c 第1章交换和桥接的概念 在当今的市场上,对带宽的需求已经永远地超出了5年前人们的想象力。以太网曾经是局 域网(LAN)中的主要介质。随着快速以太网和千兆以太网的发展,以太网已失去了往日雄 但可以肯定,以太网仍将继续成为局域网基础设施中的一种选择。而且,随着快速以太 网和千兆以太网对带宽需求的增加,对网络进行物理分段和逻辑分段仍然很必要。进行分段 需要使用交换机和路由器。本书将对 Cisco交换产品的特征和性能进行介绍 Cisco生产的路由产品给人们留下了很深刻的印象,这种印象使它显示出了其在网络领域 的统治地位。不过,更宽的带宽需求又导致了市场上对能进行物理分段和逻辑分段的产品的 需求。 Cisco看到市场上这一需求增长,就开发出了生产交换机产品的 Catalyst生产线来生产 Catalyst系列的交换产品。这种 Catalyst系列的交换产品可以给大部分的介质提供服务,这些 介质包括以太网、快速以太网、千兆以太网、FDDI、令牌环和ATM。 Cisco还融合了许多专 利技术,以限制和消除网络基础设施中的许多瓶颈。 Cisco的 Catalyst产品包括 Crescendo和 Kalpana公司最初生产的产品。 Kalpana公司由于发 明了以太网交换机而享有很高的声誉。 Cisco已经熟练地从这些公司学到了制作这些交换产品 的技术。 为了更好地了解对网络进行分段的需求,必须知道怎样对网络进行分段。本章将详细介 绍各种分段的方法以及何时使用这种方法。 1.1以太网 以太网是在70年代中期由 Xerox公司 Palo alto研究中心推出的。由于介质技术的发展, Xerox可以将许多机器相互连接,形成巨型打印机。这就是以太网的原型。后来, Xerox公司 推出了带宽为2Mb/s的以太网,又和 Intel和DEC公司合作推出了带宽为10Mb/s的以太网,这就 是通常所称的以太网Ⅱ或以太网DIX( Digital, Intel和 Xerox)。IEEE(电器和电子工程师协 会)是一个拥有802个委员会的协会,它成立后,制定了以太网介质的标准。其中,IEEE 8023与由 Intel、 Digita和 Xerox推出的以太网Ⅱ非常相似 以太网是一种能够使计算机进行相互传递信息的介质,其原理与人通过空气进行交流相 似。人在空气中说话形成回响产生声波,这些声波被其他人的耳朵感知后,人就可以进行交 。交谈开始时,声波组合成一个个的单词,后来这些单词又组合成一个个的句子。以太网 的原理也是一样,它利用二进制位形成一个个的字节,这些字节然后组合成一帧帧的数据 在以太网中,字节其实是一些电脉冲,它们能在导线中进行传播,其传播的性能优于声波在 空气中的传播性能 以太网由许多物理网段组合而成,每个网段包括一些导线和与导线相连的节点,如图1-1 所示。一个使用星形拓扑结构的网络集线器将对从一个端口到其他所有端口的二进制位进行 复制。这种集线器实质上是一个多端口的转发器,它可以对以太网导线进行仿真。所有与导 线相连的节点都可以监视到导线上的信息。不过,这样很不安全。与以太网相连的网络分析
下载 第1章 交换和桥接的概念 在当今的市场上,对带宽的需求已经永远地超出了 5年前人们的想象力。以太网曾经是局 域网(L A N)中的主要介质。随着快速以太网和千兆以太网的发展,以太网已失去了往日雄 风,但可以肯定,以太网仍将继续成为局域网基础设施中的一种选择。而且,随着快速以太 网和千兆以太网对带宽需求的增加,对网络进行物理分段和逻辑分段仍然很必要。进行分段 需要使用交换机和路由器。本书将对 C i s c o交换产品的特征和性能进行介绍。 C i s c o生产的路由产品给人们留下了很深刻的印象,这种印象使它显示出了其在网络领域 的统治地位。不过,更宽的带宽需求又导致了市场上对能进行物理分段和逻辑分段的产品的 需求。C i s c o看到市场上这一需求增长,就开发出了生产交换机产品的 C a t a l y s t生产线来生产 C a t a l y s t系列的交换产品。这种 C a t a l y s t系列的交换产品可以给大部分的介质提供服务,这些 介质包括以太网、快速以太网、千兆以太网、 F D D I、令牌环和AT M。C i s c o还融合了许多专 利技术,以限制和消除网络基础设施中的许多瓶颈。 Cisco 的C a t a l y s t产品包括C r e s c e n d o和K a l p a n a公司最初生产的产品。 K a l p a n a公司由于发 明了以太网交换机而享有很高的声誉。 C i s c o已经熟练地从这些公司学到了制作这些交换产品 的技术。 为了更好地了解对网络进行分段的需求,必须知道怎样对网络进行分段。本章将详细介 绍各种分段的方法以及何时使用这种方法。 1.1 以太网 以太网是在 7 0年代中期由 X e r o x公司Palo Alto研究中心推出的。由于介质技术的发展, X e r o x可以将许多机器相互连接,形成巨型打印机。这就是以太网的原型。