传送层技术

交换技术与通信网,概述：通过控制和管理传输资源，实现数据（用户信息、控制信号、管理信息）在实体之间的转发和路由。

传送层技术

• 传送层概述
  • 概述：通过控制和管理传输资源，实现数据（用户信息、控制信号、管理信息）在实体之间的转发和路由
  • 分类
    • 网内传送：以太网
      • 共享式以太
      • 交换式以太
      • 虚拟局域网（VLAN）
    • 网间传送：多协议标签交换（MPLS）
• 以太网技术
  • 定义：是一种无连接（不要求收到数据帧的目的站予以确认）的数据链路层通信技术
  • 传统以太网技术
    • 共享式以太网工作原理（广播式，总线式、半双工）
      • 引入了CSMA/CD（载波监听多点接入/冲突检测）协议
      • 冲突域是CSMA/CD的工作范围（由集线器hub构成总线式以太）（交换机、路由器都可以隔开）
      • 广播域是广播帧可以到达的地方（交换机不可以隔开，路由器可以隔开）
    • 交换式以太（MAC转发、星形结构、全双工）
      • 结构：使每个中断或者hub与交换机相连（星状拓扑）
      • 目的：避免了传统形式中只能在一对用户间传输，实现了多对用户之间的同时通信
      • 二层交换技术
        • 学习功能：建立MAC地址，只要某端口向交换机发数据帧，交换机就把数据帧中的源MAC（SMAC）地址取出与相应端口号绑定并记录在MAC地址表中
        • 转发功能：收到数据帧后，根据目的MAC（DMAC）查表，转发到对应的端口上去（对于目的地不明确的，会采用广播的方式转发）
      • 生成树协议
        • 目的：解决风暴问题（由于以太网以网状分布，传输过程中，交换机可能会收到大量重复帧，导致MAC表不稳定）
        • 过程
          • 选择根桥：选择交换机，选择优先级较高的，若相同，选择MAC地址最小的
          • 在非根桥的交换机上选择根端口：从各端口到根桥花销最小的端口
          • 每个LAN（网段）选择指定端口：各端口到根桥的花销最小的端口
          • 将根端口和指定端口设置为转发状态，其他端口为阻塞状态
    • 虚拟局域网VLAN
      • 目的：将广播限定在一定范围内，防止广播风暴
      • VLAN端口
        • Acess端口：连接端口用于连接用户主机
        • Trunk端口：主要用于连接其他交换机
        • Hybrid端口：用于连接用户和交换机
      • 同一个交换机上的不同VLAN，不同交换机之间构成的VLAN
• 路由技术
  • IP分组转发：根据图示写出路由表（子网掩码、目的地址、下一跳、端口）
  • 路由协议
    • 域内路由协议（内部网关协议，自治系统AS内部）
      • OSPF：采用链路状态算法；需要了解整个AS的拓扑结构
      • RIP：采用距离向量算法；只需要了解邻节点到目的地的距离即可（通过路由器跳数衡量）
    • 域间路由协议（外部网关协议，连接不同自治系统AS）
      • BGP：采用路径向量路由选择协议（通过自治系统跳数衡量）
      • BGPv4
        • EBGP：不同AS边界路由器之间建立的BGP连接
        • IBGP：相同AS内部的边界路由器之间的逻辑连接
• 多协议标签交换（2.5层传送层+业务层）
  • 概述
    • 基本思路：（分组交换）首先建立满足用户的服务质量的路径（三层路由技术），通过标签实现快速转发【此技术与链路层无关，满足多协议】
    • 结构
      • 标签交换路由LSR
      • 标签边缘路由LER
  • MPLS标签
    • 位于第二层和第三层之间；32bit
    • 分配依据：根据目的地址和服务类型，将类似的标为一个转发等价类FEC（LSR进行划分）
    • 分配方法
      • 下游自主方式：标签由下游交换机分配
      • 下游按需分配：仅当上游交换机有需要时，下游才分配标签
  • 控制面（无连接）
    • LIB标签信息库：保存自身对某个网络分配的标签及邻接路由器发给它的标签（目的地址、邻接点、标签）
    • LFIB标签转发信息库：进行标签交换的依据表（输入端口、输入标签、输出端口、输出标签）
    • FIB转发信息库：记录了实现的LIB表项（目的地址、下一跳、标签）
    • 具体方式：LSR通过标签转发协议（LDP），将标签与（FEC）的关系发到其他LSR上，形成LFIB，形成标签转发路径（LSP）
  • 数据面（有连接）：对IP包进行标签封装与去封装，同时根据控制层面建立路由转发标签包
• ARP技术：在局域网中广播ARP请求，对应IP地址会回应MAC地址，就会将IP地址与MAC地址连接起来
• 大量广播可能会造成泛洪：设置最多可学习MAC地址数；可以系统MAC地址老化机制（为MAC每一个表项设置生存周期）