數(shù)據(jù)報和虛電路根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口和網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)對分組的路由選擇和轉(zhuǎn)發(fā)方式不同，網(wǎng)絡(luò)層為連接在網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)所提供的分組交換服務(wù)可以有兩大類：無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（數(shù)據(jù)報服務(wù)）面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（虛電路服務(wù)）數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報是分組交換網(wǎng)向用戶提供的一種無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式。通信前不需要先在源和目的節(jié)點(diǎn)之間建立一個連接，分組在網(wǎng)絡(luò)中是采用逐段鏈路進(jìn)行存儲—轉(zhuǎn)發(fā)處理，每個分組都作為一個獨(dú)立的報文來處理。每個分組獨(dú)立地進(jìn)行路由選擇，一個報文的多個分組可能通過不同的路徑傳送，分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)的順序可能與發(fā)送順序不同。虛電路虛電路是分組交換網(wǎng)向用戶提供的一種面向連接(ConnectionOriented：CO)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式。通信前需要先在源和目的節(jié)點(diǎn)之間建立一個連接，分組在網(wǎng)絡(luò)中是沿著該連接，逐段鏈路進(jìn)行存儲—轉(zhuǎn)發(fā)處理，因此每段的處理由分組型終端或分組交換機(jī)基于線路傳輸能力的按需動態(tài)分配原則來確定一個邏輯信道。一條虛電路實(shí)際上是由多段分配的邏輯信道鏈接而成的。提供數(shù)據(jù)報服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)H1

向

H5

發(fā)送分組H2

向

H6

發(fā)送分組路徑可能變化網(wǎng)絡(luò)隨時接受主機(jī)發(fā)送的分組（即數(shù)據(jù)報）網(wǎng)絡(luò)為每個分組獨(dú)立地選擇路由。

提供數(shù)據(jù)報服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)盡最大努力地將分組交付給目的主機(jī)，但網(wǎng)絡(luò)對源主機(jī)沒有任何承諾。提供數(shù)據(jù)報服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)不保證所傳送的分組不丟失也不保證按源主機(jī)發(fā)送分組的先后順序以及在時限內(nèi)必須將分組交付給目的主機(jī)

提供數(shù)據(jù)報服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)可根據(jù)情況將一些分組丟棄

提供數(shù)據(jù)報服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)數(shù)據(jù)報提供的服務(wù)是不可靠的，它不能保證服務(wù)質(zhì)量。實(shí)際上“盡最大努力交付”的服務(wù)就是沒有質(zhì)量保證的服務(wù)。

提供虛電路服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)H1

要和

H5

通信主機(jī)

H1

先向主機(jī)H5發(fā)出一個特定格式的控制信息分組，要求進(jìn)行通信，同時尋找一條合適路由。若主機(jī)H5同意通信就發(fā)回響應(yīng)，然后雙方就建立了虛電路。

虛電路H1

向

H5

發(fā)送的所有分組都沿此虛電路傳送。提供虛電路服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)同理，主機(jī)

H2

和主機(jī)H6通信之前，也要建立虛電路。

提供虛電路服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)在虛電路建立后，網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的服務(wù)就好像在兩個主機(jī)之間建立了一對穿過網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字管道。所有發(fā)送的分組都按順序進(jìn)入管道，然后按照先進(jìn)先出的原則沿著此管道傳送到目的站主機(jī)。

提供虛電路服務(wù)的特點(diǎn)

H1H5H2H4H3ACDBH6E分組交換網(wǎng)到達(dá)目的站的分組順序就與發(fā)送時的順序一致，因此網(wǎng)絡(luò)提供虛電路服務(wù)對通信的服務(wù)質(zhì)量QoS(QualityofService)有較好的保證。

兩種服務(wù)的思路不同虛電路服務(wù)的思路來源于傳統(tǒng)的電信網(wǎng)。電信網(wǎng)負(fù)責(zé)保證可靠通信的一切措施，因此電信網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)復(fù)雜而昂貴。數(shù)據(jù)報服務(wù)力求使網(wǎng)絡(luò)生存性好和使得網(wǎng)絡(luò)的控制功能分散，因而只能要求網(wǎng)絡(luò)提供盡最大努力的服務(wù)?？煽客ㄐ庞捎脩艚K端中的軟件（即TCP）來保證。數(shù)據(jù)報服務(wù)與虛電路服務(wù)之爭網(wǎng)絡(luò)只提供數(shù)據(jù)報服務(wù)可大大簡化網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)和處理開銷，提高傳輸速率。