后来, X e r o x公司 推出了带宽为2 M b / s的以太网,又和I n t e l和D E C公司合作推出了带宽为1 0 M b / s的以太网,这就 是通常所称的以太网Ⅱ或以太网 D I X(D i g i t a l,I n t e l和X e r o x)。I E E E(电器和电子工程师协 会)是一个拥有 8 0 2个委员会的协会,它成立后,制定了以太网介质的标准。其中, I E E E 8 0 2 . 3与由I n t e l、D i g i t a l和X e r o x推出的以太网Ⅱ非常相似。 以太网是一种能够使计算机进行相互传递信息的介质,其原理与人通过空气进行交流相 似。人在空气中说话形成回响产生声波,这些声波被其他人的耳朵感知后,人就可以进行交 谈。交谈开始时,声波组合成一个个的单词,后来这些单词又组合成一个个的句子。以太网 的原理也是一样,它利用二进制位形成一个个的字节,这些字节然后组合成一帧帧的数据。 在以太网中,字节其实是一些电脉冲,它们能在导线中进行传播,其传播的性能优于声波在 空气中的传播性能。 以太网由许多物理网段组合而成,每个网段包括一些导线和与导线相连的节点,如图 1 - 1 所示。一个使用星形拓扑结构的网络集线器将对从一个端口到其他所有端口的二进制位进行 复制。这种集线器实质上是一个多端口的转发器,它可以对以太网导线进行仿真。所有与导 线相连的节点都可以监视到导线上的信息。不过,这样很不安全。与以太网相连的网络分析
2 Cisco Catalyst局域网交换技术 Chinapub.com 下载 器将监视在所有导线上传输的信息。很多情况下,数据不会在本地的介质进行加密,这样, 网络工程师就可以很容易地对导线上封装帧中的数据进行解码。 工作站 工作站 IBM兼容机 膝上机 图1-1以太网物理段 传送的信息可以看作是一些穿过导线的电荷。这些电荷以1和0来表示(见图1-2)。这些 电荷的传播就形成了电流。我们可以把电流看成是在轨道运行的火车,这辆火车只能在轨道 上运行,它有起点和终点,也有机车和尾车。我们将以太网的帧看做是一辆火车,它专门收 集以太网上的电荷,和火车类似。帧有一个起点,我们称之为帧报头,也有终点,我们称之 为作帧尾(见图1-3)。 工作站 位→10000o IBM兼容机 膝上机 图1-2以太网物理段
器将监视在所有导线上传输的信息。很多情况下,数据不会在本地的介质进行加密,这样, 网络工程师就可以很容易地对导线上封装帧中的数据进行解码。 图1-1 以太网物理段 传送的信息可以看作是一些穿过导线的电荷。这些电荷以 1和0来表示(见图 1 - 2)。这些 电荷的传播就形成了电流。我们可以把电流看成是在轨道运行的火车,这辆火车只能在轨道 上运行,它有起点和终点,也有机车和尾车。我们将以太网的帧看做是一辆火车,它专门收 集以太网上的电荷,和火车类似。帧有一个起点,我们称之为帧报头,也有终点,我们称之 为作帧尾(见图1 - 3)。 图1-2 以太网物理段 2 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载 工作站 工作站 工作站 IBM 兼容机 膝上机 工作站 工作站 工作站 IBM 兼容机 膝上机 位 电荷
第1章交换和桥接的概念 3 下载 理1000010000g 帧报头 图13以太网帧 以太网上有很多工作站,每个工作站都会接收到各种各样的帧信息,那么,工作站怎样 才能知道帧是否是直接对它进行访问呢?其实,在每个帧报头中,都包含有一个目地MAC (介质访问控制)地址,这个地址就可以告诉工作站帧是否是对它进行直接访问。如果工作站 发现目的MAC地址与其不匹配,工作站将对帧不予处理 MAC地址有48位,它可以转换成12位的十六进制数,这个数分成三组,每组有四个数字 中间以点分开。MAC地址有时也称为点分十六进制数(见图1-4)。它一般烧入NIC(网络接 口控制器)中。为了确保MAC地址的唯一性,IEEE对这些地址进行管理。每个地址由两部分 组成,分别是供应商代码和序列号。供应商代码代表NIC制造商的名称,它占用MAC的前六 位12进制数字,即24位二进制数字。序列号由供应商管理,它占用剩余的6位地址,或最后的 24位二进制数字。如果供应商用完了所有的序列号,他必须申请另外的供应商代码。 00000000000000000001100000100100011010001010110 Q0000c123456 00000c123456 供应商代码 序列号 图1-4MAC地址 1.2以太网帧格式 图1-5给出了当今使用的一些常用的帧类型。其中,以太网Ⅱ的帧报头是所有以太网帧报 头中最老的,有时也称为以太网DIX,DIX指的是最初联合生产以太网设备的三家公司,即 Digital公司、 Intel公司和 Xerox公司
