1、課件制作人：謝希仁,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第 5 版）,第 3 章 數(shù)據(jù)鏈路層,課件制作人：謝希仁,數(shù)據(jù)鏈路層,數(shù)據(jù)鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型： 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道。這種信道使用一對(duì)一的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。 廣播信道。這種信道使用一對(duì)多的廣播通信方式，因此過(guò)程比較復(fù)雜。廣播信道上連接的主機(jī)很多，因此必須使用專用的共享信道協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)這些主機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā),課件制作人：謝希仁,3.1 使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層3.1.1 數(shù)據(jù)鏈路和幀,鏈路(link)是一條無(wú)源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。 一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。 數(shù)據(jù)鏈路(data link) 除了物理線路外，還必須有通信協(xié)議來(lái)控

2、制這些數(shù)據(jù)的傳輸。若把實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件加到鏈路上，就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路。 現(xiàn)在最常用的方法是使用適配器（即網(wǎng)卡）來(lái)實(shí)現(xiàn)這些協(xié)議的硬件和軟件。 一般的適配器都包括了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層這兩層的功能。,IP 數(shù)據(jù)報(bào),1010 0110,幀,取出,數(shù)據(jù) 鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,鏈路,結(jié)點(diǎn) A,結(jié)點(diǎn) B,物理層,數(shù)據(jù) 鏈路層,結(jié)點(diǎn) A,結(jié)點(diǎn) B,(a),(b),發(fā)送,接收,鏈路,IP 數(shù)據(jù)報(bào),1010 0110,幀,裝入,數(shù)據(jù)鏈路層傳送的是幀,課件制作人：謝希仁,3.1.2 三個(gè)基本問(wèn)題,(1) 封裝成幀 (2) 透明傳輸 (3) 差錯(cuò)控制,課件制作人：謝希仁,1. 封裝成幀,封裝成幀(framing)就是

3、在一段數(shù)據(jù)的前后分別添加首部和尾部，然后就構(gòu)成了一個(gè)幀。確定幀的界限。 首部和尾部的一個(gè)重要作用就是進(jìn)行幀定界。,幀結(jié)束,幀首部,IP 數(shù)據(jù)報(bào),幀的數(shù)據(jù)部分,幀尾部, MTU,數(shù)據(jù)鏈路層的幀長(zhǎng),開始 發(fā)送,幀開始,課件制作人：謝希仁,用控制字符進(jìn)行幀定界的方法舉例,SOH,裝在幀中的數(shù)據(jù)部分,幀,幀開始符,幀結(jié)束符,發(fā)送在前,EOT,課件制作人：謝希仁,2. 透明傳輸,SOH,EOT,出現(xiàn)了“EOT”,被接收端當(dāng)作無(wú)效幀而丟棄,被接收端 誤認(rèn)為是一個(gè)幀,數(shù)據(jù)部分,EOT,完整的幀,發(fā)送 在前,課件制作人：謝希仁,SOH,SOH,EOT,SOH,ESC,ESC,EOT,ESC,SOH,ESC,E

4、SC,ESC,SOH,原始數(shù)據(jù),EOT,EOT,經(jīng)過(guò)字節(jié)填充后發(fā)送的數(shù)據(jù),字節(jié)填充,字節(jié)填充,字節(jié)填充,字節(jié)填充,發(fā)送 在前,幀開始符,幀結(jié)束符,用字節(jié)填充法解決透明傳輸?shù)膯?wèn)題,SOH,課件制作人：謝希仁,零比特填充,PPP 協(xié)議用在 SONET/SDH 鏈路時(shí)，是使用同步傳輸（一連串的比特連續(xù)傳送）。這時(shí) PPP 協(xié)議采用零比特填充方法來(lái)實(shí)現(xiàn)透明傳輸。 在發(fā)送端，只要發(fā)現(xiàn)有 5 個(gè)連續(xù) 1，則立即填入一個(gè) 0。接收端對(duì)幀中的比特流進(jìn)行掃描。每當(dāng)發(fā)現(xiàn) 5 個(gè)連續(xù)1時(shí)，就把這 5 個(gè)連續(xù) 1 后的一個(gè) 0 刪除，,課件制作人：謝希仁,0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0

