計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

第四章第4章局域網(wǎng)原理與技術(shù)本章主要內(nèi)容局域網(wǎng)概述；以太網(wǎng)技術(shù)；局域網(wǎng)的擴展；高速以太網(wǎng)；虛擬局域網(wǎng)；無線局域網(wǎng)。4.1局域網(wǎng)概述本講主要內(nèi)容局域網(wǎng)定義和特點；局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)；典型局域網(wǎng)。一、局域網(wǎng)定義和特點1．局域網(wǎng)定義局域網(wǎng)是一種可以將幾平方公里范圍內(nèi)的計算機連接在一起，并實現(xiàn)相互通信的計算機網(wǎng)絡(luò)類型。一、局域網(wǎng)定義和特點2．局域網(wǎng)特點（1）單位所有。（2）傳輸速率高。（3）傳輸時延小。（4）多種傳輸介質(zhì)。（5）可靠性高。二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

把計算機網(wǎng)絡(luò)看作是由一組結(jié)點和鏈路組成的幾何圖形，這些由結(jié)點和鏈路組成的幾何圖形就是網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。局域網(wǎng)常見的拓撲結(jié)構(gòu)有總線形、星形、環(huán)形、樹形和網(wǎng)狀形。二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

通常用同軸電纜作為網(wǎng)絡(luò)中的總線。為了防止反射信號干擾總線上用于傳輸數(shù)據(jù)的基帶信號，總線兩端必須接匹配阻抗。

總線形拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是簡單，缺點是連接在總線上的任何一個終端發(fā)生故障，都有可能使總線的阻抗發(fā)生變化，導致基帶信號傳輸失敗。總線形拓撲結(jié)構(gòu)二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備是物理層的集線器或鏈路層的交換機，核心設(shè)備和終端之間的傳輸介質(zhì)一般為雙絞線或光纖。

星形拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是核心設(shè)備能夠隔離每一個終端，因此，某個終端發(fā)生故障或者核心設(shè)備用于連接終端的某個端口發(fā)生故障時，不會影響其他終端之間的通信過程。星形拓撲結(jié)構(gòu)二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

環(huán)形物理鏈路任何一處發(fā)生故障，都不會影響終端之間連通性的特性，使得有容錯性要求的局域網(wǎng)往往采用這種拓撲結(jié)構(gòu)。

多站接入單元（MSAU）在終端正常的情況下，保證經(jīng)過環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過該終端。而在終端異常的情況下，能夠直接旁路該終端。環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

樹形拓撲結(jié)構(gòu)實際上就是通過級聯(lián)交換機或集線器將多個星形拓撲結(jié)構(gòu)連接在一起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。樹形拓撲結(jié)構(gòu)要求任何兩個終端之間只有一條傳輸路徑。樹形拓撲結(jié)構(gòu)二、局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

