3.12局域網(wǎng)擴(kuò)展及虛擬局域網(wǎng)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)----使用中繼器、集線器在電纜段之間復(fù)制比特信號，信號整形、放大、再生擴(kuò)展后的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來還是一個網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層物理層中繼器、集線器3.12局域網(wǎng)擴(kuò)展及虛擬局域網(wǎng)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)--

局域網(wǎng)擴(kuò)展在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)----使用網(wǎng)橋、交換機(jī)在網(wǎng)段之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀（根據(jù)MAC層物理地址）

網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層物理層網(wǎng)橋、交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展后的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來還是一個網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)擴(kuò)展在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)----使用網(wǎng)橋、交換

網(wǎng)絡(luò)互連在網(wǎng)絡(luò)層對多個網(wǎng)絡(luò)互連----使用路由器在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)

IP分組（根據(jù)IP邏輯地址）路由器在多個網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連，內(nèi)容將在第六章介紹。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層物理層路由器數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)互連在網(wǎng)絡(luò)層對多個網(wǎng)絡(luò)互連----使用路由器路由器在傳輸層及更高層互連----使用網(wǎng)關(guān)

在傳輸層及更高層上進(jìn)行處理或協(xié)議轉(zhuǎn)換

網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)關(guān)在多個網(wǎng)絡(luò)之間在傳輸層及更高層上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連在傳輸層及更高層互連----使用網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的例子

在網(wǎng)關(guān)兩側(cè)，是兩個采用完全不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，因此在網(wǎng)關(guān)的傳輸層及高層上進(jìn)行處理和進(jìn)行兩種協(xié)議的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)的例子在網(wǎng)關(guān)兩側(cè)，是兩個采用完全不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)(1)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)物理層擴(kuò)展設(shè)備：中繼器（Repeater）和集線器（Hub）中繼器集線器(1)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)物理層擴(kuò)展設(shè)備：中繼器集線器中繼器作用在物理層上實現(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)段的擴(kuò)展，主要起到信號再生、放大、延長網(wǎng)絡(luò)距離的作用。優(yōu)點安裝簡單、使用方便、價格便宜。缺點不能夠無限制地擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)長度。

中繼器處理的對象是數(shù)據(jù)比特，它不能識別數(shù)據(jù)鏈路層的幀格式或網(wǎng)絡(luò)層的分組格式。不提供網(wǎng)段之間的隔離。注意：中繼器、放大器兩者之間的區(qū)別中繼器作用中繼器的連接中繼器的連接中繼器的工作原理信號的解碼與編碼----信號整形、放大、再生中繼器的工作原理信號的解碼與編碼----信號整形、放大集線器

集線器：多端口中繼器（參閱/view/7770.htm）用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng)

級聯(lián)式集線器(Uplink端口)堆疊式集線器(Up、Down堆疊端口)底板插入模塊(如光纖模塊等)集線器集線器：多端口中繼器（參閱http://baik用多個集線器可連成一個更大的局域網(wǎng)集線器集線器二系集線器三系集線器一系三個獨立的沖突域集線器二系集線器三系集線器一系集線器一個更大的局域網(wǎng)(一個沖突域)用多個集線器可連成一個更大的局域網(wǎng)集線器集線器二系集線器三優(yōu)點使原來屬于不同沖突域的局域網(wǎng)上的計算機(jī)能夠進(jìn)行跨沖突域的通信。擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點沖突域增大了，但總的吞吐量反而減小。如果不同的沖突域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)優(yōu)點用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)用的設(shè)備：網(wǎng)橋（Bridge）和交換機(jī)（Switch）

網(wǎng)橋

交換機(jī)(2)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)用的設(shè)備：網(wǎng)橋交換機(jī)(2)在數(shù)據(jù)為什么要使用網(wǎng)橋？中繼器的數(shù)目已經(jīng)達(dá)到最大，但網(wǎng)絡(luò)還需擴(kuò)大距離時（如10Mbps以太網(wǎng)連接5個以上網(wǎng)段時）；兩個局域網(wǎng)距離相隔太遠(yuǎn)，中繼器不能及(此時需帶有WAN鏈路的遠(yuǎn)程網(wǎng)橋)；局域網(wǎng)有太多的流量，要分成幾個網(wǎng)段減小流量(用路由器相連太貴或因無路由協(xié)議時)；連接不同類型的LAN時；安全或管理原因。為什么要使用網(wǎng)橋？中繼器的數(shù)目已經(jīng)達(dá)到最大，但網(wǎng)絡(luò)還需擴(kuò)大距網(wǎng)橋連接網(wǎng)段擴(kuò)展局域網(wǎng)

網(wǎng)橋是在邏輯鏈路層上存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的設(shè)備，當(dāng)在多個局域網(wǎng)之間需要交換信息，或為了安全、減小沖突域、增大吞吐量、要將現(xiàn)存的單個局域網(wǎng)分隔成幾個網(wǎng)絡(luò)時，就要用到網(wǎng)橋。（上圖中紅色光球----沖突）網(wǎng)橋連接網(wǎng)段擴(kuò)展局域網(wǎng)網(wǎng)橋是在邏輯鏈路層上存連接網(wǎng)橋前后的沖突域變化一個沖突域四個沖突域連接網(wǎng)橋前后的沖突域變化一個沖突域四個沖突域網(wǎng)橋網(wǎng)橋根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定是過濾丟棄、還是將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一個端口。

網(wǎng)橋的作用：過濾和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋網(wǎng)橋根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋網(wǎng)橋的內(nèi)部組成網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表端口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實體端口1端口2緩存MAC1MAC2MAC3網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112MAC1MAC3MAC52MAC2MAC4MAC62站地址端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋MAC4MAC5MAC612網(wǎng)橋的內(nèi)部組成網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表端口管理網(wǎng)橋協(xié)端口1端口2緩存M從802.x到802.y局域網(wǎng)橋的操作由于MAC不同，網(wǎng)橋在LLC子層過濾、轉(zhuǎn)發(fā)

幀（如以太網(wǎng)和令牌環(huán)的連接）從802.x到802.y局域網(wǎng)橋的操作由于MAC不同從802.x到802.x局域網(wǎng)橋的操作由于MAC相同，僅在MAC子層過濾、轉(zhuǎn)發(fā)802.x幀（如以太網(wǎng)和以太網(wǎng)的連接）

從802.x到802.x局域網(wǎng)橋的操作由于MAC相同過濾通信量。擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性。由于網(wǎng)橋的網(wǎng)絡(luò)端口內(nèi)有緩沖存儲器，端口與端口間不是直接相連，因此可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。

使用網(wǎng)橋帶來的好處過濾通信量。使用網(wǎng)橋帶來的好處存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。在MAC子層并沒有流量控制功能。具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時，時延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。使用網(wǎng)橋帶來的缺點存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。使用網(wǎng)橋帶來的缺點集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行CSMA/CD

算法。若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。在這一點上網(wǎng)橋的接口很像一個網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。