技術(shù)的進(jìn)步使得網(wǎng)絡(luò)出錯的概率已越來越小，因而讓主機(jī)負(fù)責(zé)端到端的可靠性不但不會給主機(jī)增加更多的負(fù)擔(dān)，反而能夠使更多的應(yīng)用在這種簡單的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。因特網(wǎng)發(fā)展到今天的規(guī)模，充分說明了在網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)報服務(wù)是非常成功的。

數(shù)據(jù)報和虛電路的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)據(jù)報服務(wù)對軍事通信有其特殊的意義。當(dāng)某個結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時，后續(xù)的分組就可另選路由，因而提高了可靠性。但在使用虛電路時，結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障就必須重新建立另一條虛電路。

數(shù)據(jù)報服務(wù)還很適合于將一個分組發(fā)送到多個地址(即廣播或多播)。數(shù)據(jù)報服務(wù)和虛電路服務(wù)

優(yōu)缺點(diǎn)的歸納對比的方面

虛電路服務(wù)

數(shù)據(jù)報服務(wù)

思路

可靠通信應(yīng)當(dāng)

可靠通信應(yīng)當(dāng)

由網(wǎng)絡(luò)來保證

由用戶主機(jī)來保證連接的建立

必須有

不要目的站地址

僅在連接建立階段

每個分組都有

使用，每個分組使

目的站的全地址

用短的虛電路號數(shù)據(jù)報服務(wù)和虛電路服務(wù)

優(yōu)缺點(diǎn)的歸納對比的方面

虛電路服務(wù)

數(shù)據(jù)報服務(wù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)

屬于同一條虛電路

每個分組獨(dú)立選擇

的分組均按照同一

路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)

路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)當(dāng)結(jié)點(diǎn)出

所有通過出故障的

故障結(jié)點(diǎn)可能丟失

故障時

結(jié)點(diǎn)的虛電路

分組，一些路由

均不能工作

可能會發(fā)生變化數(shù)據(jù)報服務(wù)和虛電路服務(wù)

優(yōu)缺點(diǎn)的歸納對比的方面

虛電路服務(wù)

數(shù)據(jù)報服務(wù)分組的順序

總是按發(fā)送順序

到達(dá)目的站時不一定

到達(dá)目的站

按發(fā)送順序

端到端的

可以由分組交換網(wǎng)

由用戶主機(jī)負(fù)責(zé)差錯處理和

負(fù)責(zé)也可以由用戶

流量控制

主機(jī)負(fù)責(zé)廣域網(wǎng)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制在廣域網(wǎng)中，任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可能存在多個連接（直接或間接的），因此在兩個節(jié)點(diǎn)之間傳送的數(shù)據(jù)包就需要選擇一條最佳的傳輸路徑。網(wǎng)絡(luò)中間轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)在收到一個數(shù)據(jù)包時，也必須選擇一個最佳的轉(zhuǎn)發(fā)方向，實(shí)現(xiàn)分組的轉(zhuǎn)發(fā)。廣域網(wǎng)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制“轉(zhuǎn)發(fā)”(forwarding)和“路由選擇”(routing)這兩個名詞的使用在過去有些混亂?，F(xiàn)在的文獻(xiàn)傾向于將它們區(qū)分開來。

轉(zhuǎn)發(fā)是當(dāng)交換結(jié)點(diǎn)收到分組后，根據(jù)其目的地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表(forwardingtable)，并找出應(yīng)從結(jié)點(diǎn)的哪一個接口將該分組發(fā)送出去。路由選擇是構(gòu)造路由表(routingtable)的過程。路由表是根據(jù)一定的路由選擇算法得到的，而轉(zhuǎn)發(fā)表又是根據(jù)路由表構(gòu)造出的。