這種在樹形拓撲結(jié)構(gòu)上增加環(huán)路的拓撲結(jié)構(gòu)稱為網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構(gòu)，增加環(huán)路是為了保障故障情況下終端之間的連通性。網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構(gòu)三、典型局域網(wǎng)（1）以太網(wǎng)特點低成本；可擴展性；高可靠性；廣泛適用的管理工具。1．以太網(wǎng)三、典型局域網(wǎng)（2）以太網(wǎng)發(fā)展過程1．以太網(wǎng)協(xié)議名稱發(fā)布時間說明802.31986俗稱10BASE5，10Mbps傳輸速率，粗同軸電纜作為傳輸介質(zhì)802.3a1988俗稱10BASE2，10Mbps傳輸速率，細同軸電纜作為傳輸介質(zhì)802.3i1990俗稱10BASE-T，10Mbps傳輸速率，雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)802.3u1995俗稱100BASE-T，100Mbps傳輸速率，雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)802.3z19981000BASE-X，1000Mbps傳輸速率。X指多種傳輸介質(zhì)802.3ae200210Gbps以太網(wǎng)，目前支持多種傳輸介質(zhì)，包括光纖、雙絞線和同軸電纜802.3ba201040Gbps和100Gbps以太網(wǎng)。目前主要支持光纖作為傳輸介質(zhì)。三、典型局域網(wǎng)（1）無線局域網(wǎng)特點無線通信；高速；即插即用；與以太網(wǎng)相輔相成。2．無線局域網(wǎng)三、典型局域網(wǎng)（2）無線局域網(wǎng)發(fā)展過程2．無線局域網(wǎng)協(xié)議名稱發(fā)布時間頻段數(shù)據(jù)傳輸速率802.1119972.4GHz1Mbps和2Mbps802.11a19995GHz54Mbps802.11b19992.4GHz5.5Mbps和11Mbps802.11g20032.4GHz54Mbps802.11n（Wi-Fi4）20092.4GHz和5GHz600Mbps802.11ac（Wi-Fi5）20125GHz6Gbps802.11ax（Wi-Fi6）20192.4GHz和5GHz9Gbps802.11be（Wi-Fi7）2024（預計）1–7.5GHz30Gbps4.2以太網(wǎng)技術(shù)本講主要內(nèi)容總線形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能；曼徹斯特編碼；MAC地址；MAC幀；CSMA/CD工作原理。一、總線形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能

總線由同軸電纜組成，所有終端直接連接到總線上，任何終端發(fā)送的信號將沿著總線向總線兩端傳播，為了防止總線兩端反射信號，總線兩端必須接匹配阻抗。

總線形以太網(wǎng)無中繼情況下的總線長度（簡稱為無中繼長度）是受到限制的，如粗同軸電纜無中繼長度不能超過500m，細同軸電纜無中繼長度不能超過200m?？偩€形以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)1．總線形以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)一、總線形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能2．總線形以太網(wǎng)功能需求（1）數(shù)據(jù)與信號之間相互轉(zhuǎn)換的能力。（2）檢測總線是否空閑的能力。（3）尋址能力。（4）公平競爭總線的能力。（5）數(shù)據(jù)封裝成幀的能力。（6）幀對界能力。二、曼徹斯特編碼

將每一位二進制數(shù)對應(yīng)的信號分成二部份，對于二進制數(shù)0，前半部份為高電平，而后半部份為低電平。對于二進制數(shù)1，恰好相反，前半部份為低電平，后半部份為高電平（也可以采用相反約定，即二進制數(shù)1是先高后低，二進制數(shù)0是先低后高）。曼徹斯特編碼三、MAC地址48位MAC地址最高字節(jié)的最低位是I/G位，該位為0，表示該MAC地址對應(yīng)單個終端，該位為1，表示該MAC地址對應(yīng)一組終端。48位MAC地址最高字節(jié)的次低位是G/L位，該位為0，表示該MAC地址是全局地址，該位為1，表示該MAC地址是局部地址，全局地址表示該MAC地址全球范圍內(nèi)唯一。MAC地址可以分為單播地址、廣播地址和組播地址。廣播地址是48位全1的地址，用16進制數(shù)表示是ff:ff:ff:ff:ff:ff（6個用冒號分隔的全1字節(jié)）。組播地址范圍是：01:00:5e:00:00:00～01:00:5e:7f:ff:ff。單播地址是廣播和組播地址以外且I/G位為0的MAC地址。四、MAC幀先導碼：7個二進制數(shù)位流模式為10101010的字節(jié)組成；幀開始分界符：1字節(jié)二進制數(shù)位流模式為10101011的編碼；目的地址：用于標識該MAC幀的接收終端的48位MAC地址，目的地址可以是單播地址、廣播地址和組播地址；源地址：用于標識該MAC幀的發(fā)送終端的48位MAC地址；類型：用于標明數(shù)據(jù)類型；數(shù)據(jù)：用于傳輸數(shù)據(jù)；幀檢驗序列（FCS）：MAC幀的檢錯碼。

