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计算机网络
Computer Networks
南京大学计算机科学与技术系 杨献春
xcy@nju.edu.cn
http://cs.nju.edu.cn/yangxc
课程编号:160027
授课对象:本科三年级
数据通信与网络(下)
第13单元 局域网技术 (第1讲)
局域网(LAN)组成
共享的传输媒体 → 广播式信道
与媒体接口的设备
规范媒体接入的硬件和软件
传统的局域网特征
数据率: 1 ~ 20 Mbps
地理覆盖范围: 0.1~10km
误码率: 10-8~10-11
高速局域网
数据率: 100Mbps /1Gbps /10Gbps
决定局域网/城域网本质特征的关键技术
拓扑结构:环状,总线,星状,树状
传输媒体:物理结构,传输特性,信号编码
媒体接入控制技术:轮转,预约,争用
Comparison of Multiprocessor Systems, LANs, MANs and WANs
网络接口卡(NIC)及其驱动程序
计算机接入网络的必要部件
实现计算机上使用的数据链路层协议
提供网络层协议与网络媒体之间的链路
网络传输媒体
几种常用电缆和无线信道
网络连接设备
建立更大规模的网络
集线器,网桥,交换机,路由器,网关
服务器及网络存储设备
为客户机提供应用服务和各种软硬件资源
局域网硬件
典型的网络接口卡
网卡功能
数据传输
数据缓存
帧的建立
媒体接入控制
并行/串行转换
数据编码/解码
数据发送/接收
提供硬件地址
网卡特性
全双工
总线控制
并行执行任务
局域网唤醒
服务质量(优先级)
协议
Ethernet,Token Ring,FDDI,ATM,Fibre Channel
网络接口
AUI,BNC,RJ-45,ST
总线接口
ISA,EISA,PCI,PCMCIA,VLB,MAC,USB
数据传输速度
4M,16M,10M,100M,1G,10G
选
择
网
卡
硬件资源
IRQ,I/O端口地址,存储器地址
网卡驱动程序
Windows的NDIS,NetWare的ODI,UNIX/Linux
即插即用
多网跨接
多网卡
多端口网卡
容错
冗余网卡
PCI热插拔
负载平衡
虚拟网卡(客户分流)
链路聚合(link aggregation)
服务器网卡的特殊功能
远程管理
SNMP,DMI
网络电缆
电缆特性
导线尺寸规格(AWG)
分类等级
屏蔽与非屏蔽
实芯导线与绞合线
电缆标准
ANSI/TIA/EIA-T568-A
ISO 11801E:1995
CECS72:97
数据链路层协议标准
IEEE 802
ANSI X379.5(FDDI)
ANSI/TIA/EIA-T586-A标准定义的通用建筑物电缆系统
结构化布线系统
垂直干线子系统
水平布线子系统
设备间子系统
工作区子系统
管理子系统
建筑群子系统
同轴电缆技术性能
ANSI/TIA/EIA-568 为UTP规定的类别
Anixter公司的UTP电缆等级
UTP的RJ-45连接器引出线
586B
UTP电缆的连接
由IBM定义
2A类型
2对22AWG电线,每对线外包有一层金属箔,两对线外各有一屏蔽层,附加4对22AWG电线,PVC护套
6A类型
2对22AWG电线,每对线外有一屏蔽层,PVC护套
1A类型
2对22AWG电线,每对线外包有一层金属箔,两对线外各有一屏蔽层,PVC护套
屏蔽双绞线类型
9A类型
2对26AWG电线,每对线外有一屏蔽层,PVC护套
TIA/EIA-T568-A标准只认可1A和6A两类
使用光纤的局域网协议
快速以太网(100Base FX)