图1-3 以太网帧 以太网上有很多工作站,每个工作站都会接收到各种各样的帧信息,那么,工作站怎样 才能知道帧是否是直接对它进行访问呢?其实,在每个帧报头中,都包含有一个目地 M A C (介质访问控制)地址,这个地址就可以告诉工作站帧是否是对它进行直接访问。如果工作站 发现目的M A C地址与其不匹配,工作站将对帧不予处理。 M A C地址有4 8位,它可以转换成1 2位的十六进制数,这个数分成三组,每组有四个数字, 中间以点分开。 M A C地址有时也称为点分十六进制数(见图 1 - 4)。它一般烧入 N I C(网络接 口控制器)中。为了确保 M A C地址的唯一性,I E E E对这些地址进行管理。每个地址由两部分 组成,分别是供应商代码和序列号。供应商代码代表 N I C制造商的名称,它占用 M A C的前六 位1 2进制数字,即2 4位二进制数字。序列号由供应商管理,它占用剩余的 6位地址,或最后的 2 4位二进制数字。如果供应商用完了所有的序列号,他必须申请另外的供应商代码。 图1-4 MAC地址 1.2 以太网帧格式 图1 - 5给出了当今使用的一些常用的帧类型。其中,以太网Ⅱ的帧报头是所有以太网 帧报 头中最老的,有时也称为以太网 D I X,D I X指的是最初联合生产以太网设备的三家公司,即 D i g i t a l公司、I n t e l公司和X e r o x公司。 第1章 交换和桥接的概念 3 下载 数据 帧尾 帧报头 48 位 供应商代码 序列号
Cisco Catalyst/局域网交换技术 Chinapub.com 下载 川 垂 耍 2区长 中 中回 图1-5以太网帧类型 在同步技术中,一般使用前同步信号字段,这个字段的长度为7个字节。字段后是一个称 为帧开始分界符的长度为1字节的字段。前同步字段由重复的二进制值“10”组成,帧开始分
图1-5 以太网帧类型 在同步技术中,一般使用前同步信号字段,这个字段的长度为 7个字节。字段后是一个称 为帧开始分界符的长度为 1字节的字段。前同步字段由重复的二进制值“ 1 0”组成,帧开始分 4 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载
第1章交换和桥接的概念 5 下载 界符由10重复构成,一直到最后的2位,这最后的2位是11,作为结束位(参见图1-6)。通常 帧开始分界符可以视为部分前同步信号字段。目的MAC地址和源MAC地址用来识别帧的目标 位置和帧的来源。地址的字段长度都为6个字节 01010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101 分界符开始 图1-6前同步信号字段和分界符开始字段 12.1以太网Ⅱ 帧报头的作用是标识封装在帧中的第3层信息包的类型。以太网Ⅱ使用类型字段,其长度 为2个字节。许多制造商和软件发展商都想为自己的第3层协议使用以太网,所以,他们需要 唯一的类型代码,而不至于使这个协议与其他协议相混淆。 Xerox公司由于推出了以太网,所 以就由他们管理这些代码 122带有8022逻辑链路控制的EE802.3 IEEE基于原始的以太网Ⅱ帧来设计自己的以太网帧类型。IEEE8023的以太网帧报头和 以太网Ⅱ的帧报头非常相似,不过其类型字段的长度有所变化,它增加了一个称作逻辑链路 控制(LLC)的字段。LLC用来识别信息包中使用的第3层协议。LLC报头或IEEE报头都包含 DSAP( destination service access point,目的服务访问点)、SSAP( source service access point,源服务访问点)和控制字段。DSAP和SSAP合并后就可标识使用中的第3层协议的类 123|EEE8023子网访问协议(以太网SNAP) 80年代中期,以太网非常流行,IEEE担心它将使用完所有的DSAP和SSAP代码,所以就 创立了一种新的帧格式,这种帧格式称为以太网子网访问协议,有时候也称为以太网SNAP。 这种格式的帧报头以“AA”取代DSAP和SSAP。在DSAP和SSAP字段中出现“AA”时,帧 是一个以太网SNAP帧。这时,第3层协议将在OUI( organizational unique identifier,组织唯 标识)字段后的类型字段中表示。QU是一个6位的十六进制数,它可以唯一地标识一个组 织。IEEE对QUI进行赋值。 cisco公司的QUI为0000c。这个号码也用在MAC地址的供应商代 码部分中,直到 Cisco用完了所有可能的序列号为止 1.24Nove!以太网 Novell以太网帧类型只适用于IPX通信。 Novell以前没料到IPX将附属于其他第3层协议。 所以,也就没有必要用字段来识别第3层协议。如果你运行的是 Novell网络,就可以使用IPX。 Novell以太网帧格式以一个长字段来取代类型字段,与前面的IEEE的做法一样。不过长字段 后没有LLC字段。IPX信息包可以迅速对长字段进行跟踪,所以,没有办法来识别封装中的第