“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”路由選擇協(xié)議負(fù)責(zé)搜索分組從某個結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)的最佳傳輸路由，以便構(gòu)造路由表。從路由表再構(gòu)造出轉(zhuǎn)發(fā)分組的轉(zhuǎn)發(fā)表。分組是通過轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的。為了使討論更簡單些，可以不嚴(yán)格區(qū)分“轉(zhuǎn)發(fā)”和“路由選擇”，也不一定使用“轉(zhuǎn)發(fā)表”這一名詞。在轉(zhuǎn)發(fā)分組時可以不是說“查找轉(zhuǎn)發(fā)表”而是說“查找路由表”。

路由選擇方法路由選擇是網(wǎng)絡(luò)層的主要功能，路由選擇在網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行。路由選擇需要對網(wǎng)內(nèi)的每個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，必定會引起網(wǎng)絡(luò)延遲。理想的路由選擇算法特征：算法正確、簡單，而且是最佳；算法具有公平性、健壯性和穩(wěn)定性。實(shí)際的路由選擇算法只能是相對最佳的。非適應(yīng)型路由選擇算法擴(kuò)散式（泛洪式）：傳輸可靠性高，健壯性好，但無效傳輸量大，網(wǎng)絡(luò)開銷大。隨機(jī)式：算法簡單，但網(wǎng)絡(luò)效率較低。查表法：每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中有一張時延表和路由選擇表。分組根據(jù)時延表和路由選擇表確定輸出路徑。在業(yè)務(wù)量比較固定、節(jié)點(diǎn)和鏈路可靠性有一定保證的情況下，比較簡單有效。自適應(yīng)型路由選擇算法孤立式：根據(jù)本節(jié)點(diǎn)的輸出隊(duì)列長度確定時延和路由選擇表。分布式：各相鄰節(jié)點(diǎn)之間周期性或不定期地交換各自的路由信息，并以此為基礎(chǔ)產(chǎn)生新的時延表和路由表。集中式：設(shè)置一個網(wǎng)絡(luò)控制中心，收集各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的時延表和路由表。混合式：集中式和孤立式的結(jié)合。廣域網(wǎng)中的分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中查找轉(zhuǎn)發(fā)表在路由表中使用默認(rèn)路由局域網(wǎng)中一般采用平面地址結(jié)構(gòu)(flataddressing)。廣域網(wǎng)中一般都采用層次地址結(jié)構(gòu)

(hierarchicaladdressing)。最簡單的層次結(jié)構(gòu)地址舉例用二進(jìn)制數(shù)表示的主機(jī)地址劃分為前后兩部分。前一部分的二進(jìn)制數(shù)表示該主機(jī)所連接的分組交換機(jī)的編號。后一部分的二進(jìn)制數(shù)表示所連接的分組交換機(jī)的端口號，或主機(jī)的編號。

所連接的交換機(jī)的編號所連接的交換機(jī)端口的編號計(jì)算機(jī)在廣域網(wǎng)中的地址按照目的站連接的交換機(jī)號

確定下一跳只要轉(zhuǎn)發(fā)表中目的站一欄中的交換機(jī)號相同，那么查出的“下一跳”就是相同的。

在轉(zhuǎn)發(fā)分組時，可只根據(jù)分組的主機(jī)地址中的交換機(jī)號來查找轉(zhuǎn)發(fā)表。只有當(dāng)分組到達(dá)與目的主機(jī)相連的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)時，交換機(jī)才檢查第二部分地址（主機(jī)號），并通過合適的端口將分組交給目的主機(jī)。網(wǎng)絡(luò)中圖的應(yīng)用可用圖論中的“圖(graph)”來表示整個廣域網(wǎng)。用“結(jié)點(diǎn)”表示廣域網(wǎng)上的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)，用連接結(jié)點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)的“邊”表示廣域網(wǎng)中的鏈路。連接在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)上的主機(jī)與分組轉(zhuǎn)發(fā)無關(guān)，因此在圖中可以不畫出。用圖表示廣域網(wǎng)的例子12341結(jié)點(diǎn)邊243每一個結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)表1243目的站

