34共享介质局域网和交换局域网 34.1共享介质局域网的工作原理 及存在的问题 342交换局域网的特点 3.4.3交换局域网的工作原理 344局域网交换机技术 ●四南大字画字
3.4 共享介质局域网和交换局域网 3.4.1共享介质局域网的工作原理 及存在的问题 3.4.2 交换局域网的特点 3.4.3 交换局域网的工作原理 3.4.4 局域网交换机技术
341共享介质局域网的工作原理及存在的问题 传统的局域网技术是建立在“共享介质”的基础上, 网中所有结点共享一条公共通信传输介质,典型的介质访 问控制方式是 CSMA/CD、 Token Ring、 Token Bus。介质 访问控制方式用来保证每个结点都能够“公平”的使用公 共传输介质。EE8022标准定义的共享介质局域网有以 下三种 采用 CSMA/CD介质访问控制方式的总线型局域网。 采用 Token Bus介质访问控制方式的总线型局坷网 >采用 Token Ring介质访问控制方式的环型局域网。 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.1 共享介质局域网的工作原理及存在的问题 传统的局域网技术是建立在“共享介质”的基础上， 网中所有结点共享一条公共通信传输介质，典型的介质访 问控制方式是CSMA/CD、Token Ring、Token Bus。介质 访问控制方式用来保证每个结点都能够“公平”的使用公 共传输介质。IEEE 802.2标准定义的共享介质局域网有以 下三种： ➢ 采用CSMA/CD介质访问控制方式的总线型局域网。 ➢ 采用Token Bus介质访问控制方式的总线型局域网。 ➢ 采用Token Ring介质访问控制方式的环型局域网
341共享介质局域网的工作原理及存在的问题 目前应用最广的一类局域网是第一种,即以太网( Ethernet) 10 Base-T以太网的中心连接设备是集线器(Hub),它是对“共享 介质”总线型局域网结构的一种改进。用集线器作为以太网的中心 连接设备时,所有结点通过非屏蔽双绞线与集线器连接。这样的以 太网在物理结构上是星型结构,但它在逻辑上仍然是总线型结构 并且在MAC层仍然采用 CSMA/CD介质访问控制方式。当集线器接 收到某个结点发送的帧时,它立即将数据帧通过广播方式转发到其 它端口。 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.1 共享介质局域网的工作原理及存在的问题 目前应用最广的一类局域网是第一种，即以太网（Ethernet）。 10Base-T以太网的中心连接设备是集线器（Hub），它是对“共享 介质” 总线型局域网结构的一种改进。用集线器作为以太网的中心 连接设备时，所有结点通过非屏蔽双绞线与集线器连接。这样的以 太网在物理结构上是星型结构，但它在逻辑上仍然是总线型结构， 并且在MAC层仍然采用CSMA/CD介质访问控制方式。当集线器接 收到某个结点发送的帧时，它立即将数据帧通过广播方式转发到其 它端口
341共享介质局域网的工作原理及存在的问题 在10 Base-T的以太网中,如果网中有N个结点,那么 每个结点平均能分到的带宽为10 Mbps/N。显然,当局域 网的规模不断的扩大,结点数N不断增加时,每个结点平 均能分到的带宽将越来越少。因为 Ethernet的N个结点共享 条10Mbps的公共通信信道,所以当网络结点数N增大、 网络通信负荷加重时,冲突和重发现象将大量发生,网络 效率急剧下降,网络传输延迟增长,网络服务质量下降。 为了克服网络规模和网络性能之间的矛盾,人们提出了将 “共享介质方式”改为“交换方式”的方案,这就推动了 “交换局域网”技术的发展。交换局域网的核心设备是局 域网交换机,它可以在它的多个端口之间建立多个并发连 接。图3.6简单说明了交换局域网的工作原理,图中交换机 为站点A和站点E,站点B和F,站点C和站点D分别建立 了并行、独立的三条链路,使之能同时实现A和E、B和F C和D之间的通信。 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.1 共享介质局域网的工作原理及存在的问题 在10Base-T的以太网中，如果网中有N个结点，那么 每个结点平均能分到的带宽为10Mbps/N。显然，当局域 网的规模不断的扩大，结点数N不断增加时，每个结点平 均能分到的带宽将越来越少。因为Ethernet的N个结点共享 一条10Mbps的公共通信信道，所以当网络结点数N增大、 网络通信负荷加重时，冲突和重发现象将大量发生，网络 效率急剧下降，网络传输延迟增长，网络服务质量下降。 为了克服网络规模和网络性能之间的矛盾，人们提出了将 “共享介质方式”改为“交换方式”的方案，这就推动了 “交换局域网”技术的发展。交换局域网的核心设备是局 域网交换机，它可以在它的多个端口之间建立多个并发连 接。图3.6简单说明了交换局域网的工作原理，图中交换机 为站点A 和站点E，站点B 和F，站点C和站点D分别建立 了并行、独立的三条链路，使之能同时实现A和E、B和F、 C和D之间的通信