界符由1 0重复构成,一直到最后的 2位,这最后的2位是11,作为结束位(参见图 1 - 6)。通常, 帧开始分界符可以视为部分前同步信号字段。目的 M A C地址和源M A C地址用来识别帧的目标 位置和帧的来源。地址的字段长度都为 6个字节。 图1-6 前同步信号字段和分界符开始字段 1.2.1 以太网Ⅱ 帧报头的作用是标识封装在帧中的第 3层信息包的类型。以太网Ⅱ使用类型字段,其长度 为2个字节。许多制造商和软件发展商都想为自己的第 3层协议使用以太网,所以,他们需要 唯一的类型代码,而不至于使这个协议与其他协议相混淆。 X e r o x公司由于推出了以太网,所 以就由他们管理这些代码。 1.2.2 带有 802.2逻辑链路控制的IEEE 802.3 I E E E基于原始的以太网Ⅱ帧来设计自己的以太网帧类型。 IEEE 802.3的以太网帧报头和 以太网Ⅱ的帧报头非常相似,不过其类型字段的长度有所变化,它增加了一个称作逻辑链路 控制(L L C)的字段。L L C用来识别信息包中使用的第 3层协议。L L C报头或I E E E报头都包含 D S A P(destination service access point,目的服务访问点)、S S A P(source service access p o i n t,源服务访问点)和控制字段。 D S A P和S S A P合并后就可标识使用中的第 3层协议的类 型。 1.2.3 IEEE 802.3子网访问协议(以太网 SNAP) 8 0年代中期,以太网非常流行, I E E E担心它将使用完所有的 D S A P和S S A P代码,所以就 创立了一种新的帧格式,这种帧格式称为以太网子网访问协议,有时候也称为以太网 S N A P。 这种格式的帧报头以“ A A”取代D S A P和S S A P。在D S A P和S S A P字段中出现“A A”时,帧 是一个以太网 S N A P帧。这时,第3层协议将在O U I(o rganizational unique identifier,组织唯 一标识)字段后的类型字段中表示。 Q U I是一个6位的十六进制数,它可以唯一地标识一个组 织。I E E E对Q U I进行赋值。C i s c o公司的Q U I为0 0 0 0 0 c。这个号码也用在M A C地址的供应商代 码部分中,直到C i s c o用完了所有可能的序列号为止。 1.2.4 Novell 以太网 Novell 以太网帧类型只适用于 I P X通信。N o v e l l以前没料到I P X将附属于其他第 3层协议。 所以,也就没有必要用字段来识别第 3层协议。如果你运行的是 N o v e l l网络,就可以使用I P X。 Novell 以太网帧格式以一个长字段来取代类型字段,与前面的 I E E E的做法一样。不过长字段 后没有L L C字段。I P X信息包可以迅速对长字段进行跟踪,所以,没有办法来识别封装中的第 第1章 交换和桥接的概念 5 下载 56位 前同步信号 分界符开始
6 Cisco Catalyst局域网交换技术 下载 3层协议。这正是只有IPX通信才能在 Novell以太网帧上被封装的原因。因为 Novell以太网报 头看起来和IEEE8023的报头一模一样,所以 Novel经常将这组帧称作“以太网8023”,但不 称作IEEE8023帧,因为它没有LLC 1.3 CSMA/CD 以太网使用 CSMA/CD( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,带有冲突 监测的载波侦听多址访问)。我们可以将 CSMA/CD比做一种文雅的交谈。在这种交谈方式中, 如果有人想阐述观点,他应该先听听是否有其他人在说话(即载波侦听),如果这时有人在说 话,他应该耐心地等待,直到对方结束说话,然后他才可以开始发表意见。有一种情况,有 可能两个人在同一时间都想开始说话,那会出现什么样的情况呢?显然,如果两个人同时说 话,这时很难辨别出每个人都在说什么。但是,在文雅的交谈方式中,当两个人同时开始说 话时,双方都会发现他们在同一时间开始讲话(即冲突检测),这时说话立即终止,随机地过 了一段时间后,说话才开始。说话时,由第一个开始说话的人来对交谈进行控制,而第二个 开始说话的人将不得不等待,直到第一个人说完,然后他才能开始说话 除计算机以外,以太网的工作方式与上面的方式相同。首先,以太网网段上需要进行数 据传送的节点对导线进行监听,这个过程称为 CSMA/CD的载波侦听。如果,这时有另外的节 点正在传送数据,监听节点将不得不等待,直到传送节点的传送任务结束。如果某时恰好有 两个工作站同时准备传送数据,以太网网段将发出“冲突”信号。这时,节点上所有的工作 站都将检测到冲突信号,因为,这时导线上的电压超出了标准电压。冲突产生后,这两个节 点都将立即发出拥塞信号,以确保每个工作站都检测到这时以太网上已产生冲突,导线上的 带宽为0Mb/s。然后,网络进行恢复,在恢复的过程中,导线上将不传送数据。在这一过程中, 不属于产生冲突的网段上的节点也要等到冲突结束后才能传送数据。