下一跳1直接233343結(jié)點(diǎn)1的轉(zhuǎn)發(fā)表對結(jié)點(diǎn)1

的轉(zhuǎn)發(fā)表的第一個項(xiàng)目的解釋：若到達(dá)結(jié)點(diǎn)1

的分組的目的地址是結(jié)點(diǎn)1上的主機(jī)，則下一跳就是直接交付而不必再轉(zhuǎn)發(fā)其他結(jié)點(diǎn)。每一個結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)表1243目的站

下一跳132直接3344結(jié)點(diǎn)2的轉(zhuǎn)發(fā)表對結(jié)點(diǎn)2

的轉(zhuǎn)發(fā)表的第一個項(xiàng)目的解釋：若到達(dá)結(jié)點(diǎn)2

的分組的目的地址是結(jié)點(diǎn)1上的主機(jī)，則下一跳就應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)到結(jié)點(diǎn)3。在路由表中使用默認(rèn)路由1243目的站

下一跳1直接233343結(jié)點(diǎn)

1

的轉(zhuǎn)發(fā)表這三個項(xiàng)目的“下一跳”

都是轉(zhuǎn)發(fā)到“3”（結(jié)點(diǎn)3）?？梢院喜⒁越Y(jié)點(diǎn)

1

和結(jié)點(diǎn)

2

中的轉(zhuǎn)發(fā)表為例來討論在路由表中使用默認(rèn)路由1243目的站

下一跳1直接默認(rèn)3結(jié)點(diǎn)1的轉(zhuǎn)發(fā)表默認(rèn)路由在路由表中使用默認(rèn)路由1243目的站

下一跳132直接3344結(jié)點(diǎn)2的轉(zhuǎn)發(fā)表這兩個項(xiàng)目的“下一跳”

都是轉(zhuǎn)發(fā)到“3”（結(jié)點(diǎn)3）?？梢院喜⒃诼酚杀碇惺褂媚J(rèn)路由1243目的站

下一跳2直接44默認(rèn)3結(jié)點(diǎn)2的轉(zhuǎn)發(fā)表默認(rèn)路由使用默認(rèn)路由使轉(zhuǎn)發(fā)表更加簡潔，可減少查找轉(zhuǎn)發(fā)表的時間。

在許多情況下，一個單位可能擁有多個局域網(wǎng)。因而需要實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)之間的通信。本節(jié)要討論的時在物理層或者數(shù)據(jù)鏈路層將局域網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)展。這種擴(kuò)展的局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)層看來仍然是一個網(wǎng)絡(luò)。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

1、在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)

用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng)集線器集線器一系二系集線器三系三個獨(dú)立的碰撞域6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

1、在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)

用多個集線器可連成更大的局域網(wǎng)一系二系三系集線器集線器集線器集線器主干集線器6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

優(yōu)點(diǎn)使原來屬于不同碰撞域的局域網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行跨碰撞域的通信。擴(kuò)大了局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍。缺點(diǎn)碰撞域增大了，但總的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的數(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)6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

1、在物理層擴(kuò)展局域網(wǎng)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)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(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，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的MAC地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個端口。

網(wǎng)橋6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

站表端口管理

軟件網(wǎng)橋協(xié)議

實(shí)體端口1端口2緩存①②③網(wǎng)段B網(wǎng)段A1112①③⑤2②④⑥2站地址端口網(wǎng)橋網(wǎng)橋④⑤⑥網(wǎng)橋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

過濾通信量。

擴(kuò)大了物理范圍。提高了可靠性?？苫ミB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)。

網(wǎng)橋帶來的好處6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)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。

網(wǎng)橋的缺點(diǎn)6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)用戶層IPMAC站1用戶層IPMAC站2物理層網(wǎng)橋1網(wǎng)橋2AB①②③④⑤⑥⑦⑧⑨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LANLAN兩個網(wǎng)橋之間還可使用一段點(diǎn)到點(diǎn)鏈路

6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

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(diǎn)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，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6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)目前使用得最多的網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparentbridge)。

“透明”是指局域網(wǎng)上的站點(diǎn)并不知道所發(fā)送的幀將經(jīng)過哪幾個網(wǎng)橋，因?yàn)榫W(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6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)(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?yàn)檫@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)。