5、 1 0,0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0,0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0,信息字段中出現(xiàn)了和 標(biāo)志字段 F 完全一樣 的 8 比特組合,發(fā)送端在 5 個(gè)連 1 之后 填入 0 比特再發(fā)送出去,在接收端把 5 個(gè)連 1 之后的 0 比特刪除,會(huì)被誤認(rèn)為是標(biāo)志字段 F,發(fā)送端填入 0 比特,接收端刪除填入的 0 比特,零比特填充,課件制作人：謝希仁,3. 差錯(cuò)檢測(cè),在傳輸過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生比特差錯(cuò)：1 可能會(huì)變成 0 而 0 也可能變成 1。 在一段時(shí)間內(nèi)，傳輸錯(cuò)誤的比特占所傳輸比特總數(shù)的比率稱為誤碼率 BER (Bit E

6、rror Rate)。 誤碼率與信噪比有很大的關(guān)系。 為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕谟?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必須采用各種差錯(cuò)檢測(cè)措施。,課件制作人：謝希仁,循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理,在數(shù)據(jù)鏈路層傳送的幀中，廣泛使用了循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 的檢錯(cuò)技術(shù)。 在發(fā)送端，先把數(shù)據(jù)劃分為組。假定每組 k 個(gè)比特。 假設(shè)待傳送的一組數(shù)據(jù) M = 101001（現(xiàn)在 k = 6）。我們?cè)?M 的后面再添加供差錯(cuò)檢測(cè)用的 n 位冗余碼一起發(fā)送。,課件制作人：謝希仁,冗余碼的計(jì)算,用二進(jìn)制的模 2 運(yùn)算進(jìn)行 2n 乘 M 的運(yùn)算，這相當(dāng)于在 M 后面添加 n 個(gè) 0。 得到的 (k + n) 位的數(shù)除以事先選定好的長(zhǎng)度為

7、(n + 1) 位的除數(shù) P，得出商是 Q 而余數(shù)是 R，余數(shù) R 比除數(shù) P 少1 位，即 R 是 n 位。,課件制作人：謝希仁,冗余碼的計(jì)算舉例,現(xiàn)在 k = 6, M = 101001。 設(shè) n = 3, 除數(shù) P = 1101， 被除數(shù)是 2nM = 101001000。 模 2 運(yùn)算的結(jié)果是：商 Q = 110101， 余數(shù) R = 001。 把余數(shù) R 作為冗余碼添加在數(shù)據(jù) M 的后面發(fā)送出去。發(fā)送的數(shù)據(jù)是：2nM + R 即：101001001，共 (k + n) 位。,課件制作人：謝希仁,110101 Q (商) P (除數(shù)) 1101 101001000 2nM (被除數(shù))

8、1101 1110 1101 0111 0000 1110 1101 0110 0000 1100 1101 001 R (余數(shù))，作為 FCS,循環(huán)冗余檢驗(yàn)的原理說(shuō)明,補(bǔ)3個(gè)0,課件制作人：謝希仁,幀檢驗(yàn)序列 FCS,在數(shù)據(jù)后面添加上的冗余碼稱為幀檢驗(yàn)序列 FCS (Frame Check Sequence)。 循環(huán)冗余檢驗(yàn) CRC 和幀檢驗(yàn)序列 FCS并不等同。 CRC 是一種常用的檢錯(cuò)方法，而 FCS 是添加在數(shù)據(jù)后面的冗余碼。 FCS 可以用 CRC 這種方法得出，但 CRC 并非用來(lái)獲得 FCS 的唯一方法。,課件制作人：謝希仁,接收端對(duì)收到的每一幀進(jìn)行 CRC 檢驗(yàn),(1) 若得出

9、的余數(shù) R = 0，則判定這個(gè)幀沒有差錯(cuò)，就接受(accept)。 (2) 若余數(shù) R 0，則判定這個(gè)幀有差錯(cuò)，就丟棄。 但這種檢測(cè)方法并不能確定究竟是哪一個(gè)或哪幾個(gè)比特出現(xiàn)了差錯(cuò)。 只要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的挑選，并使用位數(shù)足夠多的除數(shù) P，那么出現(xiàn)檢測(cè)不到的差錯(cuò)的概率就很小很小。,課件制作人：謝希仁,3.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP 3.2.1 PPP 協(xié)議的特點(diǎn),現(xiàn)在全世界使用得最多的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議 PPP (Point-to-Point Protocol)。 用戶使用撥號(hào)電話線接入因特網(wǎng)時(shí)，一般都是使用 PPP 協(xié)議。,課件制作人：謝希仁,用戶到 ISP 的鏈路使用 PPP 協(xié)議,用 戶,至