MAC幀結(jié)構(gòu)五、CSMA/CD工作原理CSMA/CD操作過程五、CSMA/CD工作原理（1）先聽再講

某個想要通過總線發(fā)送數(shù)據(jù)的終端必須確定總線上沒有其他終端正在發(fā)送數(shù)據(jù)后，才能向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）等待幀間最小間隔

偵聽到總線持續(xù)空閑一段時間后，才能開始發(fā)送數(shù)據(jù)，這段時間稱為幀間最小間隔（IFG）。（3）邊講邊聽

某個終端開始發(fā)送數(shù)據(jù)后，必須一直檢測總線上是否發(fā)生沖突。如果檢測到?jīng)_突發(fā)生，停止數(shù)據(jù)發(fā)送過程。（4）退后再講

一旦檢測到?jīng)_突發(fā)生，終端將停止數(shù)據(jù)發(fā)送過程，延遲一段時間后，再開始偵聽總線。1．CSMA/CD算法五、CSMA/CD工作原理（1）后退算法描述①確定參數(shù)K。初始時K=0，每發(fā)生一次沖突，K就加1，但K不能超過10，因此，K＝MIN[沖突次數(shù)，10]。②從整數(shù)集合[0，1，…，2K－1]中隨機選擇某個整數(shù)r。③根據(jù)r，計算出后退時間T=r×t基（t基是基本延遲時間，對于10Mbps以太網(wǎng)，t基=51.2

s）。④如果連續(xù)重傳了16次都檢測到?jīng)_突發(fā)生，則終止傳輸，并向高層協(xié)議報告。２．后退算法五、CSMA/CD工作原理（2）后退算法分析

截斷二進制指數(shù)類型的后退算法是一種自適應(yīng)后退算法，在少量終端發(fā)生沖突的情況下，為了提高總線的利用率，盡量減少終端平均延遲時間。在大量終端發(fā)生沖突的情況下，通過不斷增大整數(shù)集合，盡量保證有終端最終獲取通過總線發(fā)送數(shù)據(jù)的機會。２．后退算法4.3局域網(wǎng)的擴展本講主要內(nèi)容物理層擴展；鏈路層擴展。一、物理層擴展中繼器互連傳輸介質(zhì)的結(jié)構(gòu)1．中繼器

如果總線長度超過信號無中繼傳輸距離，需要在總線中間增加中繼器，中繼器的作用是完成信號再生，將已經(jīng)衰減、甚至失真的信號重新還原成發(fā)送端生成的初始信號。一、物理層擴展集線器互連終端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和集線器工作原理圖2．集線器

集線器是一個多端口中繼器，端口支持的傳輸介質(zhì)類型通常為雙絞線。用集線器連接終端方式構(gòu)建的以太網(wǎng)仍然是一個共享式以太網(wǎng)。一、物理層擴展級聯(lián)集線器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2．集線器

當雙絞線無中繼距離為100m時，通過集線器互連的兩個終端之間的距離可以達到200m。通過不斷級聯(lián)集線器，使得終端之間的距離可以無限大。通過2個集線器級聯(lián)，使得終端A與終端C之間的距離可以達到300m。二、鏈路層擴展1．傳統(tǒng)以太網(wǎng)的缺陷

對于總線形以太網(wǎng)，任何時候，連接在總線上的終端中只能有一個終端發(fā)送數(shù)據(jù)，一旦有兩個（或以上）終端同時發(fā)送數(shù)據(jù)，就會發(fā)生沖突，因此，將具有這種傳輸特性的網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍，稱為沖突域，將同一沖突域中相距最遠的兩個終端之間的物理距離稱為沖突域直徑。二、鏈路層擴展1．傳統(tǒng)以太網(wǎng)的缺陷（1）只適應(yīng)輕負荷CSMA/CD算法是一種只適應(yīng)輕負荷的算法，采用CSMA/CD算法的總線形以太網(wǎng)只適用于輕負荷應(yīng)用環(huán)境。（2）對沖突域直徑的限制傳輸介質(zhì)類型中繼器數(shù)量單段電纜長度（單位m）沖突域直徑（單位m）粗同軸電纜45002500細同軸電纜4185925雙絞線410050010Mbps以太網(wǎng)各種類型電纜下允許的最大沖突域直徑二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割用雙端口網(wǎng)橋互連2個沖突域的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)電信號隔斷并在不同沖突域之間轉(zhuǎn)發(fā)MAC幀的原理二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（1）網(wǎng)橋分割沖突域原理