透明網(wǎng)橋處理幀的算法6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

透明網(wǎng)橋處理幀的算法(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(jì)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(jì)時器。(8)

等待新的數(shù)據(jù)幀。轉(zhuǎn)到(1)。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)表中登記以下三個信息站地址：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。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

透明網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)表根據(jù)的原理轉(zhuǎn)發(fā)表中的MAC地址是根據(jù)源MAC地址寫入的，但在進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時是將此MAC地址當(dāng)作目的地址。原理：如果網(wǎng)橋現(xiàn)在能夠從端口x收到從源地址A發(fā)來的幀，那么以后就可以從端口x將幀轉(zhuǎn)發(fā)到目的地址A。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)4、擴(kuò)展的局域網(wǎng)—在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

透明網(wǎng)橋引起的兜圈子局域網(wǎng)2局域網(wǎng)1網(wǎng)橋2網(wǎng)橋1

AFF2④F1③不停地兜圈子①②A發(fā)出的幀⑤網(wǎng)橋1轉(zhuǎn)發(fā)的幀⑥網(wǎng)橋2轉(zhuǎn)發(fā)的幀網(wǎng)絡(luò)資源白白消耗了6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

透明網(wǎng)橋支撐樹算法這是為了避免產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)的幀在網(wǎng)絡(luò)中不斷地兜圈子。透明網(wǎng)橋支撐樹算法：互連在一起的網(wǎng)橋在進(jìn)行彼此通信后，就能找出原來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€子集，在這個子集里整個連通的網(wǎng)絡(luò)中不存在回路。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)多端口網(wǎng)橋——以太網(wǎng)交換機(jī)交換式集線器(switchinghub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有十幾個端口。因此，以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個多端口的網(wǎng)橋，可見交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn)以太網(wǎng)交換機(jī)的每個端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。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(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。

以太網(wǎng)交換機(jī)由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

以太網(wǎng)交換機(jī)獨(dú)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，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，由于一個用戶在通信時是獨(dú)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)總?cè)萘繛?/p>

2N

10Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。

6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

以太網(wǎng)交換機(jī)三種轉(zhuǎn)發(fā)方式

存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式直通方式（Cut-Through）無碎片直通方式

（Fragment-freeCut-Through）6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

以太網(wǎng)交換機(jī)三種轉(zhuǎn)發(fā)方式

存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式：交換機(jī)先將MAC幀全部讀入到內(nèi)部緩沖區(qū)，進(jìn)行幀校驗(yàn)，一旦有錯，就立即通知源站點(diǎn)重發(fā)。利用存儲轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，網(wǎng)管員可以定義過濾算法來控制交換機(jī)的通信量，實(shí)現(xiàn)速率不同兩個端口間信息處理。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

以太網(wǎng)交換機(jī)三種轉(zhuǎn)發(fā)方式

存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式：交換機(jī)的傳輸延遲大（隨幀的長度而變化），緩存是有限的，當(dāng)負(fù)荷增大時，會引起阻塞現(xiàn)象。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

以太網(wǎng)交換機(jī)三種轉(zhuǎn)發(fā)方式

直通方式

（Cut-Through）交換機(jī)收到MAC幀時，不待收完整，就按幀頭的DA來判別起轉(zhuǎn)發(fā)端口。起轉(zhuǎn)發(fā)速度快，延遲一致性好（與幀長短無關(guān)）。由于采用直通方式（Cut-Through）

，在轉(zhuǎn)發(fā)時不進(jìn)行差錯校驗(yàn)，當(dāng)某些幀已有錯仍然加以轉(zhuǎn)發(fā)，做無用功；且不適宜速率不同的兩個端口間轉(zhuǎn)發(fā)，100Mbit/s網(wǎng)段的信息直通轉(zhuǎn)發(fā)到10Mbit/s網(wǎng)段，必產(chǎn)生阻塞。6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)

