎng)設(shè)計(jì)，交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)。

　　(2)交換機(jī)的特點(diǎn)：低交換延遲,支持不同傳輸速率和工作模式(交換機(jī)端口支持不同的傳輸速率—半雙工和全雙工模式，交換機(jī)可完成不同端口速率之間轉(zhuǎn)換)，支持虛擬局域網(wǎng)服務(wù)(交換式局域網(wǎng)是虛擬局域網(wǎng)的基礎(chǔ))。

　　2.局域網(wǎng)交換機(jī)的工作原理

　　交換機(jī)需要建立“端口號(hào)/MAC地址映射表”，利用“地質(zhì)學(xué)習(xí)”的方法來(lái)動(dòng)態(tài)建立和維護(hù) “端口號(hào)/MAC地址映射表”。

　　3.交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式

　　以太網(wǎng)交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式包含3類(lèi)：直接交換方式、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式、改進(jìn)的直接交換方式

　　• 直接交換方式

　　交換機(jī)只要接收幀并檢測(cè)目的地址，就立即將該幀轉(zhuǎn)發(fā)出去，不用判斷是否出錯(cuò)。幀出錯(cuò)檢測(cè)由結(jié)點(diǎn)完成。優(yōu)點(diǎn)：交換延遲短;缺點(diǎn)：缺乏檢錯(cuò)，不支持不同速率端口之間的幀轉(zhuǎn)發(fā)。

　　• 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式

　　交換機(jī)需要完整接收幀并進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)。優(yōu)點(diǎn)：具有差錯(cuò)檢測(cè)能力，并支持不同速率端口間的幀轉(zhuǎn)發(fā);缺點(diǎn)：交換延遲將會(huì)延長(zhǎng)。

　　• 改進(jìn)的直接交換方式

　　結(jié)合上述兩種方式，接收到前64B后，判斷幀頭是否正確，正確轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)短幀而言，交換延遲同直通交換延遲;對(duì)長(zhǎng)幀而言，因?yàn)橹粚?duì)幀頭(地址和控制字段)檢測(cè)，交換延遲將會(huì)減少。

　　4.虛擬局域網(wǎng)的工作原理

　　(1)虛擬網(wǎng)絡(luò)概念：建立在交換機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，將局域網(wǎng)上的結(jié)點(diǎn)按工作性質(zhì)與需要?jiǎng)澐殖扇舾蓚�(gè)“邏輯工作組”，一個(gè)邏輯工作組就是一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)。

　　虛擬網(wǎng)絡(luò)以軟件方式實(shí)現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理，工作組的結(jié)點(diǎn)不受物理位置的限制(相同工作組的結(jié)點(diǎn)不一定在相同的物理網(wǎng)段上，只要能夠通過(guò)交換機(jī)互聯(lián))。從一個(gè)工作組到另一個(gè)工作組時(shí)，只要通過(guò)軟件設(shè)定，無(wú)需改變結(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置。

　　(2)組網(wǎng)方法：(4種)

　　A.利用交換機(jī)端口號(hào)定義虛擬局域網(wǎng)：邏輯上將交換機(jī)端口劃分為不同的虛擬子網(wǎng)，當(dāng)某一端口屬于一個(gè)虛擬網(wǎng)時(shí)，就不能屬于另外一個(gè)虛擬子網(wǎng)。缺點(diǎn)：當(dāng)將結(jié)點(diǎn)從一個(gè)端口轉(zhuǎn)移到另一個(gè)端口時(shí)，管理者需要重新配置虛擬網(wǎng)成員。

　　B.用MAC地址定義虛擬網(wǎng)絡(luò)：利用MAC地址定義虛擬局域網(wǎng)，因?yàn)镸AC地址是與物理相關(guān)的地址，因此稱(chēng)為基于用戶(hù)的虛擬網(wǎng);缺點(diǎn)：所有用戶(hù)初始時(shí)必須配置到至少一個(gè)虛擬網(wǎng)，初始配置人工完成，隨后可自動(dòng)跟蹤用戶(hù)。

　　C.用網(wǎng)絡(luò)層地址定義虛擬網(wǎng)絡(luò)：利用IP地址定義虛擬網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：用戶(hù)可按協(xié)議類(lèi)型組成虛擬網(wǎng)，可隨意移動(dòng)不需要重新配置。缺點(diǎn)：性能比較差，原因是檢查網(wǎng)絡(luò)層地址比檢查MAC地址更費(fèi)時(shí)。

　　D.用IP廣播組的虛擬網(wǎng)絡(luò)：基于IP廣播組動(dòng)態(tài)建立虛擬網(wǎng)。廣播包發(fā)送時(shí)，動(dòng)態(tài)建立虛擬網(wǎng)，廣播組中的所有成員屬于一個(gè)虛擬網(wǎng)。它們只是特定時(shí)間內(nèi)特定廣播組成員。優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)服務(wù)靈活建立，可跨越路由器與廣域網(wǎng)。