千兆比特以太网(1000Base FX)
令牌环网
光纤分布式数据接口(FDDI)
100VG-AnyLAN
异步转送模式(ATM)
光纤通道(Fibre Channel)
光纤连接器
直插式(ST — Straight Tip)连接器
带有卡口锁定系统的圆柱型连接器
用户连接器(SC — Subscriber Connector)
正在推广的一种矩形体连接器,插入插座即被卡住
室内网络布线
外装电缆安装
选定计算机和集线器位置
测量计算机到集线器的电缆长度
使用U型钉,电缆固定带或管道固定电缆
用电缆连接计算机与集线器
检测设备上的连接指示LED
内装电缆安装
制定电缆安装方案
敷设电缆.从配线板穿越墙或顶到信息插座
安装硬件.将电缆两端连接到配线板和插座
测试连接
连接计算机和网络设备
以太网布线示意
同轴粗缆
同轴细缆
双绞线
后面再讨论的网络硬件
无线局域网
网络连接设备
中继器(转发器)
集线器
网桥
路由器(网关)
交换机
网络连接设备
服务器种类
文件服务器
打印服务器
通信服务器
终端服务器
数据库服务器
应用服务器
服务器体系结构
对称多处理( SMP )
群机系统(Cluster)
系统区域网(SAN)
群机的一种新型通信技术
SAN不要混淆于存储区域网
服务器群机系统硬件
网络硬件:心跳线(heartbeat)
存储硬件配置:共享式/非共享式/镜像
磁盘阵列接口:SCSI/Fibre Channel/SSA
磁盘阵列:RAID-0/1/2/3/4/5/6/7/10/53/0+1
服务器技术
RAID技术
RAID 0: 磁盘数据的带式存放
RAID 1: 磁盘镜像和双工操作
RAID 2: Hamming纠错码
RAID 3: 采用共享奇偶校验信息的数据并行传输
RAID 4: 采用共享奇偶校验信息的独立数据磁盘
RAID 5: 采用分布奇偶校验信息的独立数据磁盘
RAID 6: 采用二维奇偶校验信息的独立数据磁盘
RAID 7: 异步运行的RAID
RAID 10: 采用带区存放数据的镜像磁盘
RAID 53: 按带区存放数据的驱动器阵列的阵列
RAID 0+1: 带区式磁盘的镜像
分级存储器管理方式
HSM
服务器存储技术
网络存储子系统
DAS
NAS
SAN
服务器群机系统与网络存储
个人计算机局域网
客户/服务器计算模式
后端网络和存储区域网
大型系统互联:大型机,海量存储
特征: 高速高可靠性,有限数量和距离
高速办公室网络
大信息量数据处理
主干局域网
高带宽, 高可靠性
实现速率相对较低的LAN的互联
局域网应用
个人计算机局域网
部门级应用
电子报表(Spreadsheet)
项目管理
Internet访问
也需要中央处理设施
财经预算(Econometric forecasting)模型
共享的专用文件
共享贵重资源
磁盘阵列
高端激光打印机
优缺点
低价格
有限数据率
后端网络与存储区域网 (1)
大系统的互联
大型机(Mainframes)
巨型机(Supercomputers)
海量存储设备(Mass storage devices)
主要需求
小范围内有限数量的设备之间的批量数据传送
典型特征
高数据率
高速接口
分布式接入
有限距离
有限设备数量
后端网络与存储区域网 (2)
SAN – 网络存储设备
硬盘
磁带库
CD阵列
Use of Storage Area Networks
高速办公室网络
应用:高速数据传输
Fax
文档图像处理
图形
局域视频点播(Video on demand)
特点:信息容量大
采用图像压缩技术
巨大的存储容量
支持更多数量和更大地理范围的办公系统
主干局域网
更多的设备互联