以太網(wǎng)交換機(jī)三種轉(zhuǎn)發(fā)方式

無碎片直通方式

(Fragment-freeCut-Through)以太網(wǎng)最小幀的長度為64字節(jié)（含幀頭、尾），無碎片直通方式針對這一特征，設(shè)置一個64字節(jié)的FIFO緩沖，相對可減少出錯幀的轉(zhuǎn)發(fā)率（凡小于64字節(jié)的幀均不轉(zhuǎn)發(fā)）。無碎片直通方式較之直通方式提供了較好的差錯檢驗(yàn)，而幾乎沒有增加延遲。不分段交換方式會檢查到幀的數(shù)據(jù)域。

6.2局域網(wǎng)的擴(kuò)展

2、在數(shù)據(jù)鏈路層擴(kuò)展局域網(wǎng)6.3虛擬局域網(wǎng)1、虛擬局域網(wǎng)的概念虛擬局域網(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。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個VLAN的幀都有一個明確的標(biāo)識符，指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個VLAN。虛擬局域網(wǎng)其實(shí)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)。

6.3虛擬局域網(wǎng)VLAN允許一組不限物理位置的用戶群共享一個獨(dú)立的廣播域，可在一個物理網(wǎng)絡(luò)中劃分多個VLAN，可使得不同的用戶群屬于不同的廣播域。通過劃分用戶群，控制廣播范圍等方式，VLAN技術(shù)能夠從根本上解決網(wǎng)絡(luò)效率與安全性等問題。

VLAN對廣播域的劃分是通過交換機(jī)軟件完成的。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)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

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)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

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)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

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(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。

虛擬局域網(wǎng)協(xié)議允許在以太網(wǎng)的幀格式中插入一個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)。VLAN中使用的以太網(wǎng)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1000000100000000VID2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CFI6.3虛擬局域網(wǎng)2、虛擬局域網(wǎng)使用的幀格式1、廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)的構(gòu)成當(dāng)主機(jī)之間的距離較遠(yuǎn)時，例如，相隔幾十或幾百公里，甚至幾千公里，局域網(wǎng)顯然就無法完成主機(jī)之間的通信任務(wù)。這時就需要另一種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，即廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)范圍大，距離遠(yuǎn)；網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量多，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜。

6.4廣域網(wǎng)由局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)組成互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)廣域網(wǎng)路由器結(jié)點(diǎn)交換機(jī)相距較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)通過路由器與廣域網(wǎng)相連組成了一個覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng)

廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)廣域網(wǎng)是單個的網(wǎng)絡(luò)，它使用結(jié)點(diǎn)交換機(jī)連接各主機(jī)而不是用路由器連接各網(wǎng)絡(luò)。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)在單個網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組，而路由器在多個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。連接在一個廣域網(wǎng)（或一個局域網(wǎng)）上的主機(jī)在該網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行通信時，只需要使用其網(wǎng)絡(luò)的物理地址即可。即使是覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng)，也不是廣域網(wǎng)，因?yàn)樵诨ヂ?lián)網(wǎng)中，不同網(wǎng)絡(luò)的“互連”才是其最主要的特征。X.25分組交換網(wǎng)1976年，ITU-T（原CCITT）X.25建議X.25建議定義：分組式終端以專線方式接入公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)的DTE－DCE接口。X.25所討論的都是以面向連接的虛電路服務(wù)為基礎(chǔ)。三個功能層次：分組級（PacketLevel）幀級