由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡（無MAC地址），因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。網(wǎng)橋和集線器(或轉(zhuǎn)發(fā)器)不同集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。網(wǎng)橋和集線器(或轉(zhuǎn)發(fā)透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋(transparentbridge)關(guān)心的是完全透明。當(dāng)需要進(jìn)行局域網(wǎng)互連時，只需把連接插頭插入網(wǎng)橋，不需要改動任何硬件和軟件，無需設(shè)置地址開關(guān)，無需裝入路由表或參數(shù)。什么也不干，只須插入電纜就完事，現(xiàn)有LAN的運行完全不受網(wǎng)橋的任何影響?！巴该鳌笔侵妇钟蚓W(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因為網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D。透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋(transparentbridge)透明網(wǎng)橋的過濾與轉(zhuǎn)發(fā)

當(dāng)一幀到達(dá)時，網(wǎng)橋必須決定將其丟棄還是轉(zhuǎn)發(fā)。如果要轉(zhuǎn)發(fā)，則必須決定發(fā)往哪一條輸出線路(LAN)。這需要通過查詢網(wǎng)橋中一張路徑選擇表里的目的地址而作出決定。該表列出每個可能的目的地，以及它屬于哪一條輸出線路(LAN)。在插入網(wǎng)橋之初，表為空，由于網(wǎng)橋不知道任何目的地的位置，因而采用擴(kuò)散算法(floodingalgorithm)：把每個到來的、未知的目的站點(不在路徑表中)的幀輸出到連在此網(wǎng)橋的所有LAN（除了發(fā)送該幀來的輸入線路以外）。透明網(wǎng)橋的過濾與轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)一幀到達(dá)時，網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋的逆向?qū)W習(xí)法

隨著時間的推移，網(wǎng)橋?qū)⒘私饷總€目的地的位置。一旦知道了目的地位置，發(fā)往該處的幀就只發(fā)到適當(dāng)?shù)腖AN上，而不再擴(kuò)散發(fā)送。當(dāng)網(wǎng)橋剛接入網(wǎng)時，路徑表是空的，它通過逆向?qū)W習(xí)法來獲知路徑并逐步建立起路徑表，網(wǎng)橋通過檢查收到幀的源地址及其輸入線路，若對應(yīng)的項在路徑表中沒有，則將其登記到透明網(wǎng)橋的路徑表中。隨著收到的幀越來越多，路徑表就逐漸完備起來。透明網(wǎng)橋的逆向?qū)W習(xí)法隨著時間的推移，處理動態(tài)拓?fù)洌〞r間項）

為了處理動態(tài)拓?fù)鋯栴}，每當(dāng)增加路徑表項時，均在該項中注明幀的到達(dá)時間。每當(dāng)目的地已在表中的幀到達(dá)時，將以當(dāng)前時間更新該項。這樣，從表中每項的時間即可知道該機(jī)器最后幀到來的時間。網(wǎng)橋中有一個進(jìn)程定期地掃描該表，會清除時間早于當(dāng)前時間若干分鐘的全部表項。如果從LAN上取走一臺計算機(jī)，并在別處重新連到LAN上的話，那么在幾分鐘內(nèi)，網(wǎng)橋中該表里對應(yīng)地址的項會動態(tài)得到更新，它即可重新開始正常工作而無須人工干預(yù)。這個算法同時也意味著，如果機(jī)器在幾分鐘內(nèi)無動作，那么發(fā)給它的幀將不得不廣播散發(fā)，一直到它自己發(fā)送出一幀為止。處理動態(tài)拓?fù)洌〞r間項）為了處理動態(tài)拓丟棄、轉(zhuǎn)發(fā)還是擴(kuò)散？

到達(dá)透明網(wǎng)橋的幀是丟棄、轉(zhuǎn)發(fā)還是擴(kuò)散？其處理過程取決于發(fā)送的LAN(源LAN)和目的地所在的LAN(目的LAN)是否相同。方法如下所示：1、如果目的LAN和源LAN相同，則丟棄該幀；2、如果目的LAN和源LAN不同，則轉(zhuǎn)發(fā)該幀；

3、如果目的LAN未知，則進(jìn)行擴(kuò)散(廣播)。

丟棄、轉(zhuǎn)發(fā)還是擴(kuò)散？到達(dá)透明網(wǎng)橋的幀是(1)從端口x收到無差錯的幀(如有差錯即丟棄)，在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站MAC地址。(2)如有，則查找出到此MAC地址應(yīng)當(dāng)走的端口d，然后進(jìn)行(3)，否則轉(zhuǎn)到(5)。(3)如到這個MAC地址去的端口d=x，則丟棄此幀(因為這表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā))。否則從端口d轉(zhuǎn)發(fā)此幀。(4)轉(zhuǎn)到(6)。(5)向網(wǎng)橋除x以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀(這樣做可保證找到目的站)。(6)如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則將源站MAC地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表，登記該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號，設(shè)置計時器。然后轉(zhuǎn)到(8)。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則執(zhí)行(7)。(7)更新計時器。(8)等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到(1)。網(wǎng)橋處理接收幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表的算法(1)從端口x收到無差錯的幀(如有差錯即丟棄)，在轉(zhuǎn)站地址：登記收到的幀的源MAC地址。端口：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號。時間：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時間。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記的三個信息

站地址：登記收到的幀的源MAC地址。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記的透明網(wǎng)橋工作舉例透明網(wǎng)橋工作舉例有時為了線路能有容錯能力，增加一些冗余線路，造成拓?fù)渲杏协h(huán)路，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子的現(xiàn)象，因此發(fā)展出一種網(wǎng)橋生成樹算法。透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法F1③①②⑤網(wǎng)橋1轉(zhuǎn)發(fā)的幀⑥網(wǎng)橋2轉(zhuǎn)發(fā)的幀F(xiàn)2④局域網(wǎng)2局域網(wǎng)1網(wǎng)橋2網(wǎng)橋1

AF不停地兜圈子A發(fā)出的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了有時為了線路能有容錯能力，生成樹算法

為了防止幀的循環(huán)，使用生成樹算法，網(wǎng)橋間相互通信來確定生成樹（即生成初始拓?fù)渲袥]有回路的子集）：每隔幾秒鐘每一個網(wǎng)橋要廣播其標(biāo)識號(網(wǎng)橋生產(chǎn)廠家設(shè)定的唯一序號)和它所知道的其他所有LAN上的網(wǎng)橋標(biāo)識號算法選擇一個網(wǎng)橋作為生成樹的根(例如選擇一個最小序號的網(wǎng)橋)，然后以最短路徑為依據(jù)，找到樹上的每一個結(jié)點一旦網(wǎng)橋確定了生成樹，網(wǎng)橋就虛擬地斷開鏈路不在生成樹中的網(wǎng)橋上相關(guān)端口，從初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中創(chuàng)建生成樹。隨著相關(guān)端口的斷開和環(huán)路的去除，幀不再循環(huán)如果以后某個時候，生成樹的一條鏈路失效了，網(wǎng)橋可以自動地將這些端口重新連接，再次運行生成樹算法，生成新的生成樹，虛擬斷開網(wǎng)橋上新的不在生成樹上的端口生成樹算法為了防止幀的循環(huán)，使用生成樹算源路由選擇網(wǎng)橋