網(wǎng)橋互連的兩段電纜分別構(gòu)成兩個沖突域，網(wǎng)橋完全隔斷了電信號的傳播通路，電信號只能在構(gòu)成沖突域的單段電纜上傳播，一段電纜上的電信號無法通過網(wǎng)橋傳播到另一段電纜上。因此，從電信號傳播的角度看，通過網(wǎng)橋連接的兩段電纜完全是相互獨立的兩個沖突域。

為了實現(xiàn)位于不同沖突域的兩個終端之間的通信功能，網(wǎng)橋能夠從一個端口接收MAC幀，然后將MAC幀從另一個端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（2）轉(zhuǎn)發(fā)表和MAC幀轉(zhuǎn)發(fā)過程

轉(zhuǎn)發(fā)表中的每一項稱為轉(zhuǎn)發(fā)項，轉(zhuǎn)發(fā)項由MAC地址和轉(zhuǎn)發(fā)端口組成，MAC地址用于指定某個終端，對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)端口表明該MAC地址所指定的終端連接在轉(zhuǎn)發(fā)端口所連接的沖突域上。MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)端口MACA端口1MACB端口1MACC端口2MACD端口2二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（3）網(wǎng)橋工作流程

只要網(wǎng)橋接收到某個MAC幀，在轉(zhuǎn)發(fā)表中添加與該MAC幀源MAC地址關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)發(fā)項，轉(zhuǎn)發(fā)項中的MAC地址為該MAC幀的源MAC地址，轉(zhuǎn)發(fā)端口為網(wǎng)橋接收該MAC幀的端口。

網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)MAC幀過程分為以下三種情況，一是轉(zhuǎn)發(fā)表中不存在與該MAC幀匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項的情況，這種情況下，網(wǎng)橋?qū)⒊邮赵揗AC幀以外的所有其他端口輸出該MAC幀，即網(wǎng)橋廣播該MAC幀。二是該MAC幀匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項中的轉(zhuǎn)發(fā)端口與接收該MAC幀的端口相同的情況，這種情況下，網(wǎng)橋?qū)G棄該MAC幀。三是該MAC幀匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項中的轉(zhuǎn)發(fā)端口與接收該MAC幀的端口不同的情況，這種情況下，網(wǎng)橋?qū)霓D(zhuǎn)發(fā)項指定的轉(zhuǎn)發(fā)端口輸出該MAC幀。二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（4）交換到無限

雖然每一個沖突域受沖突域直徑限制，但網(wǎng)橋的互連級數(shù)沒有限制，可以由無數(shù)個網(wǎng)橋互連無數(shù)個沖突域。因此，經(jīng)網(wǎng)橋擴展后的以太網(wǎng)的端到端傳輸距離可以無限大。二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（4）交換到無限

雖然每一個沖突域受沖突域直徑限制，但網(wǎng)橋的互連級數(shù)沒有限制，可以由無數(shù)個網(wǎng)橋互連無數(shù)個沖突域。因此，經(jīng)網(wǎng)橋擴展后的以太網(wǎng)的端到端傳輸距離可以無限大。二、鏈路層擴展2．網(wǎng)橋與沖突域分割（5）全雙工通信擴展無中繼傳輸距離

