导图社区 计算机网络 第五章 交换技术
经典局域网的交换技术、扩展局域网、生成树协议、高速以太网、虚拟局域网
考研线性代数 李永乐零基础 、基础、强化，汤家凤基础课吐血整理。主要内容有：第一章行列式、第二章矩阵、第三章向量、第四章线性方程组、第五章特征值和特征向量、第六章二次型。每一章的应用部分是常见题型的思路
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交换技术
经典局域网的交换技术
媒体接入控制
MAC(Medium Access Control)
概念
共享信道需考虑如何协调多个发送和接收站点对一个共享传输媒体的占用
分类
静态划分信道
预先固定分配好信道
频分多址
时分多址
码分多址
缺点
非常不灵活,对于突发性数据传输信道利用会很低
位置
无线网络的物理层中使用,而不是在数据链路层中使用
动态接入控制
受控接入
集中控制
主站以循环方式轮询每个站点有无数据发送,只有被轮询到的站点才能发送数据
存在单点故障问题
分散控制
各站点是平等的,共连接成一个环形网结,令牌(一个持续的控制帧)沿环逐站传递,接收到令牌的站点才有权发送数据,共在发送完数据后将令牌传递给下一个站点
例
IEEE 802.5令牌环网
IEEE 802.4 令牌总线网
光纤分布式数据接口FDDI
已淘汰
随机接入
所有站点通过竞争,随机地在信道上发送数据
著名的共享式以太网采用的就是随机接入
解决冲突
ALOHA
有数据就发，若冲突再重传
CSMA/CD协议
先听再发
发送前监听信道状态
边发边听
一边发送一边监听是否有冲突
冲突停止
如果有冲突马上停止发送
延迟重发
重发时,为了避免再次冲突，发送端延迟一个随机时间
二进制指数退避
第1次冲突----2^1=2个时隙
......
第10次冲突----2^10=1024个时隙
第11次冲突----2^10=1024个时隙
第16次冲突----向上层提交出错报告
扩展局域网
交换机工作原理--数据帧的处理
转发：目的主机MAC地址与转发表中某项匹配
若转发端口与接收端口一致,则丢弃
若转发端口与接收端口不一致,则按照转发端口转发数据帧
泛洪：广播帧(或转发表中无匹配项)在除了接收端口以外所有端口转发
交换机工作原理--后向学习算法
当网桥从端口X收到一个数据帧时,从帧头部解析出来源主机MAC地址,就知道从这个接收端口 可以到达该源主机,即可把这项信息填写到网桥的转发表中
生成树协议
单点故障和环路问题
用冗余链路防止单点故障
产生环路
环路产生广播风暴
当S1向S2发出一个广播帧, S2向S3转发, S3再向S1转发, S1又向S2转发，形成环路
导致转发表中MAC地址震荡
生成树协议的工作原理
选举根桥(BID)
ID优先级最小
MAC地址最小
非根交换机选举根端口(cost,对端BID, 对端PID)
每个网段选举指定端口(cost, BID,PID)
阻塞其他端口(预备端口)
cost:路径 BID:对端根端口 PID:对端端口ID 上到下选最小
高速以太网
100BASE-T以太网
传输介质
双绞线
拓扑结构
星形拓扑
速度
100Mbit/s
协议
IEEE802.3的CSMA/CD
传输方式
全双工
吉比特以太网
1Gbit/s
半双工使用CSMA/CD，全双工不用
全双工和半双工
特点
与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容
分组突发功能
10吉比特以太网和更快的以太网
使用以太网进行宽带接入
虚拟局域网
概述
将局域网内的设备划分成与物理位置无关的逻辑组的技术
组网方法
用交换机端口号定义虚拟局域网
用 MAC地址定义虚拟局域网
用网络层地址定义虚拟局域网
IP广播组虚拟局域网
综合
IEEE502.1Q帧
帧结构
目的MAC和源MAC地址 各6字节
Tag标记 4字节
TPID 2字节
PRI
CFI
VLAN ID 最后12比特 1-4094
打标签 去标签
类型 2字节
数据 40-1500字节
FCS 4字节
交换机各端口缺省VID
思科：Native VLAN 即本征VLAN
华为：Port VLAN ID 即端口VLAN ID，简称PVID
交换机端口类型
Access
一般用于连接用户计算机(交换机与计算机)
只能属于一个VLAN
PVID值与端口所属VLAN的ID相同(默认为1)
发送处理方法
若帧中的VID与端口的PVID相等,则"去标签"并转发
否则不转发
接收处理方法
一般只接受"未打标签"的普通以太网MAC帧
根据接收帧的端口的PVID给帧"打标签" ,即插入4字节VLAN标记字段,字段中的VID取值与端口的PVID取值相等
Trunk
一般用于交换机之间或交换机与路由器之间的互连
可以属于多个VLAN
用户可以设置Trunk端口的PVID值。默认情况下, Trunk端口的PVID值为1
对VID等于PVID的帧, "去标签"再转发
对VID不等于PVID的帧, 直接转发
根据接收帧的端口的PVID给帧"打标签",即插入4字节VLAN标记字段,字段中的VID取值与端口BPVIDE值相等
Hybrid
交换机之间、交换机与路由器、交换机与用户计算机之间的连接
可以用于多个VLAN
用户可以设置PVID,默认为1
查看数据帧的VID是否在端口的"去标签"列表中
若存在,则去掉标签再转发
若不存在,则直接转发
接收已打标签的帧
按收未打标签的帧，根据端口的PVID值给帧打标签