单个建筑物内
一群建筑物内
单一LAN的缺点
低可靠性 为什么
容量易饱和
低成本并不适合满足整体需求
主干LAN策略
在建筑物或部门内使用低成本低容量
以更高容量的LAN互连这些部门级网络
Tiered Local Area Networks
讨论:局域网应用架构
网络计算模式的演变
以微型计算机为中心的分布式在线计算
以服务器/客户机为中心的网络个人计算
以存储为中心的计算
网络存储的种类
直接连接存储器(DAS — Direct Attached Storage)
网络连接存储器(NAS — Network Attached Storage)
存储区域网(SAN — Storage Area Network)
网络应用架构的发展趋势
从以服务器为中心的网络到以存储为中心的网络
从以服务器为中心的应用到以数据为中心的应用
典型的NAS配置
标准DAS配置
高可用性DAS配置
高性能SAN配置
协议体系结构(Protocol architecture)
LAN的标准化协议协议体系结构协议
协议标准
拓扑(Topologies)
树状,环状,总线,星状
媒体接入控制(Media access control)
媒体控制方式
MAC帧格式
逻辑链路控制(Logical Link Control)
LLC服务
LLC协议
局域网体系结构
协议体系结构
LAN的标准化协议体系结构
物理层
逻辑链路控制 (LLC) 层
媒体接入控制 (MAC) 层
标准
IEEE 802
ISO 8802
OSI 参考模型的低层
IEEE 802比之 ISO/OSI
高层协议与网络体系结构无关
主要关心OSI模型的低层
将数据链路层划分为MAC和 LLC 两级子层
IEEE 802 vs. OSI
物理层的功能
信号的编码/解码
前导码的产生/去除 (用于同步)
比特传输/接收
传输媒体与拓扑的规范
MAC子层的功能
在发送方,将数据配以地址与差错检测字段组装成帧
在接收芳, 拆解帧
地址辨识
差错检测
监管传输媒体的接入
在传统的第二层数据链路控制中无此功能
LLC子层的功能
与高层进行接口
流量控制与差错控制
为什么要将传统的DL层拆分为LLC与MAC两个子层
分裂数据链路层的原因
在传统的数据链路(DL)层中不具有管理共享访问媒体的接入所需的逻辑
对于相同的 LLC, 可以提供几种 MAC选项
体系结构各层之间的关系
高层数据下传到LLC
LLC层建立一个LLC PDU并将其传递给MAC层
加上一个首部
MAC层形成一个 MAC帧
加上一个首部和一个尾部
LAN Protocols in Context
拓扑
环状
星状
树状
分层星状
总线
特殊的树状
一个树干, 无分枝
LAN Topologies
常用的网络电缆拓扑
总线与树
多点媒体
贯穿媒体传播的传输
所有站点通过一个分接头连接到传输媒体
沿两个方向传播直至整个媒体长度
所有站点监听信号
需要标识目的站点
每个站点具有唯一的地址
站点与分接头之间全双工连接
允许发送和接收
需要规定传输
避免信号冲突
避免信号混淆
采用小块数据 — 帧
终结器在媒体端头吸收帧
防止信号反射
Frame Transmission - Bus LAN
环状拓扑
转发器点到点连接成闭合环路
从一条链路接收数据并重发到另一条链路
单向链路
每个站用转发器连接到网络,并通过转发器重发数据到网络
数据组成帧
环绕传递给所有站
目的站识别地址并复制帧
当帧绕回到源站后被撤消
媒体接入控制确定站点何时插入帧
Frame
Transmission
- Ring LAN
星状拓扑
每个站直接连接到中间节点
通常通过两条点到点链路
中心节点可以广播