如果網(wǎng)橋每一個端口只連接一個終端，且終端和網(wǎng)橋端口之間采用全雙工通信方式，沖突域?qū)⒉粡痛嬖?，沖突域?qū)е碌南拗埔矊⒉粡痛嬖?，終端和網(wǎng)橋端口之間傳輸距離不再受沖突域直徑限制。同樣，互連網(wǎng)橋的物理鏈路也可采用全雙工通信方式，以此消除沖突域直徑對兩個網(wǎng)橋之間的傳輸距離的限制。二、鏈路層擴展3．AP與以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)互聯(lián)AP是橋設(shè)備，在MAC層實現(xiàn)無線局域網(wǎng)與以太網(wǎng)互聯(lián)。AP與以太網(wǎng)和無線局域網(wǎng)互聯(lián)4.4高速以太網(wǎng)本講主要內(nèi)容100Mbps以太網(wǎng)；1Gbps以太網(wǎng)；10Gbps以太網(wǎng)；40Gbps和100Gbps以太網(wǎng)。一、100Mbps以太網(wǎng)1．100BASE-TX100BASE-TX是用雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，100代表100Mbps。100BASE-TX必須采用5類以上雙絞線纜。２．100BASE-FX100BASE-FX是用多模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，采用2根50/125mm或62.5/125mm的多模光纖，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如果兩個100BASE-FX端口以全雙工方式進行通信，它們之間的傳輸距離可達2Km。二、1Gbps以太網(wǎng)１．1000BASE-T1000BASE-T是用雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，1000代表1000Mbps。1000BASE-T必須采用5e類以上的雙絞線纜。２．1000BASE-SX1000BASE-SX是用多模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，在全雙工通信方式下，如果采用62.5/125mm多模光纖，無中繼傳輸距離可達225m，如果采用50/125mm多模光纖，無中繼傳輸距離可達500m。３．1000BASE-LX1000BASE-LX是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，采用9mm單模光纖。在全雙工通信方式下，最小無中繼傳輸距離為2Km，不同的1000BASE-LX端口，由于采用的激光強度不同，無中繼傳輸距離可在2km～70km之間。三、10Gbps以太網(wǎng)1．10GBASE-T10GBASE-T是用雙絞線纜作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，10G代表10Gbps。10GBASE-T必須采用超6類以上的雙絞線纜，兩個10GBASE-T端口之間的傳輸距離必須小于100m。2．10GBASE-LR10GBASE-LR是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準。10GBASE-LR只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離為10km。3．10GBASE-ER10GBASE-ER是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準。只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離為40km。四、40Gbps和100Gbps以太網(wǎng)１．40GBASE-SR440GBASE-SR4是用多模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，40G代表40Gbps。40GBASE-SR4只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離可達100m。2．40GBASE-LR440GBASE-LR4是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離可達10km。3．40GBASE-ER440GBASE-ER4是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離可達40km。四、40Gbps和100Gbps以太網(wǎng)4．100GBASE-SR10100GBASE-SR10是用多模纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，100G代表100Gbps。100GBASE-SR10只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離可達100m。5．100GBASE-LR4100GBASE-LR4是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離可達10km。6．100GBASE-ER4100GBASE-ER4是用單模光纖作為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)標準，只能工作在全雙工通信方式，無中繼傳輸距離可達40km。4.5虛擬局域網(wǎng)本講主要內(nèi)容廣播和廣播域；VLAN與廣播域分割；單交換機VLAN劃分過程；跨交換機VLAN劃分過程；802.1Q與VLAN內(nèi)MAC幀傳輸過程。一、廣播和廣播域1．廣播域定義

廣播域是指所有網(wǎng)橋以廣播方式輸出MAC幀時，該MAC幀遍歷的網(wǎng)絡(luò)范圍。2．廣播是無法避免的

一是網(wǎng)橋在建立完整轉(zhuǎn)發(fā)表之前，大量目的地址為單播地址，但在轉(zhuǎn)發(fā)表中沒有目的地址匹配的轉(zhuǎn)發(fā)項的MAC幀都被網(wǎng)橋以廣播方式輸出。二是大量網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是廣播協(xié)議，這些協(xié)議對應(yīng)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）都是以廣播方式傳輸。一、廣播和廣播域3．廣播存在危害

廣播一是浪費網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬和網(wǎng)橋、終端的處理能力。二是引發(fā)安全問題。二、VLAN與廣播域分割1．引入VLAN的原因