当两个节点将拥塞信号 传送完,并过了一段随机时间后,这两个节点便开始将信号恢复到零位。第一个达到零位的 工作站将首先对导线进行监听,当它监听到没有任何信息在传输时,便开始传输数据。当第 个工作站恢复到零位后,也对导线进行监听,当监听到第一个工作站已经开始传输数据后, 就只好等待了 注意实际上,随机的时间是通过一种算法产生的,这种算法在IEEE802.3标准 CSMA/CD文档第55页可以找到 在 CSMA/CD方式下,在一个时间段,只有一个节点能够在导线上传送数据。如果其他节 点想传送数据,必须等到正在传输的节点的数据传送结束后才能开始传输数据。以太网之所 以称作共享介质就是因为节点共享同一根导线这一事实。 14快速以太网 现在,我们对以太网应该有了一个大致的了解,下面介绍快速以太网。为了提高以太网 的性能,很多商家都尽力推出100Mb/s的以太网。IEEE8023u100MB规范虽不是第一个出现 在市场上,但它后来变得非常引人注意。所有的 Catalyst产品都支持快速以太网。 因为快速以太网的速度提高了10倍,所以它在市面上非常流行。快速以太网上使用的帧 技术与一般的以太网上使用的帧技术是一样的。这样,与其他的100MB技术(如ATM)相比 较网络工程师就可以更容易与快速了解以太网。另外,快速以太网也使用 CSMA/CD,使得熟
3层协议。这正是只有I P X通信才能在Novell 以太网帧上被封装的原因。因为 Novell 以太网报 头看起来和IEEE 802.3的报头一模一样,所以N o v e l l经常将这组帧称作“以太网 8 0 2 . 3”,但不 称作IEEE 802.3帧,因为它没有L L C。 1.3 CSMA/CD 以太网使用C S M A / C D(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection,带有冲突 监测的载波侦听多址访问)。我们可以将C S M A / C D比做一种文雅的交谈。在这种交谈方式中, 如果有人想阐述观点,他应该先听听是否有其他人在说话(即载波侦听),如果这时有人在说 话,他应该耐心地等待,直到对方结束说话,然后他才可以开始发表意见。有一种情况,有 可能两个人在同一时间都想开始说话,那会出现什么样的情况呢?显然,如果两个人同时说 话,这时很难辨别出每个人都在说什么。但是,在文雅的交谈方式中,当两个人同时开始说 话时,双方都会发现他们在同一时间开始讲话(即冲突检测),这时说话立即终止,随机地过 了一段时间后,说话才开始。说话时,由第一个开始说话的人来对交谈进行控制,而第二个 开始说话的人将不得不等待,直到第一个人说完,然后他才能开始说话。 除计算机以外,以太网的工作方式与上面的方式相同。首先,以太网网段上需要进行数 据传送的节点对导线进行监听,这个过程称为 C S M A / C D的载波侦听。如果,这时有另外的节 点正在传送数据,监听节点将不得不等待,直到传送节点的传送任务结束。如果某时恰好有 两个工作站同时准备传送数据,以太网网段将发出“冲突”信号。这时,节点上所有的工作 站都将检测到冲突信号,因为,这时导线上的电压超出了标准电压。冲突产生后,这两个节 点都将立即发出拥塞信号,以确保每个工作站都检测到这时以太网上已产生冲突,导线上的 带宽为0 M b / s。然后,网络进行恢复,在恢复的过程中,导线上将不传送数据。在这一过程中, 不属于产生冲突的网段上的节点也要等到冲突结束后才能传送数据。当两个节点将拥塞信号 传送完,并过了一段随机时间后,这两个节点便开始将信号恢复到零位。第一个达到零位的 工作站将首先对导线进行监听,当它监听到没有任何信息在传输时,便开始传输数据。当第 二个工作站恢复到零位后,也对导线进行监听,当监听到第一个工作站已经开始传输数据后, 就只好等待了。 注意 实际上,随机的时间是通过一种算法产生的,这种算法在 IEEE 802.3标准 CSMA/CD文档第55页可以找到。 在C S M A / C D方式下,在一个时间段,只有一个节点能够在导线上传送数据。如果其他节 点想传送数据,必须等到正在传输的节点的数据传送结束后才能开始传输数据。以太网之所 以称作共享介质就是因为节点共享同一根导线这一事实。 1.4 快速以太网 现在,我们对以太网应该有了一个大致的了解,下面介绍快速以太网。为了提高以太网 的性能,很多商家都尽力推出 1 0 0 M b / s的以太网。IEEE 802.3u 100MB规范虽不是第一个出现 在市场上,但它后来变得非常引人注意。所有的 C a t a l y s t产品都支持快速以太网。 因为快速以太网的速度提高了 1 0倍,所以它在市面上非常流行。快速以太网上使用的帧 技术与一般的以太网上使用的帧技术是一样的。这样,与其他的 1 0 0 MB技术(如AT M)相比 较网络工程师就可以更容易与快速了解以太网。另外,快速以太网也使用 C S M A / C D,使得熟 6 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载