物理上的星状,逻辑上的总线
一次仅有一个站能发送
中心节点可以起帧交换机的作用
媒体接入控制
重要参数
Where
集中式(Central)
更多的控制
简单的站点接入逻辑
避免协商问题
单点故障
可能形成瓶颈
分布式(Distributed)
集体完成MAC功能
动态确定哪个站发送
优缺点是集中式方案的镜像
How
同步 – 为每个连接指定固有带宽
异步 – 按需响应
异步系统
轮转(Round robin)
若许多站都需持续一段时间发送数据则很有效
轮询:集中式技术
令牌环:分布式控制
预约(Reservation)
适用于流式通信量 stream traffic
争用(Contention)
适用于 突发通信量bursty traffic
所有站争用占用媒体时间
分布式 (e.g. CSMA/CD)
实现简单
在负荷适中时有效
在重负荷时可能会崩溃
MAC帧格式
MAC层从 LLC层接收数据
MAC帧的字段
MAC控制
目的站MAC地址
源站MAC地址
LLC
CRC (FCS)
MAC层检测错误并丢弃帧
LLC可选设成重传不成功接收的帧
Typical Frame Format
逻辑链路控制
LLC的特性
两站之间传输链路级不需中间交换节点
必须支持多点接入的共享媒体
由MAC承担了一些链路接入的细节
寻址包括指定源LLC用户和目的LLC用户
称为LLC服务访问点 (LSAP)
典型的用户是高层协议
LLC服务
基于HDLC
提供三种服务
不确认的无连接服务(Unacknowledged connectionless service)
连接方式服务(Connection-mode service)
带确认的无连接服务(Acknowledged connectionless service)
LLC协议
以 HDLC为蓝本
第1类操作
无编号信息PDU支持不确认的无连接服务
第2类操作
异步平衡方式支持连接方式LLC服务
第3类操作
两个新的无编号PDU支持带确认的无连接服务
利用 LSAP实现多路复用
计算机网络
Computer Networks
南京大学计算机科学与技术系 杨献春
xcy@nju.edu.cn
http://cs.nju.edu.cn/yangxc
课程编号:160027
授课对象:本科三年级
数据通信与网络(下)
第13单元 局域网技术 (第2讲)
总线局域网
总线拓扑的设计问题
媒体接入控制技术
信号平衡
信号强度应足以满足接收器的最小信号强度需求
保持充分的信噪比
信号强度不能超出发送器的载荷
总线上所有发送站和接收站的组合必须满足这几点
对n个站有n (n-1) 种排列
使用RF信号的系统,问题更复杂
通常将网络划分为小的网段
链路段之间使用放大器或转发器(中继器)
传输媒体
双绞线
在高数据率的共享总线中不实用
基带同轴电缆
Ethernet采用
宽带同轴电缆
包含在 802.3规范中,但不再使用
光纤
昂贵
难以运用
不再使用
很少有新系统安装
被基于双绞线和光纤的星状网络取代
基带同轴电缆
特性
使用数字信号
Manchester或差分Manchester编码
占用电缆的整个频谱
单信道电缆
双向
几千米范围
10Mbps的 Ethernet (802.3的基础)
同轴电缆系统
50 欧姆细缆 (10BASE2)
50 欧姆粗缆(10BASE5)
10Base5
最初以10Mbps用于Ethernet和802.3的0.4 英寸直径电缆
电缆最大长度500m
分接头之间距离为2.5m的倍数
保证来自邻近分接头的反射不会加入本网段
最多100个分接头
10Base2
更便宜的网络
0.2英寸电缆(教材上为0.25英寸,有错!)
