《ciscocatalyst交换技术》第3章 令牌环和源路由桥接

下载 第3章令牌环和源路由桥接 虽然大多数网络的介质都是3种可用的以太网形式中的一种,但令牌环在当今仍然占有一 席之地。不过,它不寻常的传输方式和非常规的MAC地址表示法经常使许多工程师感到棘 IEEE(电力和电子工程师协会)曾经采纳过最初的令牌环规范,而对这个规范只是做了 稍微的修改。修改后的规范称为IEEE8025,它于1985年发表。它主要在IBM作为主要供应 商的环境中使用,这使令牌环在全世界风靡了一阵。80年代,IBM公司在计算机产业中相当 流行,许多客户都使用了这个特殊的介质。直到现在,金融协会、保险公司、组织机构和政 府仍然是令牌环网的主要客户。虽然有许多客户正以其他介质来取代令牌环网络,但是仍有 些客户因令牌环网已成熟的程序和过渡到以太网的种种不便不得不放弃这种打算 3.1令牌环的结构 在70年代中期,由于LAN(局域网)越来越流行,IBM感到需要发展它自己的LAN介质 那时,以太网并不适合于IBM公司的实际情况。在60年代和70年代,IBM公司是一个非常严 格的组织,它的男性雇员要穿着白衬衫和蓝裤子,而不能是灰白色或浅红色。当然,这么严 格的公司不会赞成这样一种介质,这种介质让工作站在任何时候都能进行传送,而根本不考 虑其他的工作站是否在进行传送。我不知道IBM开发令牌环的真实故事,但是这一点确实帮 助我认识到了令牌环的结构。 令牌环不是将工作站放置在导线或网段上,而是将工作站设置成环形。通常的情况下 创建令牌环时都要用到一个称作MAU( multiaccess unit,多访问单元)的集线器。图3-1给出 了工作站与MAU相连来创建令牌环的例子。图中的网络从逻辑的角度看是一个环,但从物理 的角度看,它像一个星形拓扑。令牌环使用的是 Normal Category5电缆。 Cisco Catalyst令牌 环的交换产品全部使用RJ-45连接器 以太网在传送数据时使用的是一种非确定性的方法。也就是说,只要在其他工作站没有 准备使用导线的情况下,工作站随时都可以对数据进行传送。令牌环使用一种非确定性的方 式。在令牌环中,一个令牌围绕环形网络进行传送时,当工作站有这个令牌时,它就可以对 帧进行传送。帧向四周传送至所有的工作站,其中包括目标工作站(见图3-2),目标工作站 对帧进行复制,然后在令牌环的帧报头中生成一个字节,以表明它已经接收到了这个数据 然后,这个帧继续向环形网络的四周传送,直至源工作站。源工作站便知道帧已经被目标工 作站接收到,所以,它就重新生成令牌,并将令牌传送至环形网络中第二个工作站。需要知 道的是,令牌环仍然是一个共享介质,因为工作站不得不对令牌的返回进行等待,但是,由 于它的非确定性,令牌环可以更加有效地利用它的带宽。在令牌环工作站中,可以通过令牌 来确认传输信息的返回,但在以太网中,工作站不会对介质的访问进行确认。要注意的是, 令牌环上放置的工作站越多,工作站必须等待令牌返回的时间越长