10、因特網(wǎng),已向因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu) 申請(qǐng)到一批 IP 地址,ISP,接入網(wǎng),PPP 協(xié)議,課件制作人：謝希仁,課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn),DIX Ethernet V2 是世界上第一個(gè)局域網(wǎng)產(chǎn)品（以太網(wǎng)）的規(guī)約。 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)。 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)與 IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn)只有很小的差別，因此可以將 802.3 局域網(wǎng)簡(jiǎn)稱為“以太網(wǎng)”。 嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，“以太網(wǎng)”應(yīng)當(dāng)是指符合 DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng),Xerox、Digital、Intel,課件制作人：謝希仁,2. 適配器的作用,網(wǎng)絡(luò)接口板又稱為通信適配器(adapter)或網(wǎng)絡(luò)接口

11、卡 NIC (Network Interface Card)，或“網(wǎng)卡”。 適配器的重要功能： 進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。 在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議。,課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)卡的MAC地址,以太網(wǎng)上的每個(gè)站點(diǎn)（如PC、工作站或打印機(jī)）都有自己的網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）。NIC通常安裝在站點(diǎn)內(nèi)部，并為站點(diǎn)提供一個(gè)6字節(jié)的物理地址。NIC上的物理地址是唯一的。 例如：07-01-02-01-2C-4B 物理地址一般采用十六進(jìn)制數(shù)來(lái)表示。,課件制作人：謝希仁,3.3.2 CSMA/CD 協(xié)議,最初的以太網(wǎng)是將許多計(jì)算機(jī)都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法

12、既簡(jiǎn)單又可靠，因?yàn)榭偩€上沒有有源器件。,B向 D 發(fā)送數(shù)據(jù),C,D,A,E,匹配電阻（用來(lái)吸收總線上傳播的信號(hào)）,匹配電阻,不接受,不接受,不接受,接受,B,只有 D 接受 B 發(fā)送的數(shù)據(jù),課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)的廣播方式發(fā)送,總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 由于只有計(jì)算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 其他所有的計(jì)算機(jī)（A, C 和 E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來(lái)。 具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。,課件制作人：謝希仁,CSMA/CD 帶沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多點(diǎn)訪問(wèn),工作原

13、理：發(fā)送前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送時(shí)，邊發(fā)邊繼續(xù)監(jiān)聽。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送。等待一段隨機(jī)時(shí)間（稱為退避）以后，再重新嘗試。,CSMA/CD可歸納為四句話: 發(fā)前先偵聽，空閑即發(fā)送， 邊發(fā)邊檢測(cè)，沖突時(shí)退避。,JAM：阻塞信號(hào),課件制作人：謝希仁,CSMA/CD的流程圖,課件制作人：謝希仁,3.4 使用廣播信道的以太網(wǎng)3.4.1 使用集線器的星形拓?fù)?傳統(tǒng)以太網(wǎng)最初是使用粗同軸電纜，后來(lái)演進(jìn)到使用比較便宜的細(xì)同軸電纜，最后發(fā)展為使用更便宜和更靈活的雙絞線。 這種以太網(wǎng)采用星形拓?fù)?，在星形的中心則增加了一種可靠性非常高的設(shè)備，叫做集線器(hub),課件制作人：謝希仁

14、,使用集線器的雙絞線以太網(wǎng),集線器,兩對(duì)雙絞線,站點(diǎn),RJ-45 插頭,課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位,10BASE-T 的通信距離稍短，每個(gè)站到集線器的距離不超過(guò) 100 m。 這種 10 Mb/s 速率的無(wú)屏蔽雙絞線星形網(wǎng)的出現(xiàn)，既降低了成本，又提高了可靠性。 10BASE-T 雙絞線以太網(wǎng)的出現(xiàn)，是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了牢固的基礎(chǔ)。,課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展,UTP電纜遵守100m規(guī)則,1. 從交換機(jī)到配線架（Patch Panel）為5m； 2. 從Patch Panel到辦公室模塊（Punch-down B