廣播一是不可避免，二是存在危害，因此，降低廣播造成的危害的主要辦法是縮小廣播域?？s小廣播域一是可以減少廣播造成的對鏈路帶寬、網(wǎng)橋和終端處理能力的浪費，二是通過將具有不同工作特性和安全等級的終端劃分到不同的廣播域，避免因為廣播引發(fā)安全問題。

廣播域一是可以由分布在以太網(wǎng)任意網(wǎng)段中的多個終端組成。二是可以在不改變以太網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)的前提下，改變?nèi)魏螐V播域中的終端組合。二、VLAN與廣播域分割2．VLAN分類（1）基于端口劃分的VLAN

將交換機端口分配給某個VLAN，建立端口和VLAN之間的綁定。每一個VLAN可以包含任意的交換機端口組合。端口VLAN端口1VLAN2端口2VLAN3端口3VLAN4端口4VLAN3端口5VLAN4端口6VLAN2二、VLAN與廣播域分割2．VLAN分類（2）基于MAC地址劃分的VLAN

通過建立終端標識符MAC地址與VLAN之間的映射建立終端與VLAN之間的映射。基于MAC地址劃分的VLAN中的基本成員是終端，某個端口屬于哪一個VLAN，由接入該端口的終端的MAC地址確定。假如終端A～終端F的MAC地址分別為MACA～MACFMAC地址VLANMACAVLAN2MACBVLAN3MACCVLAN4MACDVLAN3MACEVLAN4MACFVLAN2二、VLAN與廣播域分割2．VLAN分類（3）基于協(xié)議劃分的VLAN

基于協(xié)議劃分的VLAN中的基本成員是終端，根據(jù)終端使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來確定終端所屬的VLAN。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議VLANIPVLAN2IPXVLAN3二、VLAN與廣播域分割2．VLAN分類（4）基于網(wǎng)絡(luò)地址劃分的VLAN

基于網(wǎng)絡(luò)地址劃分的VLAN中的基本成員是終端，根據(jù)終端使用的網(wǎng)絡(luò)地址來確定終端所屬的VLAN。網(wǎng)絡(luò)地址VLAN192.1.1.0/24VLAN2192.1.2.0/24VLAN3192.1.3.0/24VLAN4192.1.4.0/24VLAN5192.1.5.0/24VLAN6192.1.6.0/24VLAN7三、單交換機VLAN劃分過程9端口交換機，初始狀態(tài)下，交換機所有端口屬于一個VLAN，交換機劃分為三個VLAN，分別命名為VLAN2、VLAN3和VLAN4，分別將端口分配給各個VLAN。1．為VLAN分配端口三、單交換機VLAN劃分過程1．為VLAN分配端口VLAN交換機端口VLAN2端口1、端口3、端口5VLAN3端口2、端口4、端口7VLAN4端口6、端口8、端口9三、單交換機VLAN劃分過程2．建立端口之間的交換路徑

將9個端口分割為3個廣播域的交換機，邏輯上等同于在交換機內(nèi)設(shè)置了三個獨立的網(wǎng)橋，這三個網(wǎng)橋分別連接屬于三個不同廣播域的端口。每一個網(wǎng)橋獨立關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)發(fā)表。三、單交換機VLAN劃分過程3．確定MAC幀所屬的VLAN

由于交換機每一個端口只屬于一個VLAN，因此，該MAC幀所屬的VLAN由接收該MAC幀的交換機端口確定。四、跨交換機VLAN劃分過程1．端口配置原則

端口配置過程需要遵循以下原則，一是允許將屬于不同交換機的多個端口分配到同一個VLAN。二是必須保證任何兩個屬于同一VLAN的端口之間存在交換路徑。

假定某個VLAN包含兩個分別屬于交換機1和交換機2的端口，且端口A位于交換機1，端口B位于交換機2。為了建立端口A和端口B之間的交換路徑，需要在交換機1中選擇某個端口C，它和端口A屬于同一個VLAN，在交換機2中選擇某個端口D，它和端口B屬于同一個VLAN，并連接端口C和端口D。四、跨交換機VLAN劃分過程2．配置實例