第1章交换和桥接的概念 7 下载 悉以太网的工程师很容易适应这个新的介质 前面提到的各种概念也可以应用于快速以太网中。所以,一个快速以太网上放置的节点 越多,产生冲突的可能性就越大,这样也就降低了快速以太网导线上的各种性能。 1.5千兆以太网 随着快速以太网的实现,对较大的主干介质的需求就越来越大。ATM曾由于它的155Mb 和622Mb/s的带宽得以很好地发展,但是,要实现它仍然有很大困难。在这种情况下,IEEE 8023委员会推出了千兆以太网,它和以太网非常相似,只是其带宽要比以太网宽100倍以上 千兆以太网、快速以太网和以太网之间的最主要的差别是千兆以太网没有铜缆配线的标准 千兆以太网是一种1000Mb/s的介质,实际上它和以太网及快速以太网一样简单,只是 于其带宽使它在其他竞争者面前有很大的优势。竞争者主要指的是ATM。ATM曾被认为是未 来的主要介质,而且将完全取代以太网。实际上,ATM是有很多的优势,在后面我们将对之 加以讨论,但是和以太网和快速以太网相比,其主要优势是带宽得以增加。不过千兆以太网 经过标准化后,比较容易实现,所以可以与ATM的带宽优势竞争。另外,由于快速以太网不 像ATM那样复杂就能提高桌面的必要速度,所以讨论 Desktop ATM(桌面ATM)也就成为过 千兆以太网现在一般只在网络主干和配线柜中使用,目前桌面千兆以太网不会成为现实 限制因素是今天的PC机的构造。典型PC机的总线不能够处理快速以太网,更不用说是千兆以 太网了。在网络的主干中,需要将信息从现在所使用的快速以太网工作站及交换以太网工作 站传送到以前所使用的共享以太网工作站。千兆以太网是一种比较容易实现的选择。千兆以 太网使用了与以太网和快速以太网相同的的帧技术和访问模式,它处理巨大的通信量非常容 易。现在, Catalyst为了使这些类型的主干能够连接,已经设计出了好几种型号的 Catalyst产 16全双工以太网 当两个以太网节点通过10 baset的电缆直接连接时,导线类似于图1-7。在这种情况下, 数据可以通过两种独立的路径传输和接收。由于只存在两个节点,也就没有总线,所以就可 以在同一时间对信息进行双向传输,而不会发生冲突。在这种情况下,以太网称为全双工以 太网。为了实现全双工以太网,两个节点必须通过10 baset直接连接,而且NIC必须支持全双 HTX > RX 工作站 图1-7两个工作站之间的交叉电缆
悉以太网的工程师很容易适应这个新的介质。 前面提到的各种概念也可以应用于快速以太网中。所以,一个快速以太网上放置的节点 越多,产生冲突的可能性就越大,这样也就降低了 快速以太网导线上的各种性能。 1.5 千兆以太网 随着快速以太网的实现,对较大的主干介质的需求就越来越大。 AT M曾由于它的1 5 5 M b 和6 2 2 M b / s的带宽得以很好地发展,但是,要实现它仍然有很大困难。在这种情况下, I E E E 8 0 2 . 3委员会推出了千兆以太网,它和以太网非常相似,只是其带宽要比以太网宽 1 0 0倍以上。 千兆以太网、快速以太网和以太网之间的最主要的差别是千兆以太网没有铜缆配线的标准。 千兆以太网是一种 1 0 0 0 M b / s的介质,实际上它和以太网及快速以太网一样简单,只是由 于其带宽使它在其他竞争者面前有很大的优势。竞争者主要指的是 AT M。AT M曾被认为是未 来的主要介质,而且将完全取代以太网。实际上, AT M是有很多的优势,在后面我们将对之 加以讨论,但是和以太网和快速以太网相比,其主要优势是带宽得以增加。不过千兆以太网 经过标准化后,比较容易实现,所以可以与 AT M的带宽优势竞争。另外,由于快速以太网不 像AT M那样复杂就能提高桌面的必要速度,所以讨论 Desktop AT M(桌面AT M)也就成为过 去。 千兆以太网现在一般只在网络主干和配线柜中使用,目前桌面千兆以太网不会成为现实, 限制因素是今天的P C机的构造。典型P C机的总线不能够处理快速以太网,更不用说是千兆以 太网了。在网络的主干中,需要将信息从现在所使用的快速以太网工作站及交换以太网工作 站传送到以前所使用的共享以太网工作站。千兆以太网是一种比较容易实现的选择。千兆以 太网使用了与以太网和快速以太网相同的的帧技术和访问模式,它处理巨大的通信量非常容 易。现在,C a t a l y s t为了使这些类型的主干能够连接,已经设计出了好几种型号的 C a t a l y s t产 品。 1.6 全双工以太网 当两个以太网节点通过 1 0 b a s e T的电缆直接连接时,导线类似于图 1 - 7。在这种情况下, 数据可以通过两种独立的路径传输和接收。由于只存在两个节点,也就没有总线,所以就可 以在同一时间对信息进行双向传输,而不会发生冲突。在这种情况下,以太网称为全双工以 太网。为了实现全双工以太网,两个节点必须通过 1 0 b a s eT直接连接,而且 N I C必须支持全双 工。 图1-7 两个工作站之间的交叉电缆 第1章 交换和桥接的概念 7 下载 工作站 工作站