支持CSMA/CD和令牌總線的人選擇了透明網(wǎng)橋，而令牌環(huán)的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇(sourcerouting)的網(wǎng)橋（受到IBM的鼓勵）。源路由選擇的核心思想是假定每個幀的發(fā)送者都知道接收者是否在同一LAN上。當(dāng)發(fā)送一幀到另外的LAN時，源機(jī)器將目的地址的最高位設(shè)置成1作為標(biāo)記。另外，它還在幀頭加進(jìn)此幀應(yīng)走的實際路徑。源路由選擇網(wǎng)橋支持CSMA/CD和令源路由選擇網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)幀源路由選擇網(wǎng)橋(下圖中的B1、B2)只關(guān)心那些目的地址高位為1的幀，當(dāng)見到這樣的幀時，它掃描幀頭中的路由(ALAN1B1LAN2B2LAN3X)，尋找發(fā)來此幀的那個LAN的編號。如果發(fā)來此幀的那個LAN編號后跟的是本網(wǎng)橋的編號，則將此幀轉(zhuǎn)發(fā)到路由中自己后面的那個LAN。如果該LAN編號后跟的不是本網(wǎng)橋，則不轉(zhuǎn)發(fā)此幀。AXB1B2LAN1LAN3LAN2源路由選擇網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)幀源路由選擇網(wǎng)橋(下圖中的B1、B2)只關(guān)源路由選擇中如何獲取路由

源路由選擇的前提是互聯(lián)網(wǎng)中的每臺機(jī)器都知道所有其他機(jī)器的最佳路徑。如何得到這些路由是源路由選擇算法的重要部分。獲取路由算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機(jī)器就發(fā)布一廣播幀，詢問它在哪里。每個網(wǎng)橋都轉(zhuǎn)發(fā)該查找?guī)?discoveryframe)，這樣該幀就可到達(dá)互聯(lián)網(wǎng)中的每一個LAN。當(dāng)答復(fù)回來時，途經(jīng)的網(wǎng)橋?qū)⑺鼈冏约旱臉?biāo)識記錄在答復(fù)幀中，于是，廣播幀的發(fā)送者就可以得到確切的路由，并可從中選取最佳路由。源路由選擇中如何獲取路由源路由選擇的遠(yuǎn)程網(wǎng)橋※網(wǎng)橋有時也被用來連接兩個或多個相距較遠(yuǎn)的LAN?？稍诿總€LAN中設(shè)置一個網(wǎng)橋，并且用點到點的連接（比如租用電話公司的電話線）在網(wǎng)橋間連接。點到點連線可采用各種不同的協(xié)議，如選用PPP協(xié)議。將傳輸?shù)搅硪粋€LAN中的MAC幀加到該點到點鏈路上PPP幀的有效載荷中傳送(該方法叫“隧道法”)，如果兩邊的LAN相同，這種辦法的效果最好。PSTNLAN1LAN2Ethernet幀Ethernet幀遠(yuǎn)程網(wǎng)橋※網(wǎng)橋有時也被用來連接兩個或多個相遠(yuǎn)程網(wǎng)橋※用戶層IPMAC站1用戶層IPMAC站2物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2①②③④⑤⑥⑦⑧⑨用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T①⑨②⑧③④⑥⑦⑤物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LAN1LAN2兩個網(wǎng)橋之間可使用一段點到點鏈路遠(yuǎn)程網(wǎng)橋※用戶層IPMAC站1用戶層IPMAC站2物理層同一個沖突域中各站點共享10Mbps帶寬站點越多，每個站點得到的平均帶寬越小。同一個沖突域中各站點共享10Mbps帶寬站點越多，每個站點得多端口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)問題：站點數(shù)的增加導(dǎo)致LAN性能降低，每個站點帶寬低解決方法：交換式LAN，中心設(shè)備為一個以太交換機(jī)，內(nèi)有高速交換背板。交換機(jī)通常都有十幾個以上的端口，可以同時在各端口間高速交換，并可支持多種速率。工作原理：當(dāng)各主機(jī)需要通信時，交換機(jī)能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機(jī)都能像獨占通信媒體那樣，無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)交換機(jī)和透明網(wǎng)橋一樣，也是一種即插即用設(shè)備，其內(nèi)部的幀轉(zhuǎn)發(fā)表也是通過自學(xué)習(xí)算法自動地逐漸建立起來的。由于端口發(fā)送、接收線分開，交換機(jī)的端口RAM中可以緩存輸入的幀，所有端口都可以同時收、發(fā)，全雙工傳輸，以獨享方式操作。此時無沖突，不需采用CSMA/CD協(xié)議。多端口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)問題：站點數(shù)的增加導(dǎo)致LAN交換機(jī)是一種快速的多端口網(wǎng)橋交換機(jī)是一種快速的多端口網(wǎng)橋以太交換機(jī)使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，實質(zhì)上是一個硬件實現(xiàn)的多端口(8--24口)高速網(wǎng)橋，交換速率很高。而網(wǎng)橋一般用軟件實現(xiàn)，速度較慢；且只有2—4個端口，每個端口往往連接到以太網(wǎng)的一個網(wǎng)段。

以太交換機(jī)的每個端口都直接與單個主機(jī)或另一個交換機(jī)或集線器(HUB)相連，端口和單個主機(jī)或交換機(jī)相連時一般都工作在全雙工方式，端口和集線器(HUB)相連時則該端口工作在半雙工方式(CSMA/CD)。

交換機(jī)能同時連通多對端口上主機(jī)，使每一對相互通信的主機(jī)都能像獨占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太交換機(jī)有兩種工作方式：（1）存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式(StoreandFoward)；（2）直通交換方式(Cut-through)以太網(wǎng)交換機(jī)的特點以太交換機(jī)使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，實質(zhì)上是一個硬件實現(xiàn)的多對于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10Mb/s)的N分之一。使用以太網(wǎng)交換機(jī)時，雖然在每個端口到主機(jī)的帶寬還是10Mb/s，但由于一個用戶在通信時是獨占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有N對端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛镹10Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點。

交換機(jī)端口獨占傳輸媒體的帶寬對于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個用戶連接獨享端口以太交換機(jī)后的沖突域變化連接獨享端口以太交換機(jī)后的沖突域變化全雙工交換以太網(wǎng)（不再使用CSMA/CD）

全雙工交換以太網(wǎng)（不再使用CSMA/CD）

局域網(wǎng)擴(kuò)展例1局域網(wǎng)擴(kuò)展例1局域網(wǎng)擴(kuò)展例2局域網(wǎng)擴(kuò)展例2沖突域與廣播域

HUB

HUBMAC廣播域獨立的沖突域獨立的沖突域網(wǎng)橋或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