下载 第3章 令牌环和源路由桥接 虽然大多数网络的介质都是 3种可用的以太网形式中的一种，但令牌环在当今仍然占有一 席之地。不过，它不寻常的传输方式和非常规的 M A C地址表示法经常使许多工程师感到棘 手。 I E E E（电力和电子工程师协会）曾经采纳过最初的令牌环规范，而对这个规范只是做了 稍微的修改。修改后的规范称为 IEEE 802.5，它于1 9 8 5年发表。它主要在 I B M作为主要供应 商的环境中使用，这使令牌环在全世界风靡了一阵。 8 0年代，I B M公司在计算机产业中相当 流行，许多客户都使用了这个特殊的介质。直到现在，金融协会、保险公司、组织机构和政 府仍然是令牌环网的主要客户。虽然有许多客户正以其他介质来取代令牌环网络，但是仍有 一些客户因令牌环网已成熟的程序和过渡到以太网的种种不便不得不放弃这种打算。 3.1 令牌环的结构 在7 0年代中期，由于L A N（局域网）越来越流行， I B M感到需要发展它自己的 L A N介质。 那时，以太网并不适合于 I B M公司的实际情况。在 6 0年代和7 0年代，I B M公司是一个非常严 格的组织，它的男性雇员要穿着白衬衫和蓝裤子，而不能是灰白色或浅红色。当然，这么严 格的公司不会赞成这样一种介质，这种介质让工作站在任何时候都能进行传送，而根本不考 虑其他的工作站是否在进行传送。我不知道 I B M开发令牌环的真实故事，但是这一点确实帮 助我认识到了令牌环的结构。 令牌环不是将工作站放置在导线或网段上，而是将工作站设置成环形。通常的情况下， 创建令牌环时都要用到一个称作 M A U（multiaccess unit，多访问单元）的集线器。图 3 - 1给出 了工作站与M A U相连来创建令牌环的例子。图中的网络从逻辑的角度看是一个环，但从物理 的角度看，它像一个星形拓扑。令牌环使用的是 Normal Category 5电缆。Cisco Catalyst令牌 环的交换产品全部使用R J - 4 5连接器。 以太网在传送数据时使用的是一种非确定性的方法。也就是说，只要在其他工作站没有 准备使用导线的情况下，工作站随时都可以对数据进行传送。令牌环使用一种非确定性的方 式。在令牌环中，一个令牌围绕环形网络进行传送时，当工作站有这个令牌时，它就可以对 帧进行传送。帧向四周传送至所有的工作站，其中包括目标工作站（见图 3 - 2），目标工作站 对帧进行复制，然后在令牌环的帧报头中生成一个字节，以表明它已经接收到了这个数据。 然后，这个帧继续向环形网络的四周传送，直至源工作站。源工作站便知道帧已经被目标工 作站接收到，所以，它就重新生成令牌，并将令牌传送至环形网络中第二个工作站。需要知 道的是，令牌环仍然是一个共享介质，因为工作站不得不对令牌的返回进行等待，但是，由 于它的非确定性，令牌环可以更加有效地利用它的带宽。在令牌环工作站中，可以通过令牌 来确认传输信息的返回，但在以太网中，工作站不会对介质的访问进行确认。要注意的是， 令牌环上放置的工作站越多，工作站必须等待令牌返回的时间越长

46)与交换技术 CMa°pdeo 下载

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CaiNa-pub.com 第章令环和源路由标接47 下载 大型机 IBM兼容机 IBM兼容机 令牌环网 IBM兼容机 IBM兼容机 IBM兼容机 IBM兼容机 图3-2令牌环的传送方式 有一个称作活动监视器的特殊工作站将对环形网络进行维护。活动监视器可以确保令牌 在环形网络上进行传输。如果带有令牌的工作站出现故障,活动监视器将重新生成令牌,并 将它传送至环形网络中的第二个工作站 令牌环传送数据的速度有两种,分别是16Mb/s和4Mb/s。但是,4Mb/s的速度今天已经很 少使用,而且许多产品上都不支持。另外需要注意的是,令牌环的工作速度如果不同,会出

图3-2 令牌环的传送方式 有一个称作活动监视器的特殊工作站将对环形网络进行维护。活动监视器可以确保令牌 在环形网络上进行传输。如果带有令牌的工作站出现故障，活动监视器将重新生成令牌，并 将它传送至环形网络中的第二个工作站。 令牌环传送数据的速度有两种，分别是 1 6 M b / s和4 M b / s。但是，4 M b / s的速度今天已经很 少使用，而且许多产品上都不支持。另外需要注意的是，令牌环的工作速度如果不同，会出 第3章 令牌环和源路由桥接 47 下载 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 大型机 令牌环网 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 3174

48cca)与1交换米 CMa°deow 下载 现很多问题。大多数令牌环的NC(网卡)都支持两种速度,但是在自动检测前,它们并不支 持4Mb/s的速度。如果一个工作站带有令牌环NIC,但没有进行配置,便以4Mb/s的速度设法 接入环形网络。但不幸的是,环形网络通常都是16Mb/s。出现这种情况时,整个环形网络可 能会在短时间内失去连接,这样将导致工作站锁定,并出现其他一系列问题。所以在允许工 作站接入环形网络之前,必须对它的速度进行测试,这是非常重要的 32令牌环分段 像以太网一样,令牌环也是一种共享介质。如果在环形网络上放置的工作站太多,网络 的工作性能会降低,有可能产生网络中断。显而易见的解决办法是创建更多的环形网络。类 似于以太网,对环形网络进行分段的方法有两种,分别是物理方法和逻辑方法,而物理方法 将在不影响第3层协议的前提下创建更多的环形分段。同时,物理分段可以形成多重令牌,允 许同时进行对话。不过,广播仍将在所有的环形网络上传播,不会使IP、IPX或 Appletalk寻址 受到干扰。 图3-3和图3-4给出了一个大型的令牌环,这个令牌环被分成能带有更多令牌的3个较小的 容机BM兼容 大型机 IBM兼容机 BM兼容机 IBM兼容机 IBM 3174 IBM蒹 IBM兼容机 令牌环网 BM兼容机 IBM兼容机 IBM兼容机 BM兼容机 IBM兼容机 IBM兼容机吕 IBM兼容机 IBM兼容机 IBM兼容机 图3-3单环