8 Cisco Catalyst/局域网交换技术 Chinapub.com 下载 随着全双工以太网在理论上的实现,我们在两个方向都可以获得10Mb/s的传输带宽。这 正是全双工以太网被描述成具有20Mb/s带宽介质的原因。另外,快速以太网和千兆以太网都 能够支持全双工技术。这样,带有全双工技术的快速以太网的带宽可达到200Mb/s,而带有全 双工技术的千兆以太网的带宽可达到2Gb/s 1.7物理分段 冲突的产生降低了以太网导线的带宽,而且这种情况是不可避免的。所以,当导线上的 节点越来越多后,冲突的数量将会增加。在以太网网段上放置的最大的节点数将取决于传输 在导线上的信息类型。显而易见的解决方法是限制以太网导线上的节点。这个过程通常称为 物理分段 物理网段实际上是连接在同一导线上的所有工作站的集合,也就是说,和另一个节点有 可能产生冲突的所有工作站被看作是同一个物理网段。经常描述物理网段的另一个词是冲突 域,这两种说法指的是同一个意思。在当今社会,术语不一致是经常发生的事情,要使新成 员熟悉某些概念还有些困难,所以还有必要对物理网段和冲突域实际上指的是同一件事情有 所了解。 当用某些互连网络设备来建立更多的以太网导线或物理网段时,就需要对网络进行物理 分段。在图1-8中,为了将图1-1所示的以太网导线断开,以形成两个独立的物理导线或两个独 工作站 工作站 作站 100100010101000101000001010001000 网桥 100100010101000101000001010001000 IBM兼容机 膝上机 图1-8物理分段
随着全双工以太网在理论上的实现,我们在两个方向都可以获得 1 0 M b / s的传输带宽。这 正是全双工以太网被描述成具有 2 0 M b / s带宽介质的原因。另外,快速以太网和千兆以太网都 能够支持全双工技术。这样,带有全双工技术的快速以太网的带宽可达到 2 0 0 M b / s,而带有全 双工技术的千兆以太网的带宽可达到 2 G b / s。 1.7 物理分段 冲突的产生降低了以太网导线的带宽,而且这种情况是不可避免的。所以,当导线上的 节点越来越多后,冲突的数量将会增加。在以太网网段上放置的最大的节点数将取决于传输 在导线上的信息类型。显而易见的解决方法是限制以太网导线上的节点。这个过程通常称为 物理分段。 物理网段实际上是连接在同一导线上的所有工作站的集合,也就是说,和另一个节点有 可能产生冲突的所有工作站被看作是同一个物理网段。经常描述物理网段的另一个词是冲突 域,这两种说法指的是同一个意思。在当今社会,术语不一致是经常发生的事情,要使新成 员熟悉某些概念还有些困难,所以还有必要对物理网段和冲突域实际上指的是同一件事情有 所了解。 当用某些互连网络设备来建立更多的以太网导线或物理网段时,就需要对网络进行物理 分段。在图1 - 8中,为了将图1 - 1所示的以太网导线断开,以形成两个独立的物理导线或两个独 8 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载 工作站 工作站 工作站 网桥 IBM 兼容机 膝上机 图1-8 物理分段
第1章交换和桥接的概念 下载 的物理网段用到了网桥。网桥的作用是只发送发往其他的物理网段的信息。所以,如果所 有的信息都只发往本地的物理网段,那么网桥上就没有信息通过。通信可以同时在多台主机 之间产生,如图1-8所示。网络上有两个带宽为10Mb/s的物理网段,这样,总的带宽便增加至 20Mbs。下面,我们将对网桥是怎样知道什么时候该发送信息加以讨论。 路由器也可以创建物理网段,如图1-9所示。在本书的后面,将对路由器加以介绍,实际 上路由器发挥的作用比网桥更大一些。 工作站 工作站 100100010101000101000001010001000 100100010101000101000001010001000 IBM兼容机 膝上机 ASC打印机 图1-9利用路由器进行物理分段 1.8广播和逻辑分段 我们已知道使用共享介质如以太网的缺点及物理网段中冲突的影响。现在,我们来看另 外一种导致网络降低运行速度的原因。 广播存在于所有的网络上,如果不对它们进行适当的维护和控制,它们便会充斥于整个 网络,产生大量的网络通信。由于各种各样的原因,网络操作系统(NOS)使用了广播 TCP/IP使用广播从IP地址中解析MAC地址,还使用广播通过RIP和IGRP协议进行宣告 Appletalk通过广播发送距离向量路由协议(RIMP,路由表维护协议)的更新信息。RTMP协 议在 Appletalk网络上每10秒做一次更新。 Novell使用SAP(服务宣告协议)来宣传网络上的网