更灵活
更容易连接到工作站上
更便宜的电子部件
更大的衰减
更低的噪声阻抗
更少的分接头 (30)
更短的距离 (185m)
(Max. 4 repeaters)
工程上的考虑因素
数据率
电缆长度
分接头数目
电缆及发送/接收部件的电气特性
网络长度的扩展
可以采用总线转发器,与环网的转发器工作方式有所不同
连接两个电缆段
向两个方向上发送
对网络其它部分是透明的
不进行缓存,网段间无逻辑隔离
在不同网段上的两站同时发送,分组将冲突
在任意两站之间仅有一条由网段和转发器构成的通路,以避免多路干扰
Baseband LAN Configuration
转发器
仅工作在 PHY层
因此它不理解帧格式
从一个端口向其它端口转发到达的信号时,
修复定时信号
修复波形形状
极小时延
仅采用半双工
如收到2个以上信号,发送冲突增强信号( jam)
不能连接不相同的PHY层媒体类型
例如 10BASE-T与10BASE-2
Example Repeater Configurations

Multi-port Repeaters
10Mbps Repeaters: 5-4-3 Rule
5 segments
4 repeaters
3 populated segments
in the case of 10BASE5 and 10BASE2
Link Segment
Combined Segment
环状局域网
特性
(转发器是重要部件)
每个转发器通过单向传输链路连接其它两个转发器
单条闭合通路
转发器充当连接点( attachment point )
转发器再生并重发每个比特
数据从一个转发器到另一个转发器逐比特传送
转发器完成data insertion(数据插入), data reception(数据接收), data removal (数据清除)
数据插入
多种策略 (MAC协议)
确定分组如何和何时插入环中
最流行的方法
Token Ring(令牌环)
数据清除
数据分组清除的方式
分组由被寻址的转发器清除
分组在环上绕行一周后由发送的转发器清除
能够自动确认
实现组播寻址
环网转发器状态
监听态(Listen state)
发送态(Transmit state)
旁路态(Bypass state)
监听态的操作
扫描流经的比特流,提取模式信息
连接站的地址
允许发送的令牌
复制到达的比特并送给连接站
同时向前转发每个比特
当比特通过时对其修改
例如, 指示一个分组已经被复制 (ACK)
发送态功能
站点有数据
转发器允许发送
可以接收到达的比特
如果环的比特长度比分组短
同一分组前面的比特作为ACK传回站点进行检验
可能环上多个分组在发送
缓存起来稍后再发
旁路态的好处
信号无延迟(除传播时延外)地经过转发器传播
部分解决可靠性问题 (see later)
性能改善
环网媒体
双绞线
基带同轴电缆
光纤
无宽带同轴电缆
转发器必须在多个信道上异步接收和发送
定时信号抖动(Timing Jitter)
时钟含于信号中
如,差分Manchester编码
转发器修复时钟信号
知道何时对信号采样并恢复成比特
使用时钟信号重发数据
时钟恢复因比特正中随机传输而发生偏差
噪声
接收电路的缺陷
重发无失真但有定时误差
累积的效应是比特长度发生变化
环上转发器的数目受限
解决定时抖动限制
转发器使用锁相环路
尽量减小一个比特到下一比特的偏差
在一个或多个转发器中使用缓存
保持某一固定数目的比特
通过扩展和压缩,保持环的比特长度恒定
二者结合起来可使环长度明显增加
环同步(锁相环和缓存)
环网的潜在问题
任一条链路断开将使网络无法工作
转发器失效将使网络瘫痪
安装连接新站的新转发器需要两个拓扑上相邻转发器的标识
定时信号抖动
清除环绕着的分组需要方法
进行备份以防出错
大部分问题可通过星环(Star-ring)结构解决
星环体系结构
将所有转发器间的链路放进单个场点
线缆集中器(Concentrator)
对于每条链路的信号提供集中接入
容易发现故障
可以发送报文到环上并跟踪它,看能达多远
故障段可以断开待以后修复
容易添加新的转发器
旁路时延功能移到集中器
可能导致线缆增长