现很多问题。大多数令牌环的 N I C（网卡）都支持两种速度，但是在自动检测前，它们并不支 持4 M b / s的速度。如果一个工作站带有令牌环 N I C，但没有进行配置，便以 4 M b / s的速度设法 接入环形网络。但不幸的是，环形网络通常都是 1 6 M b / s。出现这种情况时，整个环形网络可 能会在短时间内失去连接，这样将导致工作站锁定，并出现其他一系列问题。所以在允许工 作站接入环形网络之前，必须对它的速度进行测试，这是非常重要的。 3.2 令牌环分段 像以太网一样，令牌环也是一种共享介质。如果在环形网络上放置的工作站太多，网络 的工作性能会降低，有可能产生网络中断。显而易见的解决办法是创建更多的环形网络。类 似于以太网，对环形网络进行分段的方法有两种，分别是物理方法和逻辑方法，而物理方法 将在不影响第3层协议的前提下创建更多的环形分段。同时，物理分段可以形成多重令牌，允 许同时进行对话。不过，广播仍将在所有的环形网络上传播，不会使 I P、I P X或A p p l e t a l k寻址 受到干扰。 图3 - 3和图3 - 4给出了一个大型的令牌环，这个令牌环被分成能带有更多令牌的 3个较小的 48 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 IBM 兼容机 大型机 图3-3 单环 令牌环网 IBM 3174

M a°b 第凉令牌环和路由桥楼49 下载 环形网络。这种配置可以使总通信量增大。如图3-3,总的通信量为16Mb/s(假定一个环形网 络的通信量为16Mbs)。而在图3-4中,单一环形网络分成3个独立的环形网络,并在整个网络 中生成了3个令牌,使总的通信量达到48Mb/s。在图中,3个环形网络都与IBM3174相连,使 它们仍然是同一个P子网、IPX网和 Appletalk电缆范围中一部分,并使广播域没有受到物理分 /阿题 面 圃 面

环形网络。这种配置可以使总通信量增大。如图 3 - 3，总的通信量为1 6 M b / s（假定一个环形网 络的通信量为1 6 M b / s）。而在图3 - 4中，单一环形网络分成 3个独立的环形网络，并在整个网络 中生成了3个令牌，使总的通信量达到 4 8 M b / s。在图中，3个环形网络都与 I B M 3 1 7 4相连，使 它们仍然是同一个I P子网、I P X网和A p p l e t a l k电缆范围中一部分，并使广播域没有受到物理分 第3章 令牌环和源路由桥接 49 下载

50 Cisco catal)与网交换技术 China 下载 段的影响 令牌环的物理分段可以通过网桥、交换机或带有令牌环接口的路由器来进行。如第1章中 所讨论的那样,这3种设备都用同一种方式进行分段。以太网和令牌环桥接之间的主要不同点 是以太网网桥使用透明网桥,而令牌环网桥在大多数情况下只使用源路由桥接。不过,令牌 环的网桥或交换机也可以进行透明桥接,这一部分将在后面加以讨论 令牌环的逻辑分段必须通过路由器进行,这和以太网一样。另外,用 Catalyst令牌环交换 机实现桌面型的交换令牌环已成为现实,但这仍然没有解决第1章中讨论过的与广播相关的问 题。正像以太网一样,在逻辑的环形网络或平面网络上设置太多的节点将使广播通信量过多, 严重降低网络的处理能力 3.3源路由桥接 源路由桥接是令牌环交换机或网桥在大多数的情况下使用的一种桥接方法。它和第3层路 由方法非常相似,第3层路由方法是每个物理环形网络都将接受一个数字来标识它自己,这个 数字和带有第3层协议的网络数字相似。这样,源路由环境下的每个网桥都赋予一个网桥号 图3-5给出了6个与源路由网桥相连的物理令牌环。在图中,末端节点已省去,以使说明更加 清楚。图中的每个环形网络赋予了一个环形网络号,每个网桥都赋予了一个网桥号。 网桥3 网桥4 环102 环106 网桥2 网桥5 环103 环104 网桥6 图3-5源路由桥接的环境 组成令牌环帧报头是一个称为RIF(路由信息字段)的字段,RIF包括一个路由,这个路 由是帧必须经过源路由桥接环境达到目的地的路径。源工作站将RIF放置在它传送的每一个数 据包中。源工作站实际上是将帧通过源路由桥接环境进行发送的一种设备。它需要末端节点