實現(xiàn)終端A和終端D之間、終端B和終端C之間可以互相通信，終端A、D和終端B、C之間不能互相通信的目標。四、跨交換機VLAN劃分過程2．配置實例VLAN交換機端口VLAN2端口1、端口3、端口5VLAN3端口2、端口4、端口6VLAN交換機端口VLAN2端口3、端口5、端口6VLAN3端口1、端口2、端口4四、跨交換機VLAN劃分過程3．存在問題

交換機之間的物理鏈路數(shù)量是不確定的，隨著跨交換機VLAN數(shù)量的變化而變化。這與在不改變以太網(wǎng)物理結(jié)構(gòu)的前提下實現(xiàn)VLAN劃分的要求相悖。五、

802.1Q與VLAN內(nèi)MAC幀傳輸過程1．端口配置

用單一物理鏈路實現(xiàn)跨交換機VLAN內(nèi)終端之間通信過程。交換機1端口7和交換機2端口1必須同時屬于VLAN2和VLAN3，這種同時屬于多個VLAN的端口稱為共享端口，也稱主干端口。五、

802.1Q與VLAN內(nèi)MAC幀傳輸過程1．端口配置VLAN接入端口主干端口VLAN2端口1、端口2、端口4端口7VLAN3端口3、端口5、端口6端口7VLAN接入端口主干端口VLAN2端口2、端口4、端口7端口1VLAN3端口3、端口5、端口6端口1五、

802.1Q與VLAN內(nèi)MAC幀傳輸過程2．802.1Q

為了讓連接共享端口的交換機能夠確定每一幀從共享端口轉(zhuǎn)發(fā)出去的MAC幀所屬的VLAN，交換機1在所有從共享端口轉(zhuǎn)發(fā)出去的MAC幀上加上一個用12位二進制數(shù)表示的VLAN標識符（VID）字段，包含VLAN標識符字段的MAC幀格式稱為802.1Q幀格式。五、

802.1Q與VLAN內(nèi)MAC幀傳輸過程2．802.1Q

交換機1通過共享端口（端口7）轉(zhuǎn)發(fā)該MAC幀時，在該MAC幀上加上了VLAN標識符(VID=2)，交換機2通過共享端口（端口1）接收到該MAC幀時，通過該MAC幀攜帶的VLAN標識符（VID=2）確定用于轉(zhuǎn)發(fā)該MAC幀的VLAN。4.6無線局域網(wǎng)本講主要內(nèi)容無線通信基礎(chǔ)；無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式；終端接入無線局域網(wǎng)過程；AC+瘦AP無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。一、無線通信基礎(chǔ)1．電磁波頻譜

無線局域網(wǎng)常采用微波段中的電磁波作為載波信號，以此使得調(diào)制后的表示二進制位流的電磁波是位于微波段的帶通信號。一、無線通信基礎(chǔ)2．ISM頻段

無線局域網(wǎng)使用的電磁波頻段為2.401～2.483GHz、5.15～5.35GHz和5.725～5.825GHz這三個頻段。無線局域網(wǎng)中一般將2.401～2.483GHz頻段簡稱為2.4GHz頻段，將5.15～5.35GHz和5.725～5.825GHz這兩個頻段簡稱為5GHz頻段。一、無線通信基礎(chǔ)3．無線數(shù)據(jù)傳輸過程

發(fā)送終端將發(fā)送的二進制位流經(jīng)過發(fā)送終端連接的收發(fā)器調(diào)制后，轉(zhuǎn)化成以載波信號頻率為中心頻率的帶通信號，帶通信號經(jīng)過天線發(fā)射后，成為在自由空間傳播的電磁波。該電磁波在自由空間傳播需要占據(jù)頻段，該頻段是以載波信號頻率為中心頻率的帶通信號的頻率寬度。電磁波到達接收終端連接的收發(fā)器后，在天線中感應(yīng)出帶通信號，接收終端連接的收發(fā)器從帶通信號中還原出二進制位流，將二進制位流傳輸給接收終端，完成二進制位流發(fā)送終端至接收終端的傳輸過程。二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式1．IBSS