15、lock）為90m； 3. 從Punch-down Block到Desktop為5m。,課件制作人：謝希仁,24口配線架,課件制作人：謝希仁,美國(guó)西蒙公司(SIMON)HD6 配線架,課件制作人：謝希仁,課件制作人：謝希仁,集線器的一些特點(diǎn),集線器是使用電子器件來(lái)模擬實(shí)際電纜線的工作，因此整個(gè)系統(tǒng)仍然像一個(gè)傳統(tǒng)的以太網(wǎng)那樣運(yùn)行。 使用集線器的以太網(wǎng)在邏輯上仍是一個(gè)總線網(wǎng)，各工作站使用的還是 CSMA/CD 協(xié)議，并共享邏輯上的總線。 集線器很像一個(gè)多接口的轉(zhuǎn)發(fā)器，工作在物理層。,課件制作人：謝希仁,3.4.3 以太網(wǎng)的 MAC 層1. MAC 層的硬件地址,在局域網(wǎng)中，硬件地址又稱為物理地址，

16、或 MAC 地址。 802 標(biāo)準(zhǔn)所說(shuō)的“地址”嚴(yán)格地講應(yīng)當(dāng)是每一個(gè)站的“名字”或標(biāo)識(shí)符。 但鑒于大家都早已習(xí)慣了將這種 48 位的“名字”稱為“地址”，所以本書也采用這種習(xí)慣用法，盡管這種說(shuō)法并不太嚴(yán)格。,課件制作人：謝希仁,48 位的 MAC 地址,IEEE 的注冊(cè)管理機(jī)構(gòu) RA 負(fù)責(zé)向廠家分配地址字段的前三個(gè)字節(jié)(即高位 24 位)。 地址字段中的后三個(gè)字節(jié)(即低位 24 位)由廠家自行指派，稱為擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符，必須保證生產(chǎn)出的適配器沒有重復(fù)地址。 一個(gè)地址塊可以生成224個(gè)不同的地址。這種 48 位地址稱為 MAC-48，它的通用名稱是EUI-48。 “MAC地址”實(shí)際上就是適配器地址或適配

17、器標(biāo)識(shí)符EUI-48。,課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)卡的功能結(jié)構(gòu),課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)卡的功能結(jié)構(gòu),課件制作人：謝希仁,Ping 實(shí)例,主機(jī)A所在的網(wǎng)絡(luò)為192.168.1.0/24，主機(jī)A嘗試向該網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)不存在的IP地址發(fā)送Ping請(qǐng)求？使用Sniffer是否能捕獲到Ping的數(shù)據(jù)包？ 實(shí)驗(yàn)步驟： 1、Ping 192.168.0.100（IP不存在） 2、做個(gè)假的ARP映射（虛擬一個(gè)MAC） 3、Ping 192.168.0.100,抓 包,捕獲Telnet數(shù)據(jù)包的前提是網(wǎng)絡(luò)中存在主機(jī)的MAC地址,課件制作人：謝希仁,適配器檢查 MAC 地址,適配器從網(wǎng)絡(luò)上每收到一個(gè) MAC 幀就首

18、先用硬件檢查 MAC 幀中的 MAC 地址. 如果是發(fā)往本站的幀則收下，然后再進(jìn)行其他的處理。 否則就將此幀丟棄，不再進(jìn)行其他的處理。 “發(fā)往本站的幀”包括以下三種幀： 單播(unicast)幀（一對(duì)一） 廣播(broadcast)幀（一對(duì)全體） 多播(multicast)幀（一對(duì)多）,課件制作人：謝希仁,2. MAC 幀的格式,常用的以太網(wǎng)MAC幀格式有兩種標(biāo)準(zhǔn) ： DIX Ethernet V2 標(biāo)準(zhǔn) IEEE 的 802.3 標(biāo)準(zhǔn) 最常用的 MAC 幀是以太網(wǎng) V2 的格式。,課件制作人：謝希仁,課件制作人：謝希仁,課件制作人：謝希仁,課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng) MAC 幀,物理層,MA

19、C層,10101010101010 10101010101010101011,前同步碼,幀開始 定界符,7 字節(jié),1 字節(jié),8 字節(jié),插入,IP層,目的地址,源地址,類型,數(shù) 據(jù),FCS,6,6,2,4,字節(jié),46 1500,MAC 幀,以太網(wǎng)的 MAC 幀格式,課件制作人：謝希仁,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,目的地址字段 6 字節(jié),課件制作人：謝希仁,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,源地址字段 6 字節(jié),課件制作人：謝希仁,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,類