HUB為共享端口(各端口無緩存，信號僅在各端口間接力整形放大)，因此HUB連接的各結(jié)點處于同一個網(wǎng)段，位于同一個沖突域中；而網(wǎng)橋或交換機(jī)為獨享端口(有緩存)，網(wǎng)橋或交換機(jī)每個端口所連網(wǎng)段各構(gòu)成一個沖突域。HUB和交換機(jī)都會在端口間轉(zhuǎn)發(fā)MAC廣播幀，因此HUB、普通交換機(jī)連接的所有結(jié)點都處在同一個廣播域中。沖突域與廣播域HUBHUBMAC廣播(3)虛擬局域網(wǎng)VLAN局域網(wǎng)（LAN）通常被定義為一個單獨的廣播域，主要使用HUB、網(wǎng)橋、或交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接同一網(wǎng)段內(nèi)的所有節(jié)點。處于同一個局域網(wǎng)(廣播域)之內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間通信不通過網(wǎng)絡(luò)路由器，它們直接進(jìn)行通信；處于不同的局域網(wǎng)(廣播域)內(nèi)的設(shè)備之間的通信則必須經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)路由器。(3)虛擬局域網(wǎng)VLAN局域網(wǎng)（LAN）通常被定義為一個傳統(tǒng)上，由路由器分隔廣播域

傳統(tǒng)的LAN通常是基于用戶的物理位置劃分子網(wǎng)，不同的子網(wǎng)連接在路由器的不同端口上。一個子網(wǎng)內(nèi)的各機(jī)器處于同一個廣播域中，而路由器阻止廣播向其它子網(wǎng)繼續(xù)傳播。傳統(tǒng)上，由路由器分隔廣播域傳統(tǒng)的配置交換機(jī)端口建立多個廣播域若以太交換機(jī)使用VLAN技術(shù)，可建立多個廣播域

廣播存在于所有的網(wǎng)絡(luò)上，如果不對它們進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)和控制，它們便會充斥于整個網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生大量的網(wǎng)絡(luò)通信(“廣播風(fēng)暴”)。在共享傳輸媒體的局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)總帶寬的絕大部分都是由廣播幀消耗的。交換機(jī)的每個端口是一個物理網(wǎng)段。在網(wǎng)絡(luò)中，廣播信息可以傳送到由交換機(jī)連接的每個物理網(wǎng)段，這將降低網(wǎng)絡(luò)的實際通信量。使用軟件對交換機(jī)端口配置VLAN后，可以形成邏輯網(wǎng)段。所有能夠相互接收到廣播幀的節(jié)點劃分在同一個廣播域或邏輯網(wǎng)段，在虛擬局域網(wǎng)VLAN中的每一個站都可以聽到同一個虛擬局域網(wǎng)上的其它成員所發(fā)出的廣播，而不會收到虛擬局域網(wǎng)以外的工作站發(fā)出的廣播信息。配置交換機(jī)端口建立多個廣播域若以太交換機(jī)使用VLAN技術(shù)，可VLAN

是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段屬于同一個廣播域。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求，構(gòu)成了一個虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)VLAN是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。虛交換機(jī)使用VLAN技術(shù)實現(xiàn)廣播域分段化

VLAN是在Switch上提供廣播域分段化的一種技術(shù)。它允許一組不限物理地域的用戶群共享一個獨立的廣播域，通過有效地配置、劃分用戶群、控制廣播范圍等方式，VLAN技術(shù)能夠最大限度地控制廣播域的影響范圍以及減少由于共享介質(zhì)所形成的安全隱患。交換機(jī)使用VLAN技術(shù)實現(xiàn)廣播域分段化V在主干網(wǎng)中的兩臺以太交換機(jī)實現(xiàn)VLAN

處于一個VLAN中的各個端口，即使它們處于不同的switch，但由于它們同屬一個廣播域，工作起來就好像它們在一個子網(wǎng)中。兩個端口即使同屬于一臺switch，如果它們分屬于不同的VLAN，那么它們間進(jìn)行通信也必須要經(jīng)過路由層面。在主干網(wǎng)中的兩臺以太交換機(jī)實現(xiàn)VLAN處于一個VLA以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)三個虛擬局域網(wǎng)VLAN1,VLAN2和VLAN3

的構(gòu)成以太網(wǎng)A4B1以太網(wǎng)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)

當(dāng)B1

向VLAN2

工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站B2和B3將會收到廣播的信息。以太網(wǎng)A4B1以太網(wǎng)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)

B1發(fā)送數(shù)據(jù)時，工作站A1,A2和C1都不會收到B1發(fā)出的廣播信息。

以太網(wǎng)A4B1以太網(wǎng)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C以太網(wǎng)交換機(jī)A4B1以太網(wǎng)交換機(jī)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C1A2A1A3C2B2以太網(wǎng)交換機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)

虛擬局域網(wǎng)限制了接收廣播信息的工作站數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)不會因傳播過多的廣播信息(廣播風(fēng)暴)而引起性能惡化。

以太網(wǎng)A4B1以太網(wǎng)VLAN3C3B3VLAN1VLAN2C交換機(jī)A綠色VLAN黑色VLAN紅色VLAN每個邏輯的VLAN就象一個獨立的物理橋VLAN運作交換機(jī)A綠色黑色紅色每個邏輯的VLAN就象一個獨立的物理橋每個邏輯的VLAN就象一個獨立的物理橋同一個VLAN可以跨越多個交換機(jī)VLAN運作交換機(jī)A交換機(jī)B綠色VLAN黑色VLAN紅色VLAN綠色VLAN黑色VLAN紅色VLAN每個邏輯的VLAN就象一個獨立的物理橋VLAN運作交換機(jī)A交每個邏輯的VLAN就象一個獨立的物理橋同一個VLAN可以跨越多個交換機(jī)主干功能支持多個VLAN的數(shù)據(jù)幀在其上傳輸VLAN運作交換機(jī)A交換機(jī)B

主干連接快速以太網(wǎng)綠色VLAN黑色VLAN紅色VLAN綠色VLAN黑色VLAN紅色VLAN每個邏輯的VLAN就象一個獨立的物理橋VLAN運作交換機(jī)A交在交換機(jī)間使用的VLAN以太幀格式

802.3MAC幀字節(jié)66246~15004MAC幀目地地址源地址長度/類型數(shù)據(jù)FCS長度/類型=802.1Q標(biāo)記類型標(biāo)記控制信息