（FrameLevel）LAPB物理級（PhysicalLevel) X.216.4廣域網(wǎng)X.25規(guī)定了DTE-DCE的接口X.25接口X.25接口X.25公用分組交換網(wǎng)VC2VC1DTEDTEDCEDCEDCEDTEX.25接口X.25的層次關(guān)系LAPB幀X.25分組分組層（網(wǎng)絡(luò)層）數(shù)據(jù)鏈路層用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)X.25首部LAPB首部LAPB尾部高層X.25物理層X.25的物理層定義了DTE－DCE之間的接口特性，為幀級提供一個物理連接，實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸。X.25的物理層主要包括：ITU－TV系列建議，關(guān)于電話網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌跇?biāo)準(zhǔn)；ITU－TX系列建議，關(guān)于公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上數(shù)據(jù)通信的建議和接口標(biāo)準(zhǔn)；ITU－TI系列建議，關(guān)于ISDN上數(shù)據(jù)、電話、圖像通信的接口標(biāo)準(zhǔn)。X.25的數(shù)據(jù)鏈路層（幀級）X.25幀級采用了ISO開發(fā)的高級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC）的幀結(jié)構(gòu)，是HDLC一個子集－平衡型鏈路接入規(guī)程(LAPB)。LAPB使用異步平衡模式，允許兩個復(fù)合站中的任何一個建立平衡連接，即雙向鏈路。X.25幀級包括單鏈路規(guī)程和多鏈路規(guī)程。X.25幀級采用連續(xù)ARQ方法。X.25的數(shù)據(jù)鏈路層（幀級）OSI數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)控制相鄰的兩個設(shè)備間通信。對每一鏈路需要獨(dú)立的鏈路控制，且跨越網(wǎng)絡(luò)。1Layers3-7DTE(DCE)LAPB節(jié)點(diǎn)1222X.25的分組層用戶數(shù)據(jù)在X.25的分組層（相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)層）的數(shù)據(jù)字段，加上X.25的首部控制信息后，就組裝成為X.25分組。在分組層DTE與DCE之間可建立多條邏輯信道(0~4095號)，使一個DTE同時和網(wǎng)上其他多個DTE建立虛電路并進(jìn)行通信。X.25還規(guī)定了在經(jīng)常需要進(jìn)行通信的兩個DTE之間可以建立永久虛電路。X.25網(wǎng)與IP網(wǎng)基于IP協(xié)議的因特網(wǎng)是無連接的，只提供

“盡力而為”的數(shù)據(jù)報服務(wù)，不確保服務(wù)質(zhì)量。X.25網(wǎng)是面向連接的，能夠提供可靠交付的虛電路服務(wù)，能保證服務(wù)質(zhì)量。X.25網(wǎng)通過復(fù)雜的流量控制和差錯控制，能在較差的網(wǎng)絡(luò)條件下保證服務(wù)質(zhì)量，提高利用率，在二十多年前它曾經(jīng)是頗受歡迎的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。X.25網(wǎng)不再是網(wǎng)絡(luò)主流到了20世紀(jì)90年代，情況發(fā)生了很大的變化。通信主干線路已大量使用光纖技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量大大提高使得誤碼率降低好幾個數(shù)量級，而X.25十分復(fù)雜的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和分組層協(xié)議已成為多余的。PC機(jī)的價格急劇下降使得無硬盤的啞終端退出了通信市場。這正好符合因特網(wǎng)當(dāng)初的設(shè)計(jì)思想：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)盡量簡單而智能應(yīng)盡可能放在網(wǎng)絡(luò)以外的用戶端。幀中繼幀中繼是在OSI參考模型第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）上，采用簡化協(xié)議，且以幀為單元來傳送數(shù)據(jù)的一種技術(shù)。幀中繼起初由AT&T作為N－ISDN的幀方式的承載業(yè)務(wù)提出來。其產(chǎn)生的技術(shù)背景是：傳輸網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化和傳輸介質(zhì)光纖化，傳輸誤碼率比以往模擬網(wǎng)的要小很多；用戶終端設(shè)備的處理能力大為提高。6.4廣域網(wǎng)幀中繼技術(shù)的特點(diǎn)（1）幀中繼協(xié)議簡化了X.25分組級功能，只有兩個層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的處理大為簡化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用幀中繼時一個幀的處理時間可以比X.25的處理時間減少一個數(shù)量級，因而提高了幀中繼網(wǎng)的處理效率。（2）傳送的基本單元為幀，幀的長度可變，最大長度允許1600字節(jié)，比X.25網(wǎng)的缺省分組長度128字節(jié)長，特別適合于封裝局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)單元，減少了分段與重組的處理開銷。

幀中繼技術(shù)的特點(diǎn)（3）在數(shù)據(jù)鏈路層完成動態(tài)(統(tǒng)計(jì))復(fù)用、幀透明傳輸和差錯檢測，但與X.25網(wǎng)不同的是幀中繼網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)若檢測到差錯，將出錯的幀丟棄，不采用重傳機(jī)制，減少了幀編號、流量控制、應(yīng)答等開銷，由此減少了交換機(jī)的處理時間，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低了網(wǎng)絡(luò)遲延。（4）幀中繼技術(shù)提供了有效的帶寬管理和阻塞控制機(jī)制，使用戶能合理傳送超出約定帶寬的突發(fā)性數(shù)據(jù)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。幀中繼技術(shù)的特點(diǎn)（5）幀中繼現(xiàn)可提供用戶的接入速率在64Kbit/s～2.048Mbit/s,也可達(dá)到45Mbit/s。