20、型字段 2 字節(jié),類型字段用來(lái)標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議， 以便把收到的 MAC 幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。,課件制作人：謝希仁,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,數(shù)據(jù)字段 46 1500 字節(jié),數(shù)據(jù)字段的正式名稱是 MAC 客戶數(shù)據(jù)字段 最小長(zhǎng)度 64 字節(jié) 18 字節(jié)的首部和尾部 = 數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度,課件制作人：謝希仁,MAC 幀,物理層,MAC 層,IP 層,以太網(wǎng) V2 的 MAC 幀格式,FCS 字段 4 字節(jié),當(dāng)傳輸媒體的誤碼率為 1108 時(shí)， MAC 子層可使未檢測(cè)到的差錯(cuò)小于 11014。,當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于 46 字節(jié)時(shí)

21、， 應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段， 以保證以太網(wǎng)的 MAC 幀長(zhǎng)不小于 64 字節(jié)。,課件制作人：謝希仁,數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度與長(zhǎng)度字段的值不一致； 幀的長(zhǎng)度不是整數(shù)個(gè)字節(jié)； 用收到的幀檢驗(yàn)序列 FCS 查出有差錯(cuò)； 數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度不在 46 1500 字節(jié)之間。 有效的 MAC 幀長(zhǎng)度為 64 1518 字節(jié)之間。 對(duì)于檢查出的無(wú)效 MAC 幀就簡(jiǎn)單地丟棄。以太網(wǎng)不負(fù)責(zé)重傳丟棄的幀。,無(wú)效的 MAC 幀,課件制作人：謝希仁,某大學(xué)有三個(gè)系，各自有一個(gè)局域網(wǎng),用多個(gè)集線器可連成更大的局域網(wǎng),三個(gè)獨(dú)立的碰撞域,一系,二系,三系,碰撞域,碰撞域,碰撞域,課件制作人：謝希仁,用集線器組成更大的

22、局域網(wǎng)都在一個(gè)碰撞域中,一系,三系,二系,主干集線器,一個(gè)更大的碰撞域,碰撞域,課件制作人：謝希仁,以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)接口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。 交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的接口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無(wú)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。,以太網(wǎng)交換機(jī)的特點(diǎn),課件制作人：謝希仁,對(duì)于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。 使用以太網(wǎng)交換機(jī)時(shí)，雖然在每個(gè)接口到主機(jī)的帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個(gè)用戶在通信時(shí)是獨(dú)占

23、而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對(duì)于擁有 N 對(duì)接口的交換機(jī)的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。這正是交換機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。,獨(dú)占傳輸媒體的帶寬,課件制作人：謝希仁,交換機(jī)原理與分類,交換技術(shù)的基本原理,交換機(jī)工作模式,交換機(jī)的分類,交換數(shù)據(jù)幀,構(gòu)造維護(hù)交換地址表,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式,快速轉(zhuǎn)發(fā)模式,自由分段模式,快速以太網(wǎng)交換機(jī) 10/100Mbps自適應(yīng)交換機(jī) 千兆以太網(wǎng)交換機(jī) 萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī),課件制作人：謝希仁,交換數(shù)據(jù)幀的規(guī)則,交換技術(shù)的基本原理,（1）如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址是廣播地址或者組播地址，則向交換機(jī)所有端口轉(zhuǎn)發(fā)（除數(shù)據(jù)幀來(lái)的端口）； （2）如果數(shù)據(jù)幀的目的地址是單播地址，但這

24、個(gè)地址并不在交換機(jī)的地址表中，那么也會(huì)向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)（除數(shù)據(jù)幀來(lái)的端口）； （3）如果數(shù)據(jù)幀的目的地址在交換機(jī)的地址表中，那么就根據(jù)地址表轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口；,課件制作人：謝希仁,交換機(jī)具備兩個(gè)基本的功能： 基于MAC地址建立和維護(hù)交換表(類似于網(wǎng)橋表) 將數(shù)據(jù)幀交換到連接到目的地的接口 交換機(jī)和網(wǎng)橋的區(qū)別 交換機(jī)的運(yùn)行速度較快 通過(guò)微分段技術(shù)，交換機(jī)有創(chuàng)建虛擬局域網(wǎng)(VLANs)的能力 網(wǎng)橋中的數(shù)據(jù)交換通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)；交換機(jī)則采用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換（叫做“交換結(jié)構(gòu)” “switch fabric”）,交換機(jī)的運(yùn)行方式,課件制作人：謝希仁,交換機(jī)動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)MAC地址并將它存在內(nèi)容可尋址內(nèi)存(CA