立的物理网段用到了网桥。网桥的作用是只发送发往其他的物理网段的信息。所以,如果所 有的信息都只发往本地的物理网段,那么网桥上就没有信息通过。通信可以同时在多台主机 之间产生,如图1 - 8所示。网络上有两个带宽为 1 0 M b / s的物理网段,这样,总的带宽便增加至 2 0 M b / s。下面,我们将对网桥是怎样知道什么时候该发送信息加以讨论。 路由器也可以创建物理网段,如图 1 - 9所示。在本书的后面,将对路由器加以介绍,实际 上路由器发挥的作用比网桥更大一些。 图1-9 利用路由器进行物理分段 1.8 广播和逻辑分段 我们已知道使用共享介质如以太网的缺点及物理网段中冲突的影响。现在,我们来看另 外一种导致网络降低运行速度的原因。 广播存在于所有的网络上,如果不对它们进行适当的维护和控制,它们便会充斥于整个 网络,产生大量的网络通信。由于各种各样的原因,网络操作系统( N O S)使用了广播。 T C P / I P使用广播从 I P地址中解析 M A C地址,还使用广播通过 R I P和I G R P协议进行宣告。 A p p l e t a l k通过广播发送距离向量路由协议( RT M P,路由表维护协议)的更新信息。 RT M P协 议在A p p l e t a l k网络上每1 0秒做一次更新。N o v e l l使用S A P(服务宣告协议)来宣传网络上的网 第1章 交换和桥接的概念 9 下载 工作站 工作站 工作站 IBM 兼容机 膝上机 ASCII 打印机
10 Cisco Catalyst局域网交换技术 Chinapub.com 下载 络服务,每隔一分钟做一次宣告。如果网络上存在1000台都有大量服务的Nove!务器的话 那么网络上每分钟有数千个广播 广播不仅消耗了带宽,限制了用户获取实际数据的带宽,而且也降低了用户工作站的处 理效率。广播的目标地址为 ffff. ffff ffff;这个地址告诉所有工作站将接收压缩的信息包发送至 合适的协议软件的帧。这样便大大降低了工作站的处理效率,因为它不管压缩的信息包是否 对工作站有用。例如,如果 Appletalk路由器发一个更新信息,每个工作站都将收到这个信息 并将压缩的信息包发送至上层协议。当然,只有路由器才使用RTMP更新信息,工作站只好对 这些压缩包进行解压缩,然后再将这些信息扔弃。这个过程需要大量的CPU周期,这将降低 本来已经很慢的工作站处理效率。 网桥将对所有的广播信息进行转发,而路由器不会。所以,为了对广播进行控制,就必须 使用路由器。在这种情况下,所有能够接收其他广播的节点被划分为同一个广播域或逻辑网段, 路由器对广播信息进行过滤,并允许创建多个广播域或逻辑网段。了解逻辑网段定义了第3层 网络是非常重要的。IP子网、IPX子网和 Appletalk电缆范围将通过广播域或逻辑网段来定义 图1-10给出了通过路由器接口来定义的两个逻辑网段。这两个逻辑网段也定义了IP子网、 广播域1 IP子网172.160,0 IPX网络1lAB23EC Appletalk电缆范围10-19 工作站 工作站 IBM兼容机 ASCI打印机 广播域2 IP子网172.17.0,0 IPX网络11AB23ED Appletalk电缆范围20-29 图1-10广播域和逻辑寻址
络服务,每隔一分钟做一次宣告。如果网络上存在 1 0 0 0台都有大量服务的 N o v e l l服务器的话, 那么网络上每分钟有数千个广播。 广播不仅消耗了带宽,限制了用户获取实际数据的带宽,而且也降低了用户工作站的处 理效率。广播的目标地址为 ffff . ffff . ffff。这个地址告诉所有工作站将接收压缩的信息包发送至 合适的协议软件的帧。这样便大大降低了工作站的处理效率,因为它不管压缩的信息包是否 对工作站有用 。例如,如果A p p l e t a l k路由器发一个更新信息,每个工作站都将收到这个信息, 并将压缩的信息包发送至上层协议。当然,只有路由器才使用 RT M P更新信息,工作站只好对 这些压缩包进行解压缩,然后再将这些信息扔弃。这个过程需要大量的 C P U周期,这将降低 本来已经很慢的工作站处理效率。 网桥将对所有的广播信息进行转发,而路由器不会。所以,为了对广播进行控制,就必须 使用路由器。在这种情况下,所有能够接收其他广播的节点被划分为同一个广播域或逻辑网段, 路由器对广播信息进行过滤,并允许创建多个广播域或逻辑网段。了解逻辑网段定义了第 3层 网络是非常重要的。I P子网、I P X子网和A p p l e t a l k电缆范围将通过广播域或逻辑网段来定义。 图1 - 1 0给出了通过路由器接口来定义的两个逻辑网段。这两个逻辑网段也定义了 I P子网、 10 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载 广播域 1 IP 子网 172.16.0,0 IPX 网络 11AB23EC Appletalk 电缆范围 10-19 广播域 2 IP 子网 172.17.0,0 IPX 网络 11AB23ED Appletalk 电缆范围 20-29 工作站 IBM 兼容机 ASCII 打印机 膝上机 工作站 工作站 图1-10 广播域和逻辑寻址