交换机和交换式以太网要点.ppt

路由和交换技术第1章交换机和交换式以太网1.1以太网概述一、以太网发展过程两种以太网称呼是不同的，一是以太网，二是IEEE80.3局域网，由于IEEE802委员会定义了多种局域网，如环网和以太网，这些网络的MAC层并不相同，为了屏蔽MAC层的差异，定义了LLC层，这就是局域网的体系结构，后来，以太网一统天下，以太网就是局域网，就无需LLC层，这就是以太网体系结构。三、以太网拓扑结构三、以太网拓扑结构1.2以太网从共享到交换一、总线形以太网曼彻斯特编码解决了位同步、帧对界和总线状态问题；
MAC帧结构解决了终端封装数据格式和终端寻址问题；
CSMA/CD解决公平争用总线问题。2．MAC地址２．MAC帧结构由帧检验序列字段（FCS）对经过总线传输的MAC帧进行检验，出错丢弃，不重传。
出错丢弃的MAC帧以太网不作处理，由高层协议负责解决。
MAC帧的传输可靠性要求很高。
类似平信服务。邮政系统就是以太网，而发送、接收信件者是高层协议。基带传输曼彻斯特编码解决了位同步、帧对界和总线状态问题
MAC帧结构解决了终端封装数据格式和终端寻址问题
公平总线争用问题CSMA/CD（算法）
后退延迟算法总线空闲才能发送数据。所以，发送前，先侦听总线是否有载波。
由于信号传播需要时间（经过有线媒体传输电信号的速率是(2/3)c)，或许有两个终端同时检测到总线空闲，而发送数据。因此，发送过程中仍需监测冲突发生。
如果两台终端同时检测到总线空闲，发送数据，必然导致冲突发生，延迟一段时间后再发送。CSMA/CD工作流程后退延迟算法要求：
１．发生冲突后，某个终端的后退时间不同于其他终端，且小于其他终端。
２．在符合１的情况下，后退时间尽可能短。
３．能自动适应不同负荷。①K为冲突次数。初始时K=0，每发生一次冲突，K就加1，但K不能超过10，因此，K＝MIN[冲突次数，10]。
②从整数集合[0，1，…，2K-1]中随机选择某个整数r。
③根据r，计算出后退时间T=rXt（t=51.2s）。
④如果连续重传了16次都检测到冲突发生，则终止传输，并向高层协议报告。后退延迟算法实现功能
随机选择尽量保证各个终端所选择的延迟时间不同。
随着冲突次数的增加，不断加大随机数选择范围，使得不同终端选择相同延迟时间的概率减小，自动适应总线负荷。
基本延迟时间差大于最远两端的传播时间。
不能无穷次地重复冲突情况。捕获效应捕获效应在总线形以太网中，只允许一个终端发送数据，一旦有两个（或以上）终端同时发送数据，就会发生冲突，因此，将具有这种传输特性的网络所覆盖的地理范围，称为冲突域，将同一冲突域中相距最远的两个终端之间的物理距离称为冲突域直径。
４．冲突域直径和最短帧长４．冲突域直径和最短帧长４．冲突域直径和最短帧长４．冲突域直径和最短帧长４．冲突域直径和最短帧长如果t不变，则
100Mbps时，LMIN＝225.610-6108=5120b=640B
1000Mbps时，LMIN＝225.610-6109=51200b=6400B
如果最短帧长不变（LMIN=64B)
100Mbps时，t=LMIN/(2X)=512/(2108)=2.56s。
单段电缆＝tc(2/3)=512m
1000Mbps时，t=LMIN/(2X)=512/(2109)=0.256s。单段电缆＝tc(2/3)＝51.2m100Mbps以太网，LMIN=64B，t=2.56s，单段电缆＝512m，如果中间有中继器，则距离为216m（标准推荐距离）
1000Mbps以太网，LMIN=640B，t=2.56s，单段电缆＝512m，通过载波扩充和小报文聚集解决最短帧长＝640B的问题。集线器实际上是一个多端口中继器，从一个端口输入的信号经放大、同步后，从所有其他端口发送出去；
连接集线器端口和终端的传输媒体是双绞线缆；
集线器为核心的星形网，物理上是星形，逻辑上等同于总线形，它仍然是一个冲突域，因为信号传播到星形网络中的所有终端。
简单的星形网络结构
多端口集线器为核心设备；
两头连接RJ-45标准插头的双绞线缆，一头插入集线器RJ-45端口，一头插入计算机网卡RJ-45端口。总线形以太网的缺陷
CSMA/CD算法和后退算法决定只有轻负荷下以太网才能正常工作。
CSMA/CD算法和后退算法并不是公平争用总线算法，会导致捕获效应。
冲突域直径和最短帧长的关系，使以太网速率发展变得十分困难。
以太网必须有一场技术革命，否则，面临淘汰！二、透明网桥与冲突域分割１．网桥分割冲突域原理网桥通过隔断电信号，使得每一个端口连接的网络都是独立的总线形网络；
网桥作为分组转发设备，实现MAC帧不同总线形网络之间的转发。网桥采用数据报分组交换机制，转发表通过端口号给出每一个终端所在的总