1000000100000000VID

2字節(jié)2字節(jié)插入4字節(jié)的VLAN標(biāo)記4用戶優(yōu)先級CFI為了使某VLAN的以太幀發(fā)送到其它交換機(jī)后，只傳送給那個交換機(jī)上屬于該VLAN的端口，虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在交換機(jī)之間傳送的以太幀格式中插入一個4字節(jié)的標(biāo)識符，稱為VLAN標(biāo)記(tag)，用來指明發(fā)送該幀的工作站屬于哪一個虛擬局域網(wǎng)。（請注意：主機(jī)-交換機(jī)間的以太幀格式不用插入這4個字節(jié)）在交換機(jī)間使用的VLAN以太幀格式802.3字節(jié)6624VLAN特點VLAN工作于OSI參考模型的第二層。一個VLAN中的所有設(shè)備都是在同一廣播域內(nèi)；廣播不能跨越VLAN傳播。一個VLAN為一個邏輯網(wǎng)絡(luò)；由被配置為此VLAN成員的設(shè)備組成；不同VLAN間要通過路由器才能實現(xiàn)相互通信。若普通的二層交換機(jī)中還有路由模塊，實現(xiàn)不同VLAN間路由，則稱為三層交換機(jī)。劃分VLAN時，一般多基于Switch端口號，用一個PC終端接在交換機(jī)的Console口上，對交換機(jī)進(jìn)行配置，即可配置劃分交換機(jī)的某些端口在一個VLAN中；此外，還可以基于接在交換機(jī)上結(jié)點的MAC地址、網(wǎng)絡(luò)層IP地址、或IP組播地址來劃分VLAN。VLAN優(yōu)點：(1)劃分用戶群，方便網(wǎng)絡(luò)用戶管理；(2)提供更好的安全性，減少由于共享介質(zhì)所形成的安全隱患；(3)控制廣播域影響范圍(克服“廣播風(fēng)暴”),改善網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。VLAN特點VLAN工作于OSI參考模型的第二層。一個VLA三層交換機(jī)三層交換機(jī)綠色VLAN黑色VLAN紅色VLAN路由模塊一個VLAN為一個邏輯網(wǎng)絡(luò)，一般將其分配同一個網(wǎng)絡(luò)號，不同的VLAN分配不同的網(wǎng)絡(luò)號；因此，不同VLAN間要通過路由器才能實現(xiàn)相互通信。若二層交換機(jī)除了VLAN內(nèi)第二層幀交換的功能外，還增加有路由模塊，用以實現(xiàn)在不同VLAN間路由，則稱為三層交換機(jī)。三層交換機(jī)三層交換機(jī)綠色黑色紅色路由模塊一局域網(wǎng)擴(kuò)展及虛擬局域網(wǎng)課件

3.12局域網(wǎng)擴(kuò)展及虛擬局域網(wǎng)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)----使用中繼器、集線器在電纜段之間復(fù)制比特信號，信號整形、放大、再生擴(kuò)展后的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來還是一個網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層物理層中繼器、集線器3.12局域網(wǎng)擴(kuò)展及虛擬局域網(wǎng)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)--

局域網(wǎng)擴(kuò)展在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)----使用網(wǎng)橋、交換機(jī)在網(wǎng)段之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀（根據(jù)MAC層物理地址）

網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層物理層網(wǎng)橋、交換機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展后的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來還是一個網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)擴(kuò)展在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)----使用網(wǎng)橋、交換

網(wǎng)絡(luò)互連在網(wǎng)絡(luò)層對多個網(wǎng)絡(luò)互連----使用路由器在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)

IP分組（根據(jù)IP邏輯地址）路由器在多個網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連，內(nèi)容將在第六章介紹。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層物理層路由器數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)互連在網(wǎng)絡(luò)層對多個網(wǎng)絡(luò)互連----使用路由器路由器在傳輸層及更高層互連----使用網(wǎng)關(guān)

在傳輸層及更高層上進(jìn)行處理或協(xié)議轉(zhuǎn)換

網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層傳輸層表示層會話層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)關(guān)在多個網(wǎng)絡(luò)之間在傳輸層及更高層上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連在傳輸層及更高層互連----使用網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的例子

在網(wǎng)關(guān)兩側(cè)，是兩個采用完全不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，因此在網(wǎng)關(guān)的傳輸層及高層上進(jìn)行處理和進(jìn)行兩種協(xié)議的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)的例子在網(wǎng)關(guān)兩側(cè)，是兩個采用完全不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)(1)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)物理層擴(kuò)展設(shè)備：中繼器（Repeater）和集線器（Hub）中繼器集線器(1)在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)物理層擴(kuò)展設(shè)備：中繼器集線器中繼器作用在物理層上實現(xiàn)局域網(wǎng)網(wǎng)段的擴(kuò)展，主要起到信號再生、放大、延長網(wǎng)絡(luò)距離的作用。優(yōu)點安裝簡單、使用方便、價格便宜。缺點不能夠無限制地擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)長度。

中繼器處理的對象是數(shù)據(jù)比特，它不能識別數(shù)據(jù)鏈路層的幀格式或網(wǎng)絡(luò)層的分組格式。不提供網(wǎng)段之間的隔離。注意：中繼器、放大器兩者之間的區(qū)別中繼器作用中繼器的連接中繼器的連接中繼器的工作原理信號的解碼與編碼----信號整形、放大、再生中繼器的工作原理信號的解碼與編碼----信號整形、放大集線器

集線器：多端口中繼器（參閱/view/7770.htm）用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng)

級聯(lián)式集線器(Uplink端口)堆疊式集線器(Up、Down堆疊端口)底板插入模塊(如光纖模塊等)集線器集線器：多端口中繼器（參閱http://baik用多個集線器可連成一個更大的局域網(wǎng)集線器集線器二系集線器三系集線器一系三個獨立的沖突域集線器二系集線器三系集線器一系集線器一個更大的局域網(wǎng)(一個沖突域)用多個集線器可連成一個更大的局域網(wǎng)集線器集線器二系集線器三優(yōu)點使原來屬于不同沖突域的局域網(wǎng)上的計算機(jī)能夠進(jìn)行跨沖突域的通信。擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點沖突域增大了，但總的吞吐量反而減小。如果不同的沖突域使用不同的數(shù)據(jù)率，那么就不能用集線器將它們互連起來。用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)優(yōu)點用集線器擴(kuò)展局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)用的設(shè)備：網(wǎng)橋（Bridge）和交換機(jī)（Switch）

網(wǎng)橋

交換機(jī)(2)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)用的設(shè)備：網(wǎng)橋交換機(jī)(2)在數(shù)據(jù)為什么要使用網(wǎng)橋？中繼器的數(shù)目已經(jīng)達(dá)到最大，但網(wǎng)絡(luò)還需擴(kuò)大距離時（如10Mbps以太網(wǎng)連接5個以上網(wǎng)段時）；兩個局域網(wǎng)距離相隔太遠(yuǎn)，中繼器不能及(此時需帶有WAN鏈路的遠(yuǎn)程網(wǎng)橋)；局域網(wǎng)有太多的流量，要分成幾個網(wǎng)段減小流量(用路由器相連太貴或因無路由協(xié)議時)；連接不同類型的LAN時；安全或管理原因。為什么要使用網(wǎng)橋？中繼器的數(shù)目已經(jīng)達(dá)到最大，但網(wǎng)絡(luò)還需擴(kuò)大距網(wǎng)橋連接網(wǎng)段擴(kuò)展局域網(wǎng)