可以使用网桥连接多个环
星状环—线缆集中器
环网桥
多路网桥
星状局域网
采用非屏蔽双绞线 (电话线)
安装成本最低
可能已有安装基础
大楼中所有场所都被已有的安装所覆盖
连接到一台中心有源集线器
两条链路
发送与接收
集中器向所有输出线转发输入的信号
链路长度限定为100m
光纤 – 可达 700m
逻辑上为总线结构 – 有冲突
Two Level Star Topology
集线器和交换机
共享式集线器
无源集线器
无电源,无智能
有源集线器( 多口转发器 )
中心集线器
集中器向所有输出线转发输入的信号
一次仅有一个站可以发送
一个10Mbps LAN的总容量为 10Mbps
集成了某种管理功能(如SNMP协议)的称为智能集线器
交换式LAN集线器 ( 多口网桥 )
起交换机作用的集线器
输入的帧交换到恰当的输出线
未使用的线也可用于交换其它通信量
使用两对线,总容量为20Mbps
Hubs and
Switches
广播域与冲突域
Broadcast Domain & Collision Domain
两种域的概念是用以对接入网络的一组计算机进行测试的方法
冲突域
当任意两台计算机同时发送数据,发送的数据分组将产生冲突,导致分组内数据损坏
广播域
如果一台计算机广播一个分组,那么该组计算机都能接收到该广播分组
网络设备对域的影响
使用转发器与共享式集线器将多个网段连接起来的网络是在同一个广播域内,也在同一个冲突域内
使用交换式集线器(交换机)和网桥将多个网段连接起来的网络可能仍在同一个广播域内,但各网段却属于的冲突域.因此可以减小冲突,还有利于故障隔离
Example Bridge Configuration
Make network bigger than the collision domain
Repeaters are inside the
collision domain, since
they propagate collisions
Bridges/switches break
up the domains, since
they operate at layer 2
and buffer packets before
sending them
交换式集线器
优点
不改变设备的硬件或软件就可将一个总线LAN或一个共享媒体的集线器 LAN 转换为交换式集线器LAN
每台设备具有固定容量
扩展性好
两类交换式集线器
存储转发交换
接收输入,短暂缓存,然后输出
分为共享缓存结构和总线结构(每端口一个缓存)
直通交换
利用帧首部中的目的地址
一旦识别地址就立即将输入的帧转发到输出线
可能传播一些坏帧
集线器的配置
独立式集线器
堆叠式集线器
模块化集线器
无线局域网(WLAN)
特点
移动性
灵活性
适用于难以布线的区域
推动WLAN应用的关键
降低无线系统的成本
改善无线系统的性能
WLAN的应用
LAN的扩充
跨建筑互联
漫游接入(Nomadic access)
特殊网络(Ad hoc networks)
LAN扩充
具有较大空旷区域的建筑
制造工厂
仓库
历史性建筑
小型办公室
可以与固定有线系统混接
Single Cell Wireless LAN
Multi Cell Wireless LAN
跨建筑互联
建筑物之间点到点无线链路
通常连接网桥或路由器
用于不能电缆连接的场所
例如,穿越一条大街
漫游接入
移动数据终端
例如,膝上计算机
从膝上计算机传送数据到服务器
园区或建筑群
Ad Hoc Networking
对等方式
临时性
例如,公司职员用他们笔记本电脑借助无线网卡建立会议网络
Wireless LAN Configurations
WLAN的需求
吞吐量
节点数
与主干的连接
服务范围
电池能耗
传输的稳健性与安全性
并置的网络运行
无执照运行
切换/漫游(Handoff/roaming)
动态配置
WLAN与LAN和移动数据网的比较
WLAN技术
红外 (IR) LAN:应用局限于一间室内
扩频 LAN:在ISM频带内进行,不需申领执照
窄带微波:部分为需要FCC执照的频谱,其它使用免执照的ISM频带
教材上此表有错!