段的影响。 令牌环的物理分段可以通过网桥、交换机或带有令牌环接口的路由器来进行。如第 1章中 所讨论的那样，这3种设备都用同一种方式进行分段。以太网和令牌环桥接之间的主要不同点 是以太网网桥使用透明网桥，而令牌环网桥在大多数情况下只使用源路由桥接。不过，令牌 环的网桥或交换机也可以进行透明桥接，这一部分将在后面加以讨论。 令牌环的逻辑分段必须通过路由器进行，这和以太网一样。另外，用 Catalyst 令牌环交换 机实现桌面型的交换令牌环已成为现实，但这仍然没有解决第 1章中讨论过的与广播相关的问 题。正像以太网一样，在逻辑的环形网络或平面网络上设置太多的节点将使广播通信量过多， 严重降低网络的处理能力。 3.3 源路由桥接 源路由桥接是令牌环交换机或网桥在大多数的情况下使用的一种桥接方法。它和第 3层路 由方法非常相似，第 3层路由方法是每个物理环形网络都将接受一个数字来标识它自己，这个 数字和带有第 3层协议的网络数字相似。这样，源路由环境下的每个网桥都赋予一个网桥号。 图3 - 5给出了6个与源路由网桥相连的物理令牌环。在图中，末端节点已省去，以使说明更加 清楚。图中的每个环形网络赋予了一个环形网络号，每个网桥都赋予了一个网桥号。 图3-5 源路由桥接的环境 组成令牌环帧报头是一个称为 R I F（路由信息字段）的字段， R I F包括一个路由，这个路 由是帧必须经过源路由桥接环境达到目的地的路径。源工作站将 R I F放置在它传送的每一个数 据包中。源工作站实际上是将帧通过源路由桥接环境进行发送的一种设备。它需要末端节点 50 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载 网桥 3 网桥 4 网桥 5 网桥 6 环 105 环 106 环 101 环 102 环 103 环 104 网桥 2 网桥 1

China-pub.com 第令刚环和源路由桥接51 下载 一尔 水QQ8u

第 3 章 令牌环和源路由桥接 51 下载

52coca)网交换技术 Chinapub.com 下载 有生成RIF的软件。源路由网桥读取这个RIF后,就确定是否将帧发往邻近的环形网络。在这 种情况下,源路由网桥不如透明网桥那么聪明。透明网桥能够识别出来所有节点都驻留在它 的端口上的哪个位置,而源路由网桥只做分配给它的事情,不会对末端节点的地址进行识别。 RIF包括两个部分,第1部分是RC(路由控制)字段,它占16个字节。第2部分是称为RD (路由标识符)的16个字节的字段。RD数由网桥数和帧必须达到它的目的需要通过的环形网 络数而定。RD的开始12个字节表示环形网络号,最后的4个字节表示网桥号(见图3-6)。 是网桥读取的对帧进行适当路由的实际字段。在RIF中,RD的最大为14,这样可以限制源路 由环境下网桥转发次数为13 如果工作站想与图3-7中网络上的服务器交换信息,它的RIF必须包含一个RD,每一个网 桥转发都会使RD数加1。最后的RD将由目标环形网络号和为0的网桥号构成,这表明帧不需 进行进一步发送。图3-7使用10进制来表示环形网络和网桥号,但是当使用信息包分析工具时, 这些字段将以16进制表示 网桥3 网桥4 环102 环106 网桥2 环103 环105 网桥1 环104 网桥6 工作站 路由选择控制 路由标志符 乙Ro416I106141 图3-7RF示例