網(wǎng)橋是在邏輯鏈路層上存儲轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的設(shè)備，當(dāng)在多個局域網(wǎng)之間需要交換信息，或為了安全、減小沖突域、增大吞吐量、要將現(xiàn)存的單個局域網(wǎng)分隔成幾個網(wǎng)絡(luò)時，就要用到網(wǎng)橋。（上圖中紅色光球----沖突）網(wǎng)橋連接網(wǎng)段擴(kuò)展局域網(wǎng)網(wǎng)橋是在邏輯鏈路層上存連接網(wǎng)橋前后的沖突域變化一個沖突域四個沖突域連接網(wǎng)橋前后的沖突域變化一個沖突域四個沖突域網(wǎng)橋網(wǎng)橋根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定是過濾丟棄、還是將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一個端口。

網(wǎng)橋的作用：過濾和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋網(wǎng)橋根據(jù)MAC幀的目的地址對收到的幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋網(wǎng)橋的內(nèi)部組成網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表端口管理軟件網(wǎng)橋協(xié)議實體端口1端口2緩存MAC1MAC2MAC3網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112MAC1MAC3MAC52MAC2MAC4MAC62站地址端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋MAC4MAC5MAC612網(wǎng)橋的內(nèi)部組成網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表端口管理網(wǎng)橋協(xié)端口1端口2緩存M從802.x到802.y局域網(wǎng)橋的操作由于MAC不同，網(wǎng)橋在LLC子層過濾、轉(zhuǎn)發(fā)

幀（如以太網(wǎng)和令牌環(huán)的連接）從802.x到802.y局域網(wǎng)橋的操作由于MAC不同從802.x到802.x局域網(wǎng)橋的操作由于MAC相同，僅在MAC子層過濾、轉(zhuǎn)發(fā)802.x幀（如以太網(wǎng)和以太網(wǎng)的連接）

從802.x到802.x局域網(wǎng)橋的操作由于MAC相同過濾通信量。擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性。由于網(wǎng)橋的網(wǎng)絡(luò)端口內(nèi)有緩沖存儲器，端口與端口間不是直接相連，因此可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率（如10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。

使用網(wǎng)橋帶來的好處過濾通信量。使用網(wǎng)橋帶來的好處存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。在MAC子層并沒有流量控制功能。具有不同MAC子層的網(wǎng)段橋接在一起時，時延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。使用網(wǎng)橋帶來的缺點存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。使用網(wǎng)橋帶來的缺點集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行CSMA/CD

算法。若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進(jìn)行退避。在這一點上網(wǎng)橋的接口很像一個網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。

由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡（無MAC地址），因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。網(wǎng)橋和集線器(或轉(zhuǎn)發(fā)器)不同集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進(jìn)行檢測。網(wǎng)橋和集線器(或轉(zhuǎn)發(fā)透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋(transparentbridge)關(guān)心的是完全透明。當(dāng)需要進(jìn)行局域網(wǎng)互連時，只需把連接插頭插入網(wǎng)橋，不需要改動任何硬件和軟件，無需設(shè)置地址開關(guān)，無需裝入路由表或參數(shù)。什么也不干，只須插入電纜就完事，現(xiàn)有LAN的運行完全不受網(wǎng)橋的任何影響?！巴该鳌笔侵妇钟蚓W(wǎng)上的站點并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因為網(wǎng)橋?qū)Ω髡緛碚f是看不見的。透明網(wǎng)橋是一種即插即用設(shè)備，其標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.1D。透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋(transparentbridge)透明網(wǎng)橋的過濾與轉(zhuǎn)發(fā)

當(dāng)一幀到達(dá)時，網(wǎng)橋必須決定將其丟棄還是轉(zhuǎn)發(fā)。如果要轉(zhuǎn)發(fā)，則必須決定發(fā)往哪一條輸出線路(LAN)。這需要通過查詢網(wǎng)橋中一張路徑選擇表里的目的地址而作出決定。該表列出每個可能的目的地，以及它屬于哪一條輸出線路(LAN)。在插入網(wǎng)橋之初，表為空，由于網(wǎng)橋不知道任何目的地的位置，因而采用擴(kuò)散算法(floodingalgorithm)：把每個到來的、未知的目的站點(不在路徑表中)的幀輸出到連在此網(wǎng)橋的所有LAN（除了發(fā)送該幀來的輸入線路以外）。透明網(wǎng)橋的過濾與轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)一幀到達(dá)時，網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋的逆向?qū)W習(xí)法

隨著時間的推移，網(wǎng)橋?qū)⒘私饷總€目的地的位置。一旦知道了目的地位置，發(fā)往該處的幀就只發(fā)到適當(dāng)?shù)腖AN上，而不再擴(kuò)散發(fā)送。當(dāng)網(wǎng)橋剛接入網(wǎng)時，路徑表是空的，它通過逆向?qū)W習(xí)法來獲知路徑并逐步建立起路徑表，網(wǎng)橋通過檢查收到幀的源地址及其輸入線路，若對應(yīng)的項在路徑表中沒有，則將其登記到透明網(wǎng)橋的路徑表中。隨著收到的幀越來越多，路徑表就逐漸完備起來。透明網(wǎng)橋的逆向?qū)W習(xí)法隨著時間的推移，處理動態(tài)拓?fù)洌〞r間項）

為了處理動態(tài)拓?fù)鋯栴}，每當(dāng)增加路徑表項時，均在該項中注明幀的到達(dá)時間。每當(dāng)目的地已在表中的幀到達(dá)時，將以當(dāng)前時間更新該項。這樣，從表中每項的時間即可知道該機(jī)器最后幀到來的時間。網(wǎng)橋中有一個進(jìn)程定期地掃描該表，會清除時間早于當(dāng)前時間若干分鐘的全部表項。如果從LAN上取走一臺計算機(jī)，并在別處重新連到LAN上的話，那么在幾分鐘內(nèi)，網(wǎng)橋中該表里對應(yīng)地址的項會動態(tài)得到更新，它即可重新開始正常工作而無須人工干預(yù)。這個算法同時也意味著，如果機(jī)器在幾分鐘內(nèi)無動作，那么發(fā)給它的幀將不得不廣播散發(fā)，一直到它自己發(fā)送出一幀為止。處理動態(tài)拓?fù)洌〞r間項）為了處理動態(tài)拓丟棄、轉(zhuǎn)發(fā)還是擴(kuò)散？

到達(dá)透明網(wǎng)橋的幀是丟棄、轉(zhuǎn)發(fā)還是擴(kuò)散？其處理過程取決于發(fā)送的LAN(源LAN)和目的地所在的LAN(目的LAN)是否相同。方法如下所示：1、如果目的LAN和源LAN相同，則丟棄該幀；2、如果目的LAN和源LAN不同，則轉(zhuǎn)發(fā)該幀；