25、M-Content Addressable Memory) 每次交換機(jī)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，向交換表中存放一個(gè)地址項(xiàng)，并且在該項(xiàng)上加上時(shí)間戳 當(dāng)CAM中已有的相關(guān)地址的每個(gè)數(shù)據(jù)幀到達(dá)后，表中地址相關(guān)的項(xiàng)的時(shí)間戳將被更新 當(dāng)?shù)刂返臅r(shí)間戳過(guò)期后，該項(xiàng)將從表中刪除 上述更新辦法將使得交換表維持在一個(gè)較小的規(guī)模,LAN交換機(jī)如何學(xué)習(xí)地址,課件制作人：謝希仁,構(gòu)造維護(hù)交換地址表,交換機(jī)的交換地址表中，一條表項(xiàng)主要由一個(gè)主機(jī)MAC地址和該地址位于的交換機(jī)端口號(hào)組成。整張地址表的生成采用動(dòng)態(tài)自學(xué)習(xí)的方法，即當(dāng)交換機(jī)收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀以后，將數(shù)據(jù)幀的源地址和輸入端口記錄在交換地址表中。 例如Cisco交換機(jī)，將交換

26、地址表放置在內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器（CAM，Content Addressable Memory內(nèi)容可以尋址存儲(chǔ)器）中，因此也被稱為CAM表。當(dāng)然，在存放交換地址表項(xiàng)之前，交換機(jī)首先應(yīng)該查找地址表中是否已經(jīng)存在該源地址的匹配表項(xiàng)，僅當(dāng)匹配表項(xiàng)不存在時(shí)才能存儲(chǔ)該表項(xiàng)。每一條地址表項(xiàng)都有一個(gè)時(shí)間標(biāo)記，用來(lái)指示該表項(xiàng)存儲(chǔ)的時(shí)間周期。 地址表項(xiàng)每次被使用或者被查找時(shí)，表項(xiàng)的時(shí)間標(biāo)記就會(huì)被更新。如果在一定的時(shí)間范圍內(nèi)地址表項(xiàng)仍然沒有被引用，它就會(huì)從地址表中被移走。因此，交換地址表中所維護(hù)的是有效和精確的主機(jī)MAC地址與交換機(jī)端口對(duì)應(yīng)信息。,課件制作人：謝希仁,CAM表,課件制作人：謝希仁,初始狀態(tài)下，MAC地

27、址表是空的,MAC地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0,E1,E2,E3,A,B,C,D,地址學(xué)習(xí),課件制作人：謝希仁,A站發(fā)送一幀數(shù)據(jù)到C站 交換機(jī)（網(wǎng)橋）通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀中的源地址，發(fā)現(xiàn)A站的MAC地址是在E0端口所連接的網(wǎng)段上，將這個(gè)關(guān)系項(xiàng)紀(jì)錄到地址表中 A站到C站的這個(gè)數(shù)據(jù)幀將被發(fā)送到E1、E2、E3（未知目的地狀況下的單播unknown unicast）,MAC地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E0

28、: 0260.8c01.1111,E0,E1,E2,E3,D,C,B,A,Data,0260.8c01.1111,FCS,Length,0260.8c01.2222,Preamble,地址學(xué)習(xí),課件制作人：謝希仁,C站發(fā)送一幀數(shù)據(jù)到D站 交換機(jī)（網(wǎng)橋）通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀中的源地址，發(fā)現(xiàn)C站的MAC地址是在E2端口所連接的網(wǎng)段上，將這個(gè)關(guān)系項(xiàng)紀(jì)錄到地址表中 C站到D站的這個(gè)數(shù)據(jù)幀將被擴(kuò)散發(fā)送到E0、E1、E3（未知目的地狀況下的單播unknown unicast）,MAC地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,E

29、0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E0,E1,E2,E3,D,C,A,B,Data,0260.8c01.2222,FCS,Length,0260.8c01.4444,Preamble,地址學(xué)習(xí),課件制作人：謝希仁,A站發(fā)送一幀數(shù)據(jù)到C站 目的地已知，數(shù)據(jù)幀不需要廣播，則直接轉(zhuǎn)發(fā)到E2端口的網(wǎng)段上,E0: 0260.8c01.1111,E2: 0260.8c01.2222,E1: 0260.8c01.3333,E3: 0260.8c01.4444,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.