341共享介质局域网的工作原理及存在的问题 结点A 结点B 结点C 交换局域网 ……………¨ 局域网交换机¨ 结点D 结点E 结点F 图3.6交换局域网的工作原理 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.1 共享介质局域网的工作原理及存在的问题 图3.6 交换局域网的工作原理
342交换局域网的特点 我们以交换以太网( Switch Ethernet)为例说明交换 局域网的共同特点。交换以太网是指以数据链路层的帧为 数据交换单位,以以太网交换机为基础构成的网络。它根 本上解决了共享以太网所带来的问题。其特点如下 >允许多对站点同时通信,每个站点可以独占传输通 道和带宽 灵活的接口速率 具有高度的网络可扩充性和延展性 易于管理、便于调整网络负载的分布,有效地利用 网络带宽 交换以太网与以太网、快速以太网完全兼容,它们 能够实现无缝连接 可互连不同标准的局域网。 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.2 交换局域网的特点 我们以交换以太网（Switch Ethernet）为例说明交换 局域网的共同特点。交换以太网是指以数据链路层的帧为 数据交换单位，以以太网交换机为基础构成的网络。它根 本上解决了共享以太网所带来的问题。其特点如下： ➢ 允许多对站点同时通信，每个站点可以独占传输通 道和带宽。 ➢ 灵活的接口速率 ➢ 具有高度的网络可扩充性和延展性 ➢ 易于管理、便于调整网络负载的分布，有效地利用 网络带宽 ➢ 交换以太网与以太网、快速以太网完全兼容，它们 能够实现无缝连接 ➢ 可互连不同标准的局域网
3.4.3交换局域网的工作原理 1.交换局域网的基本结构 交换局域网的核心设备是局域网交换机,它可以在它 的多个端口之间建立多个并发连接。为了保护用户已有的 投资,局域网交换机一般是针对某类局域网(例如8023标 准的 Etherne或8025标准的 Token Ring)设计的。 典型的交换局域网是交换以太网( Switched Ethernet),它的核心部件是以太网交换机。以太网交换 机可以有多个端口,每个端口可以单独与一个结点连接, 也可以与一个共享介质式的以太网集线器(Hub)连接。 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.3 交换局域网的工作原理 1. 交换局域网的基本结构 交换局域网的核心设备是局域网交换机，它可以在它 的多个端口之间建立多个并发连接。为了保护用户已有的 投资，局域网交换机一般是针对某类局域网（例如802.3标 准的Ethernet或802..5标准的Token Ring）设计的。 典型的交换局域网是交换以太网（Switched Ethernet），它的核心部件是以太网交换机。以太网交换 机可以有多个端口，每个端口可以单独与一个结点连接， 也可以与一个共享介质式的以太网集线器（Hub）连接
3.4.3交换局域网的工作原理 如果一个端口只连接一个结点,那么这个结点就可以 独占整个带宽,这类端口通常被称作“专用端口”;如果 一个端口连接一个与端口带宽相同的以太网,那么这个端 口将被以太网中的所有结点所共享,这类端口被称为“共 享端口”。典型的交换以太网的结构如图37所示。 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.3 交换局域网的工作原理 如果一个端口只连接一个结点，那么这个结点就可以 独占整个带宽，这类端口通常被称作“专用端口”；如果 一个端口连接一个与端口带宽相同的以太网，那么这个端 口将被以太网中的所有结点所共享，这类端口被称为“共 享端口”。典型的交换以太网的结构如图3.7所示
3.4.3交换局域网的工作原理 以太网交换机 专用端口 「卩共享端口 染线器 以太网交换机 服务器qp epiploic 島岛岛區 计算机计算机计算机 计算机计算机计算机 图37交换以太网的结构示意图 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.3 交换局域网的工作原理 图3.7 交换以太网的结构示意图
3.4.3交换局域网的工作原理 2.局域网交换机的工作原理 典型的局域网交换机结构与工作过程如图38所示 图中的交换机有6个端口,其中端口1,4,5,6分别连接 了结点A,结点B,结点C与结点D。那么交换机的“端口 号/MAC地址映射表”就可以根据以上端口号与结点MAC 地址的对应关系建立起来。如果结点A与结点D同时要发 送数据,那么它们可以分别在 Etherne帧的目的地址字段 (DA)中添上该帧的目的地址。 第3章局域网
第3章 局域网 3.4.3 交换局域网的工作原理 2. 局域网交换机的工作原理 典型的局域网交换机结构与工作过程如图3.8所示。 图中的交换机有6个端口，其中端口1，4，5，6分别连接 了结点A，结点B，结点C与结点D。那么交换机的“端口 号/MAC地址映射表”就可以根据以上端口号与结点MAC 地址的对应关系建立起来。如果结点A与结点D同时要发 送数据，那么它们可以分别在Ethernet帧的目的地址字段 （DA）中添上该帧的目的地址