3、如果目的LAN未知，則進(jìn)行擴(kuò)散(廣播)。

丟棄、轉(zhuǎn)發(fā)還是擴(kuò)散？到達(dá)透明網(wǎng)橋的幀是(1)從端口x收到無差錯的幀(如有差錯即丟棄)，在轉(zhuǎn)發(fā)表中查找目的站MAC地址。(2)如有，則查找出到此MAC地址應(yīng)當(dāng)走的端口d，然后進(jìn)行(3)，否則轉(zhuǎn)到(5)。(3)如到這個MAC地址去的端口d=x，則丟棄此幀(因為這表示不需要經(jīng)過網(wǎng)橋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā))。否則從端口d轉(zhuǎn)發(fā)此幀。(4)轉(zhuǎn)到(6)。(5)向網(wǎng)橋除x以外的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀(這樣做可保證找到目的站)。(6)如源站不在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則將源站MAC地址加入到轉(zhuǎn)發(fā)表，登記該幀進(jìn)入網(wǎng)橋的端口號，設(shè)置計時器。然后轉(zhuǎn)到(8)。如源站在轉(zhuǎn)發(fā)表中，則執(zhí)行(7)。(7)更新計時器。(8)等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到(1)。網(wǎng)橋處理接收幀和建立轉(zhuǎn)發(fā)表的算法(1)從端口x收到無差錯的幀(如有差錯即丟棄)，在轉(zhuǎn)站地址：登記收到的幀的源MAC地址。端口：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的端口號。時間：登記收到的幀進(jìn)入該網(wǎng)橋的時間。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記的三個信息

站地址：登記收到的幀的源MAC地址。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記的透明網(wǎng)橋工作舉例透明網(wǎng)橋工作舉例有時為了線路能有容錯能力，增加一些冗余線路，造成拓?fù)渲杏协h(huán)路，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子的現(xiàn)象，因此發(fā)展出一種網(wǎng)橋生成樹算法。透明網(wǎng)橋使用了生成樹算法F1③①②⑤網(wǎng)橋1轉(zhuǎn)發(fā)的幀⑥網(wǎng)橋2轉(zhuǎn)發(fā)的幀F(xiàn)2④局域網(wǎng)2局域網(wǎng)1網(wǎng)橋2網(wǎng)橋1

AF不停地兜圈子A發(fā)出的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了有時為了線路能有容錯能力，生成樹算法

為了防止幀的循環(huán)，使用生成樹算法，網(wǎng)橋間相互通信來確定生成樹（即生成初始拓?fù)渲袥]有回路的子集）：每隔幾秒鐘每一個網(wǎng)橋要廣播其標(biāo)識號(網(wǎng)橋生產(chǎn)廠家設(shè)定的唯一序號)和它所知道的其他所有LAN上的網(wǎng)橋標(biāo)識號算法選擇一個網(wǎng)橋作為生成樹的根(例如選擇一個最小序號的網(wǎng)橋)，然后以最短路徑為依據(jù)，找到樹上的每一個結(jié)點一旦網(wǎng)橋確定了生成樹，網(wǎng)橋就虛擬地斷開鏈路不在生成樹中的網(wǎng)橋上相關(guān)端口，從初始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中創(chuàng)建生成樹。隨著相關(guān)端口的斷開和環(huán)路的去除，幀不再循環(huán)如果以后某個時候，生成樹的一條鏈路失效了，網(wǎng)橋可以自動地將這些端口重新連接，再次運行生成樹算法，生成新的生成樹，虛擬斷開網(wǎng)橋上新的不在生成樹上的端口生成樹算法為了防止幀的循環(huán)，使用生成樹算源路由選擇網(wǎng)橋

支持CSMA/CD和令牌總線的人選擇了透明網(wǎng)橋，而令牌環(huán)的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇(sourcerouting)的網(wǎng)橋（受到IBM的鼓勵）。源路由選擇的核心思想是假定每個幀的發(fā)送者都知道接收者是否在同一LAN上。當(dāng)發(fā)送一幀到另外的LAN時，源機(jī)器將目的地址的最高位設(shè)置成1作為標(biāo)記。另外，它還在幀頭加進(jìn)此幀應(yīng)走的實際路徑。源路由選擇網(wǎng)橋支持CSMA/CD和令源路由選擇網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)幀源路由選擇網(wǎng)橋(下圖中的B1、B2)只關(guān)心那些目的地址高位為1的幀，當(dāng)見到這樣的幀時，它掃描幀頭中的路由(ALAN1B1LAN2B2LAN3X)，尋找發(fā)來此幀的那個LAN的編號。如果發(fā)來此幀的那個LAN編號后跟的是本網(wǎng)橋的編號，則將此幀轉(zhuǎn)發(fā)到路由中自己后面的那個LAN。如果該LAN編號后跟的不是本網(wǎng)橋，則不轉(zhuǎn)發(fā)此幀。AXB1B2LAN1LAN3LAN2源路由選擇網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)幀源路由選擇網(wǎng)橋(下圖中的B1、B2)只關(guān)源路由選擇中如何獲取路由

源路由選擇的前提是互聯(lián)網(wǎng)中的每臺機(jī)器都知道所有其他機(jī)器的最佳路徑。如何得到這些路由是源路由選擇算法的重要部分。獲取路由算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機(jī)器就發(fā)布一廣播幀，詢問它在哪里。每個網(wǎng)橋都轉(zhuǎn)發(fā)該查找?guī)?discoveryframe)，這樣該幀就可到達(dá)互聯(lián)網(wǎng)中的每一個LAN。當(dāng)答復(fù)回來時，途經(jīng)的網(wǎng)橋?qū)⑺鼈冏约旱臉?biāo)識記錄在答復(fù)幀中，于是，廣播幀的發(fā)送者就可以得到確切的路由，并可從中選取最佳路由。源路由選擇中如何獲取路由源路由選擇的遠(yuǎn)程網(wǎng)橋※網(wǎng)橋有時也被用來連接兩個或多個相距較遠(yuǎn)的LAN?？稍诿總€LAN中設(shè)置一個網(wǎng)橋，并且用點到點的連接（比如租用電話公司的電話線）在網(wǎng)橋間連接。點到點連線可采用各種不同的協(xié)議，如選用PPP協(xié)議。將傳輸?shù)搅硪粋€LAN中的MAC幀加到該點到點鏈路上PPP幀的有效載荷中傳送(該方法叫“隧道法”)，如果兩邊的LAN相同，這種辦法的效果最好。PSTNLAN1LAN2Ethernet幀Ethernet幀遠(yuǎn)程網(wǎng)橋※網(wǎng)橋有時也被用來連接兩個或多個相遠(yuǎn)程網(wǎng)橋※用戶層IPMAC站1用戶層IPMAC站2物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2①②③④⑤⑥⑦⑧⑨用戶數(shù)據(jù)IP-HMAC-HMAC-TDL-HDL-T①⑨②⑧③④⑥⑦⑤物理層DLRMAC物理層物理層DLRMAC物理層物理層LAN1LAN2兩個網(wǎng)橋之間可使用一段點到點鏈路遠(yuǎn)程網(wǎng)橋※用戶層IPMAC站1用戶層IPMAC站2物理層同一個沖突域中各站點共享10Mbps帶寬站點越多，每個站點得到的平均帶寬越小。同一個沖突域中各站點共享10Mbps帶寬站點越多，每個站點得多端口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)問題：站點數(shù)的增加導(dǎo)致LAN性能降低，每個站點帶寬低解決方法：交換式LAN，中心設(shè)備為一個以太交換機(jī)，內(nèi)有高速交換背板。交換機(jī)通常都有十幾個以上的端口，可以同時在各端口間高速交換，并可支持多種速率。工作原理：當(dāng)各主機(jī)需要通信時，交換機(jī)能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機(jī)都能像獨占通信媒體那樣，無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)交換機(jī)和透明網(wǎng)橋一樣，也是一種即插即用設(shè)備，其內(nèi)部的幀轉(zhuǎn)發(fā)表也是通過自學(xué)習(xí)算法自動地逐漸建立起來的。由于端口發(fā)送、接收線分開，交換機(jī)的端口RAM中可以緩存輸入的幀，所有端口都可以同時收、發(fā)，全雙工傳輸，以獨享方式操作。此時無沖突，不需采用CSMA/CD協(xié)議。多端口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)問題：站點數(shù)的增加導(dǎo)致LAN交換機(jī)是一種快速的多端口網(wǎng)橋交換機(jī)是一種快速的多端口網(wǎng)橋以太交換機(jī)使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，實質(zhì)上是一個硬件實現(xiàn)的多端口(8--24口)高速網(wǎng)橋，交換速率很高。而網(wǎng)橋一般用軟件實現(xiàn)，速度較慢；且只有2—4個端口，每個端口往往連接到以太網(wǎng)的一個網(wǎng)段。