　　5.虛擬局域網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)

　　(1)方便網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)管理，減少網(wǎng)絡(luò)管理開(kāi)銷(xiāo)。通過(guò)虛擬局域網(wǎng)的設(shè)置可以在調(diào)整用戶(hù)涉及結(jié)點(diǎn)位置變化時(shí)，不需要重新布線(xiàn)。

　　(2)提供更好的安全性。針對(duì)不同的用戶(hù)可以設(shè)置 不同的權(quán)限和要求，虛擬網(wǎng)是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和安全的方法。

　　(3)改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。虛擬網(wǎng)可以隔離不同的用戶(hù)組，將同類(lèi)的用戶(hù)控制在一個(gè)虛擬局域網(wǎng)中，減少?gòu)V播風(fēng)暴的危害，有利于改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

　　五、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)

　　1、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的應(yīng)用

　　體現(xiàn)在4個(gè)方面：

　　• 擴(kuò)充傳統(tǒng)局域網(wǎng)：某些特殊環(huán)境局域網(wǎng)起不到作用，利用無(wú)線(xiàn)解決。

　　• 建筑物之間的互聯(lián)：鄰近的建筑物之間可采用點(diǎn)到點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)鏈路。

　　• 漫游訪(fǎng)問(wèn)：移動(dòng)設(shè)備與無(wú)線(xiàn)集線(xiàn)器之間實(shí)現(xiàn)漫游訪(fǎng)問(wèn)。

　　• 特殊網(wǎng)絡(luò)Ad hoc：無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)采用一種不需要基站的“對(duì)等結(jié)構(gòu)”移動(dòng)通信模式，網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶(hù)都可能移動(dòng)，每個(gè)系統(tǒng)都具備動(dòng)態(tài)搜索、定位和恢復(fù)連接的能力。

　　2、紅外無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)

　　按視距方式傳播，發(fā)送點(diǎn)必須能直接看到接收點(diǎn)，中間沒(méi)有阻擋。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)主要有三種：定向光束紅外傳輸、全方位紅外傳輸與漫反射紅外傳輸。

　　3、擴(kuò)頻無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)

　　擴(kuò)頻通信是將數(shù)據(jù)基帶信號(hào)頻譜擴(kuò)展幾倍或幾十倍，以犧牲通信寬度為代價(jià)達(dá)到提高無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的抗干擾性與安全性。

　　擴(kuò)頻技術(shù)主要有2種：跳頻擴(kuò)頻、直接序列擴(kuò)頻。

　　• 跳頻擴(kuò)頻通信

　　特點(diǎn)：將利用的頻帶分為多個(gè)子頻帶，子頻 帶稱(chēng)為信道。

　　每個(gè)信道帶寬相同，中心頻率有偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的隨機(jī)數(shù)確定，變化頻率叫跳躍系列。

　　發(fā)送端和接收端采用相同的跳躍系列。

　　• 直接序列擴(kuò)頻通信

　　特點(diǎn)：將發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼進(jìn)行異或操作，再將異或操作的結(jié)果調(diào)制后發(fā)送,所有接收結(jié)點(diǎn)使用相同頻段,發(fā)送端與接收端使用相同的偽隨機(jī)碼

　　4、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11

　　標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定物理層定義紅外、跳頻擴(kuò)頻與直接序列擴(kuò)頻的數(shù)據(jù)傳輸。

　　MAC層分為：分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)和點(diǎn)協(xié)調(diào)功能子層(PCF)。

　　MAC層的主要功能是對(duì)無(wú)線(xiàn)環(huán)境的訪(fǎng)問(wèn)控制、提供多個(gè)接入點(diǎn)的漫游支持，同時(shí)提供數(shù)據(jù)驗(yàn)證與保密服務(wù)。

　　MAC層支持兩種訪(fǎng)問(wèn)方式：無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)和爭(zhēng)用服務(wù)。

　　無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)：系統(tǒng)中存在中心控制結(jié)點(diǎn)。中心控制結(jié)點(diǎn)的具有 點(diǎn)協(xié)調(diào)功能。

　　爭(zhēng)用服務(wù)：類(lèi)似以太網(wǎng)的隨機(jī)爭(zhēng)用訪(fǎng)問(wèn)控制方式，稱(chēng)為分布協(xié)調(diào)功能。

　　六、局域網(wǎng)互聯(lián)與網(wǎng)橋的工作原理

　　物理層互連用中繼器，數(shù)據(jù)鏈路層互連用網(wǎng)橋，網(wǎng)絡(luò)層互連用路由器，高層互連用網(wǎng)關(guān)。

　　1、網(wǎng)橋的工作原理(透明網(wǎng)橋與源路由網(wǎng)橋)