無線局域網(wǎng)的最小構(gòu)成單位是基本服務(wù)集（BSS）。完全由工作站組成的基本服務(wù)集稱為獨立基本服務(wù)集（IBSS）。IBSS只能實現(xiàn)屬于同一基本服務(wù)集的工作站之間的相互通信過程。IBSS二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式1．IBSS

將通過無線信道發(fā)送MAC幀的一端稱為發(fā)送端，將通過無線信道接收MAC幀的一端稱為接收端，對于IBSS，發(fā)送端就是源終端，接收端就是目的終端。確認應(yīng)答在發(fā)送端與接收端之間進行。IBSS終端之間通信過程二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式2．BSSBSS與IBSS不同之處在于BSS中存在一個稱為接入點（AP）的設(shè)備，該設(shè)備用于實現(xiàn)無線局域網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)互連。BSS二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式2．BSS（1）存在兩段無線信道，分別是源終端→AP、AP→目的終端，這兩段無線信道的發(fā)送端和接收端是不同的。確認應(yīng)答在發(fā)送端與接收端之間進行；（2）BSS中的終端需要事先與AP建立關(guān)聯(lián)。BSS終端之間通信過程二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式3．ESS

構(gòu)建多個基本服務(wù)集，并通過一個分配系統(tǒng)（DS）將這些基本服務(wù)集互連在一起，構(gòu)成擴展服務(wù)集（ESS）。分配系統(tǒng)可以是以太網(wǎng)，或是其他網(wǎng)絡(luò)。ESS二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式3．ESS（1）MAC幀經(jīng)過源終端→AP1→目的終端的傳輸路徑。其中由無線局域網(wǎng)實現(xiàn)MAC幀源終端至AP1的傳輸過程，由以太網(wǎng)實現(xiàn)MAC幀AP1至目的終端的傳輸過程；（2）由AP完成無線局域網(wǎng)MAC幀格式與以太網(wǎng)MAC幀格式之間的相互轉(zhuǎn)換。無線終端與有線終端之間MAC幀傳輸過程二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式3．ESS屬于不同BSS的兩個無線終端之間MAC幀傳輸過程二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式3．ESSMAC幀經(jīng)過源終端→AP1→AP2→目的終端的傳輸路徑。由源終端連接的無線局域網(wǎng)實現(xiàn)MAC幀源終端至AP1的傳輸過程。由以太網(wǎng)實現(xiàn)MAC幀AP1至AP2的傳輸過程。由目的終端連接的無線局域網(wǎng)實現(xiàn)MAC幀AP2至目的終端的傳輸過程。由AP完成無線局域網(wǎng)MAC幀格式與以太網(wǎng)MAC幀格式之間的相互轉(zhuǎn)換。二、無線局域網(wǎng)應(yīng)用方式4．無線家庭網(wǎng)絡(luò)

無線路由器通過接入網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，家庭網(wǎng)絡(luò)中的終端可以通過以太網(wǎng)與無線路由器連接，也可以通過無線局域網(wǎng)與無線路由器連接。三、終端接入無線局域網(wǎng)過程1．BSS配置信息AP需要配置的三組信息：用于和終端通信的無線信道（可選擇自動）；標識AP所在BSS的SSID；用于鑒別接入終端的密鑰K。終端需要配置的三組信息：標識所要加入的BSS的SSID；用于證明自己身份的密鑰K。三、終端接入無線局域網(wǎng)過程2．同步過程

對于每一個信道，列出該信道上掃描到的服務(wù)集標識符（SSID）、AP的MAC地址、AP支持的物理層標準和數(shù)據(jù)傳輸速率以及其他有關(guān)AP的性能參數(shù)。三、終