（6）與X.25分組交換一樣，幀中繼采用了面向連接的工作模式，可以提供PVC業(yè)務(wù)、SVC業(yè)務(wù)。由于幀中繼的SVC業(yè)務(wù)對用戶的資費(fèi)并不能帶來明顯的好處，實(shí)際上主要用作局域網(wǎng)的互連，僅采用PVC業(yè)務(wù)。

幀中繼網(wǎng)幀中繼交換機(jī)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器幀中繼提供虛電路服務(wù)幀中繼網(wǎng)路由器局域網(wǎng)局域網(wǎng)虛電路路由器虛電路像一條專用電路用戶看不見幀中繼網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的幀中繼交換機(jī)幀中繼的應(yīng)用專用網(wǎng)接口：所有的數(shù)據(jù)設(shè)備安裝帶有FRN接口的E1（或T1）多路選擇器；其它應(yīng)用（語音傳輸、電話會議等）僅安裝非幀中繼接口；公用網(wǎng)接口應(yīng)用：塊數(shù)據(jù)交換、文件傳送、字符交互、互聯(lián)LAN、支持多個低速復(fù)用。異步傳輸模式ATM人們曾經(jīng)設(shè)想過“未來最理想”的一種網(wǎng)絡(luò)是寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)B-ISDN。B-ISDN采用新的ATM交換技術(shù)。這種技術(shù)結(jié)合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)。雖然在B-ISDN并沒有成功，但ATM技術(shù)還是獲得了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，并在因特網(wǎng)的發(fā)展中起到了重要的作用。6.4廣域網(wǎng)ATM技術(shù)背景ISDN是由電話綜合數(shù)字網(wǎng)演變而成的一個網(wǎng)絡(luò)，它提供端到端的數(shù)字連接，以支持包括話音和非話業(yè)務(wù)在內(nèi)的多種電信服務(wù)，并為用戶接入提供一組有限的多用途用戶網(wǎng)絡(luò)間的標(biāo)準(zhǔn)接口。N_ISDN是以數(shù)字式電話網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用電路交換方式，基于64Kbit/s的ISDN,數(shù)據(jù)速率限為2Mbit/s；B_ISDN則是真正意義上的綜合，采用快速分組交換方式，即ATM技術(shù)。B-ISDN對傳輸模式的要求對信息損傷小（信息傳送的時延和時延抖動要小，信息丟失和差錯率要小）；能靈活支持各種業(yè)務(wù)；具有高速傳送信息的能力；簡單易行（簡化信息的處理過程，簡化對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)管理的要求）。異步傳輸模式ATMATM是建立在電路交換和分組交換的基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技術(shù)。ATM采用定長分組作為傳輸和交換的單元。這種定長分組叫做信元(cell)。ATM的數(shù)據(jù)速率為155.520Mbit/s，622.080Mbit/s。SDH傳送的同步比特流被劃分為一個個固定時間長度的幀（請注意，這是時分復(fù)用的時間幀，而不是數(shù)據(jù)鏈路層的幀）。當(dāng)用戶的ATM信元需要傳送時，就可插入到SDH的一個幀中。ATM名詞中的“異步”是指將

ATM

信元“異步插入”到同步的SDH比特流中。每個用戶發(fā)送的ATM信元在每一時分復(fù)用幀中的相對位置并不是固定不變的。

“異步”的含義

ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)ATM技術(shù)是B-ISDN的核心技術(shù)；ATM網(wǎng)采用多級的交換網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；ATM網(wǎng)絡(luò)是由ATM終端和ATM交換機(jī)構(gòu)成；接口：用戶-網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)接口（NNI）ATM網(wǎng)：專用ATM網(wǎng)公用ATM網(wǎng)接入ATM網(wǎng)ATM層次模型HighlevelHighle