　　當(dāng)多個(gè)局域網(wǎng)互聯(lián)時(shí)需要數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備--------網(wǎng)橋。

　　作用是：數(shù)據(jù)接收、地址過(guò)濾與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的作用。

　　網(wǎng)橋的特點(diǎn)：

　　A.互聯(lián)兩個(gè)采用不同鏈路層協(xié)議、傳輸介質(zhì)與傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)

　　B.接收、存儲(chǔ)、地址過(guò)濾與轉(zhuǎn)發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的通信

　　C.需要在鏈路層以上采用相同協(xié)議

　　D.分隔兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的廣播通信，有利于改善網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性

　　常見(jiàn)的情況下是網(wǎng)橋連接兩個(gè)局域網(wǎng)。

　　注意： 來(lái)源:考試大網(wǎng)

　　A.網(wǎng)橋不更改接收幀的內(nèi)容與格式，要求在MAC子層以上使用相同協(xié)議。

　　B.網(wǎng)橋連接的兩個(gè)局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的協(xié)議可不相同

　　C.衡量網(wǎng)橋性能指標(biāo)是每秒鐘接收與轉(zhuǎn)發(fā)的幀數(shù)

　　D.網(wǎng)橋必須具有尋址能力和路由選擇能力

　　2、網(wǎng)橋的路由選擇策略

　　網(wǎng)橋通過(guò)路由表來(lái)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的幀轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋的中工作是構(gòu)建和維護(hù)路由表。路由表是用于記錄不同結(jié)點(diǎn)的物理地址與網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)端口的關(guān)系。

　　按路由表建立方法分為兩類(lèi)：透明網(wǎng)橋與源路由網(wǎng)橋。

　　透明網(wǎng)橋：透明網(wǎng)橋的路由表記錄3個(gè)信息：站地址、端口與時(shí)間。

　　路由表建立過(guò)程：網(wǎng)橋初始連入局域網(wǎng)時(shí)，路由表為空;當(dāng)透明網(wǎng)橋收到一個(gè)幀時(shí)，它將記錄源MAC地址、幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號(hào)和時(shí)間，然后將幀向所有其它端口轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)的過(guò)程中，逐漸建立路由表。

　　源路由網(wǎng)橋：源路由網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源結(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇。

　　路由表過(guò)程：為發(fā)現(xiàn)合適的路由，源結(jié)點(diǎn)以廣播方式向目的結(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)用于探測(cè)的發(fā)現(xiàn)幀，發(fā)現(xiàn)幀在通過(guò)網(wǎng)橋連接的各個(gè)局域網(wǎng)中沿著所有可能的路由傳送。傳送過(guò)程中每個(gè)發(fā)現(xiàn)幀記錄路由，到達(dá)目的地后，沿著各自的路由返回源結(jié)點(diǎn)。源結(jié)點(diǎn)從所有路由中選擇一個(gè)最佳路由。

　　3、網(wǎng)橋與廣播風(fēng)暴

　　廣播風(fēng)暴：當(dāng)網(wǎng)橋的端口—結(jié)點(diǎn)地址表中沒(méi)有結(jié)點(diǎn)地址信息時(shí)，網(wǎng)橋無(wú)法決定從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單方法是廣播傳輸，但“盲目”廣播使無(wú)用的通信量劇增，造成“廣播風(fēng)暴”。

　　網(wǎng)橋工作在鏈路層，網(wǎng)橋根據(jù)源地址與目的地址決定是否將接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。網(wǎng)橋如果要轉(zhuǎn)發(fā)必需存儲(chǔ)一張端口—結(jié)點(diǎn)地址表。

　　當(dāng)結(jié)點(diǎn)在表中不存在時(shí)，容易形成廣播風(fēng)暴。

　　4、多端口網(wǎng)橋與第二層交換

　　以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)提供在多個(gè)端口之間的并發(fā)連接提高局域網(wǎng)性能。

　　從工作角度看，以太網(wǎng)網(wǎng)橋與以太網(wǎng)交換機(jī)都工作在鏈路層，交換機(jī)可以看作是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋。

　　網(wǎng)橋一般采用接收、存儲(chǔ)、地址過(guò)濾與幀轉(zhuǎn)發(fā)

　　交換機(jī)完成幀的轉(zhuǎn)發(fā)

　　交換機(jī)可以直接與計(jì)算機(jī)連接

　　網(wǎng)橋不是直接連接計(jì)算機(jī)而是連接局域網(wǎng)

　　由于交換機(jī)負(fù)責(zé)完成幀一級(jí)的交換，并工作在鏈路層，因此又被稱(chēng)為第二層交換機(jī)。

　　目前很多交換機(jī)具有網(wǎng)橋和路由器的基本功能。

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