以太交換機(jī)的每個端口都直接與單個主機(jī)或另一個交換機(jī)或集線器(HUB)相連，端口和單個主機(jī)或交換機(jī)相連時一般都工作在全雙工方式，端口和集線器(HUB)相連時則該端口工作在半雙工方式(CSMA/CD)。

交換機(jī)能同時連通多對端口上主機(jī)，使每一對相互通信的主機(jī)都能像獨占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。以太交換機(jī)有兩種工作方式：（1）存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式(StoreandFoward)；（2）直通交換方式(Cut-through)以太網(wǎng)交換機(jī)的特點以太交換機(jī)使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，實質(zhì)上是一個硬件實現(xiàn)的多對于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10Mb/s)的N分之一。使用以太網(wǎng)交換機(jī)時，雖然在每個端口到主機(jī)的帶寬還是10Mb/s，但由于一個用戶在通信時是獨占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有N對端口的交換機(jī)的總?cè)萘繛镹10Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點。

交換機(jī)端口獨占傳輸媒體的帶寬對于普通10Mb/s的共享式以太網(wǎng)，若共有N個用戶連接獨享端口以太交換機(jī)后的沖突域變化連接獨享端口以太交換機(jī)后的沖突域變化全雙工交換以太網(wǎng)（不再使用CSMA/CD）

全雙工交換以太網(wǎng)（不再使用CSMA/CD）

局域網(wǎng)擴(kuò)展例1局域網(wǎng)擴(kuò)展例1局域網(wǎng)擴(kuò)展例2局域網(wǎng)擴(kuò)展例2沖突域與廣播域

HUB

HUBMAC廣播域獨立的沖突域獨立的沖突域網(wǎng)橋或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

HUB為共享端口(各端口無緩存，信號僅在各端口間接力整形放大)，因此HUB連接的各結(jié)點處于同一個網(wǎng)段，位于同一個沖突域中；而網(wǎng)橋或交換機(jī)為獨享端口(有緩存)，網(wǎng)橋或交換機(jī)每個端口所連網(wǎng)段各構(gòu)成一個沖突域。HUB和交換機(jī)都會在端口間轉(zhuǎn)發(fā)MAC廣播幀，因此HUB、普通交換機(jī)連接的所有結(jié)點都處在同一個廣播域中。沖突域與廣播域HUBHUBMAC廣播(3)虛擬局域網(wǎng)VLAN局域網(wǎng)（LAN）通常被定義為一個單獨的廣播域，主要使用HUB、網(wǎng)橋、或交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接同一網(wǎng)段內(nèi)的所有節(jié)點。處于同一個局域網(wǎng)(廣播域)之內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間通信不通過網(wǎng)絡(luò)路由器，它們直接進(jìn)行通信；處于不同的局域網(wǎng)(廣播域)內(nèi)的設(shè)備之間的通信則必須經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)路由器。(3)虛擬局域網(wǎng)VLAN局域網(wǎng)（LAN）通常被定義為一個傳統(tǒng)上，由路由器分隔廣播域

傳統(tǒng)的LAN通常是基于用戶的物理位置劃分子網(wǎng)，不同的子網(wǎng)連接在路由器的不同端口上。一個子網(wǎng)內(nèi)的各機(jī)器處于同一個廣播域中，而路由器阻止廣播向其它子網(wǎng)繼續(xù)傳播。傳統(tǒng)上，由路由器分隔廣播域傳統(tǒng)的配置交換機(jī)端口建立多個廣播域若以太交換機(jī)使用VLAN技術(shù)，可建立多個廣播域

廣播存在于所有的網(wǎng)絡(luò)上，如果不對它們進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S護(hù)和控制，它們便會充斥于整個網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生大量的網(wǎng)絡(luò)通信(“廣播風(fēng)暴”)。在共享傳輸媒體的局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)總帶寬的絕大部分都是由廣播幀消耗的。交換機(jī)的每個端口是一個物理網(wǎng)段。在網(wǎng)絡(luò)中，廣播信息可以傳送到由交換機(jī)連接的每個物理網(wǎng)段，這將降低網(wǎng)絡(luò)的實際通信量。使用軟件對交換機(jī)端口配置VLAN后，可以形成邏輯網(wǎng)段。所有能夠相互接收到廣播幀的節(jié)點劃分在同一個廣播域或邏輯網(wǎng)段，在虛擬局域網(wǎng)VLAN中的每一個站都可以聽到同一個虛擬局域網(wǎng)上的其它成員所發(fā)出的廣播，而不會收到虛擬局域網(wǎng)以外的工作站發(fā)出的廣播信息。配置交換機(jī)端口建立多個廣播域若以太交換機(jī)使用VLAN技術(shù)，可VLAN

是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段屬于同一個廣播域。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求，構(gòu)成了一個虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)VLAN是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。虛交換機(jī)使用VLAN技術(shù)實現(xiàn)廣播域分段化

VLAN是在Switch上提供廣播域分段化的一種技術(shù)。它允許一組不限物理地域的用戶群共享一個獨立的廣播域，通過有效地配置、劃分用戶群、控制廣播范圍等方式，VLAN技術(shù)能夠最大限度地控制廣播域的影響范圍以及減少由于共享介質(zhì)所形成的安全隱患。交換機(jī)使用VLAN技術(shù)實現(xiàn)廣播域分段化V在主干網(wǎng)中的兩臺以太交換機(jī)實現(xiàn)VLAN

處于一個VLAN中的各個端口，即使它們處于不同的switch，但由于它們同屬一個廣