30、4444,E0,E1,E2,E3,X,X,D,C,A,B,MAC地址表,Data,0260.8c01.1111,FCS,Length,0260.8c01.2222,Preamble,交換機(jī)如何過(guò)濾數(shù)據(jù)幀,課件制作人：謝希仁,用以太網(wǎng)交換機(jī)擴(kuò)展局域網(wǎng),一系,三系,二系,10BASE-T,至因特網(wǎng),100 Mb/s,100 Mb/s,100 Mb/s,萬(wàn)維網(wǎng) 服務(wù)器,電子郵件 服務(wù)器,以太網(wǎng) 交換機(jī),路由器,課件制作人：謝希仁,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(wú)關(guān)的邏輯組。 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。 每一個(gè) VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬

31、于哪一個(gè) VLAN。 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)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)。,利用以太網(wǎng)交換機(jī)可以很方便地實(shí)現(xiàn)虛擬局域網(wǎng),以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),以太網(wǎng) 交換機(jī),三個(gè)虛擬局域網(wǎng): VLAN1, VLAN2 和 VLAN3,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),以太網(wǎng) 交換機(jī),三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成,當(dāng) B1 向 V

32、LAN2 工作組內(nèi)成員發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)， 工作站 B2 和 B3 將會(huì)收到廣播的信息。,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),以太網(wǎng) 交換機(jī),三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和 VLAN3 的構(gòu)成,B1 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，工作站 A1, A2 和 C1 都不會(huì)收到 B1 發(fā)出的廣播信息。,以太網(wǎng) 交換機(jī),A4,B1,以太網(wǎng) 交換機(jī),VLAN3,C3,B3,VLAN1,VLAN2,C1,A2,A1,A3,C2,B2,以太網(wǎng) 交換機(jī),以太網(wǎng) 交換機(jī),三個(gè)虛擬局域網(wǎng) VLAN1, VLAN2 和

33、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(huì)因傳播過(guò)多的廣播信息(即“廣播風(fēng)暴”)而引起性能惡化。,課件制作人：謝希仁,系統(tǒng)啟動(dòng)例程會(huì)初始化交換機(jī) 初始啟動(dòng)利用缺省配置參數(shù),1. 啟動(dòng)前確認(rèn)正確連接線纜和控制線 2. 接入電源 3. 觀察啟動(dòng)順序 面板上的指示燈LEDs Cisco IOS輸出到控制臺(tái)上的內(nèi)容,交換機(jī)的初始啟動(dòng),課件制作人：謝希仁,固化的端口,課件制作人：謝希仁,模塊化端口,課件制作人：謝希仁,檢查交換機(jī)指示燈（LEDs）,課件制作人：謝希仁,交換機(jī)自檢期間的端口指示燈,1. 啟動(dòng)時(shí)，所有端口指示燈變綠. 2. 每個(gè)端口自檢完畢，對(duì)應(yīng)的指示燈熄滅.

34、 3. 如果端口自檢失敗，對(duì)應(yīng)指示燈呈黃色. 4. 如果有任何自檢失敗情況，系統(tǒng)指示燈呈現(xiàn)黃色. 5. 如果沒有自檢失敗，自檢過(guò)程完成. 6. 隨著自檢過(guò)程的完成，指示燈閃亮后熄滅.,課件制作人：謝希仁,交換機(jī)初次啟動(dòng)時(shí)的顯示信息,控制臺(tái)連接,Catalyst 1900 Management Console Copyright (c) Cisco Systems, Inc. 1993-1998 All rights reserved. Enterprise Edition Software Ethernet Address: 00-50-BD-73-E2-C0 PCA Number: 73-3

35、121-01 PCA Serial Number: FAA0252A0QX Model Number: WS-C1924-EN System Serial Number: FAA0304S0U3 Power Supply S/N: PHI025101F3 - 1 user(s) now active on Management Console. User Interface Menu M Menus K Command Line I IP Configuration Enter Selection:,課件制作人：謝希仁,控制臺(tái),登入交換機(jī)并鍵入特權(quán)模式密碼, enable Enter password: # # disable quit,用戶模式提示,特權(quán)模式提示,課件制作人：謝希仁,Switch#show interfaces,Switch#show version,顯示交換機(jī)初始啟動(dòng)的狀態(tài),Switch#show