网桥(Bridges)
超越单个 LAN的扩展能力
提供与其它LAN/WAN的互联
使用网桥或路由器
网桥较简单
连接相似的LAN
协商转换物理层与链路层协议(本地网桥协议相同)
处理最小化
工作在数据链路层
路由器更通用
各种LAN和WAN的互联
工作在网络层
为何使用网桥
可靠性
将网络分割成自包容单元(self-contained unit)
性能
网内通信量 极大超出网间 通信量
安全性
针对不同的安全需要对媒体在物理上隔离
地理位置
连接地理上分隔的建筑物
网桥种类
本地网桥
为相同类型的网段提供数据帧过滤和转发服务
在MAC层原封不动地传送到另一网段
远程网桥
使用专线或拨号线路之类的点到点链路或WAN链路将不同地点的各个网段连接起来
在MAC层封装或拆卸远程协议首部
转换网桥
连接不同速度运行的网段和使用不同协议的网段,并提供数据帧过滤和转发服务
需去除MAC层首尾部并转LLC层,再按另一协议封装
本地网桥的功能
连接两个MAC协议相同的LAN
读取一个LAN 上发送的所有帧,并接受寻址到另一个LAN上任意站点的帧
使用MAC协议向第二个LAN重发每一帧
对第二个LAN到第一个LAN的通信量,相反方向做类似工作
Bridge Operation
本地网桥设计要点
不修改帧的内容和格式
不封装
准确地复制帧的比特
足够的缓存空间满足峰值需求
包括路由选择和寻址智能
必须能够告知哪一帧要传递
能够跨越不止一个网桥
可以连接多于两个LAN
对于站点而言,桥接是透明的
在多个LAN上的所有站点似乎处于同一个LAN
网桥协议体系结构
IEEE 802.1D
MAC层
站点地址是该层地址
通常网桥不需LLC层
只是转发MAC帧
可以越过外部公共系统传递帧
例如, WAN链路
获取帧
对其封装
穿越链路转发
去除封装并在LAN链路上转发
连接两个LAN的本地网桥
通过点到点链路连接的远程网桥
通过X.25网络连接的远程网桥
固定路由选择
复杂的大型LAN需要交替选择的路由
负载均衡
容错
网桥必须决定是否转发帧
网桥必须决定帧向哪一个网桥转发
为LAN的源—目的对选定的路由选择
在配置时设定
通常使用最小跳数路由
仅当拓扑变化时才修改
Multiple LANs
生成树(Spanning Tree)路由选择
网桥自动生成路由表
根据拓扑变化自动更新路由
生成树算法步骤
帧转发(Frame forwarding)
地址学习(Address learning)
环路消除(Loop resolution)
帧转发
为每个端口维持转发数据库
列出通过每个端口到达的站点地址
对于到达端口X的帧
搜索转发数据库,看MAC地址是否列在除X之外的任何端口相关项中
如果地址未找到,向除转发X之外的所有端口转发
如果地址已为端口Y列出,检查端口Y是阻塞状态还是转发状态
阻塞状态是防止端口接收或发送
如果不阻塞,通过端口Y发送帧
地址学习
可以预装转发数据库
可以通过学习自动编辑路由表
该过程称为透明桥接技术,采用此技术的网桥称为透明网桥或学习网桥
当帧到达端口X时,它来自连接到端口X的LAN
使用源地址为端口X更新转发数据库,使其包含该地址
为数据库中每项设置一个计时器
每次帧到达后,对照转发数据库检查该源地址
网桥的
转发和学习
生成树算法
地址学习用于树形布局
即,无闭合环路
对于任意连通图都存在维持连通性但无闭合环路的一棵生成树
为每个网桥分配唯一的标识
在网桥之间交换信息以建立一棵生成树
Loop of Bridges
Rapid Spanning Tree
IEEE 802.1w
A broken spanning tree can take 50 seconds to reconverge
A new algorithm, using new BPDU frames, can decrease the time down to 10 milliseconds ( best case)
It's backwards compatible with legacy 802.1D bridges (they won't converge faster, but they will work)
Multiple Spanning Tree and VLANs
IEEE 802.1s
If multiple VLANs are run on a network, they all run on the same spanning tree
This means unused (blocked) links don't carry any traffic
But traffic from separate VLANs can be sent on different spanning trees, thereby utilizing the blocked ports
So now one can assign VLANs to separate spanning trees
VLAN的例子
Assignments
Required Reading
Stallings, Data & Computer Communications (6e), 2000, Chapter 13
Stallings, Local & Metropolitan Area Networks (6e), 2000, Chapter 4, 5, 6, 10, and 12
Zacker, Networking: The Complete Reference, 2001, Chapter 3, 4, 5, 6, and 8
Exercises
Essential: 13.3, 13.4, 13.6
Optional: 13.5, 13.9