有生成R I F的软件。源路由网桥读取这个 R I F后，就确定是否将帧发往邻近的环形网络。在这 种情况下，源路由网桥不如透明网桥那么聪明。透明网桥能够识别出来所有节点都驻留在它 的端口上的哪个位置，而源路由网桥只做分配给它的事情，不会对末端节点的地址进行识别。 R I F包括两个部分，第 1部分是R C（路由控制）字段，它占 1 6个字节。第2部分是称为R D （路由标识符）的 1 6个字节的字段。 R D数由网桥数和帧必须达到它的目的需要通过的环形网 络数而定。R D的开始1 2个字节表示环形网络号，最后的 4个字节表示网桥号（见图 3 - 6）。R D 是网桥读取的对帧进行适当路由的实际字段。在 R I F中，R D的最大为1 4，这样可以限制源路 由环境下网桥转发次数为1 3。 如果工作站想与图3 - 7中网络上的服务器交换信息，它的 R I F必须包含一个R D，每一个网 桥转发都会使 R D数加1。最后的R D将由目标环形网络号和为 0的网桥号构成，这表明帧不需 进行进一步发送。图3 - 7使用1 0进制来表示环形网络和网桥号，但是当使用信息包分析工具时， 这些字段将以1 6进制表示。 图3-7 RIF示例 52 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载 网桥 3 网桥 4 网桥 2 网桥 5 网桥 1 环 104 网桥 6 环 105 环 106 环 101 服务器 环 102 环 103 工作站 路由标志符 路由选择控制

第3章令牌环和源路由桥接 53 下载 3.31路由发现 从前面的讨论中可以看出,工作站在进行数据传送时将生成一个RIF,这个RIF详细描述 了所有帧通过路由环境到达服务器的实际路径。接下来要讨论的问题是,工作站是怎样知道 它是如何与服务器进行联系的?在源路由桥接中,源必须发现达到目标的路径。为了达到此 目的,源节点使用了称作探测包的信息包,这些信息包用来对目标进行寻找。探测包有好几 种类型,下面介绍它们中的两种。 3.3.2全路由探测信息包 全路由探测(ARE, all-routes explorer)信息包可以通过所有的网桥进行转发。存在多个 路由时,会产生多余的通信量。这种信息包包含RD,网桥对信息包进行输送时,RD就增加 图3-8中,工作站发送一个ARE信息包以寻找通往服务器的路径。由于ARE信息包经过网桥 传送,所以,每个网桥添加一个RD,用来记录ARE通过桥接环境的所经历的路径。当ARE包 到目标节点时,目标节点便对它收到的每个ARE作出回应。RC字段中方向字节的作用是将 帧发送的方向告知网桥。日标节点对ARE作出回应时,它将ARE信息包中的源地址和目标地 w团 104610551064 网桥3 环101 网桥4 四110121(x10 环106 □10461055 网桥2 网桥5 1041(环 环105 环104 图3-8在转发探测信息包时,增加RD

3.3.1 路由发现 从前面的讨论中可以看出，工作站在进行数据传送时将生成一个 R I F，这个R I F详细描述 了所有帧通过路由环境到达服务器的实际路径。接下来要讨论的问题是，工作站是怎样知道 它是如何与服务器进行联系的？在源路由桥接中，源必须发现达到目标的路径。为了达到此 目的，源节点使用了称作探测包的信息包，这些信息包用来对目标进行寻找。探测包有好几 种类型，下面介绍它们中的两种。 3.3.2 全路由探测信息包 全路由探测（A R E，all-routes explorer）信息包可以通过所有的网桥进行转发。存在多个 路由时，会产生多余的通信量。这种信息包包含 R D，网桥对信息包进行输送时， R D就增加。 在图3 - 8中，工作站发送一个 A R E信息包以寻找通往服务器的路径。由于 A R E信息包经过网桥 传送，所以，每个网桥添加一个 R D，用来记录A R E通过桥接环境的所经历的路径。当 A R E包 达到目标节点时，目标节点便对它收到的每个 A R E作出回应。R C字段中方向字节的作用是将 帧发送的方向告知网桥。目标节点对 A R E作出回应时，它将 A R E信息包中的源地址和目标地 第3章 令牌环和源路由桥接 53 下载 网桥 6 网桥 5 网桥 3 网桥 4 网桥 2 网桥 1 环 104 环 105 环 106 环 101 环 102 环 103 服务器 图3-8 在转发探测信息包时，增加RD Workstation

54c0ca)闪交换术 下载 址反过来,这样信息包将返回工作站,工作站收到这个返回信息包后,便将这个信息包的路 由存在缓存中,而将其他的信息删除。 8+ 9ogo 8 】 流礼愁长一网

址反过来，这样信息包将返回工作站，工作站收到这个返回信息包后，便将这个信息包的路 由存在缓存中，而将其他的信息删除。 54 Cisco Catalyst 局域网交换技术 下载