计算机网络——数据链路层设备

一、在物理层扩展局域网
 主机利用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器这种以太网采用星形拓扑，在星形的中心
则增长了一种可靠性非常高的设备，叫做集线器(hub)

用多个集线器可连成更大的局域网

 
在数据链路层扩展局域网
• 在数据链路层扩展局域网是利用网桥。
• 网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目标地点对收到的帧举行转发。
• 网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先查抄
此帧的目标 MAC 地点，然后再确定将该帧转发到哪一个接口
 

利用网桥带来的利益： 

• 过滤通线量
  
• 扩大了物理范围。
  
• 提高了可靠性。
  
• 可互连差异物理层、差异 MAC 子层和差异速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。
  

两个网桥之间还可利用一段点到点链路

 

利用网桥带来的缺点：
• 存储转发增长了时延。
• 在MAC 子层并没有流量控制功能。
• 具有差异 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。
• 网桥只适合于用户数不太多(不凌驾几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因流传过多
的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。

透明网桥
• 目前利用得最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。
• “透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，因为网桥对各站来说是看
不见的。
• 透明网桥是一种即插即用设备，其标准是 IEEE 802.1D。
透明网桥的工作原理：
网桥应当按照以下自学习算法处置惩罚收到的帧和创建转发表
• 若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥，那么从这个接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到
A。
• 网桥每收到一个帧，就记下其源地点和进入网桥的接口，作为转发表中的一个项目。
• 在创建转发表时是把帧首部中的源地点写在“地点”这一栏的下面。
• 在转发帧时，则是根据收到的帧首部中的目标地点来转发的。这时就把在“地点”栏下面已经记下
的源地点看成目标地点，而把记下的进入接口看成转发接口。
网桥在转发表中登记以下三个信息
• 在网桥的转发表中写入的信息除了地点和接口外，还有帧进入该网桥的时间。
• 这是因为以太网的拓扑可能经常会发生变化，站点也可能会更换适配器（这就改变了站
点的地点）。别的，以太网上的工作站并非总是接通电源的。
• 把每个帧到达网桥的时间登记下来，就可以在转发表中只保留网络拓扑的最新状态信息。
这样就使得网桥中的转发表能反映当前网络的最新拓扑状态。


网桥的自学习和转发帧的步骤：
• 网桥收到一帧后先举行自学习。查找转发表中与收到帧的源地点有无相匹配的项目。如没有，就
在转发表中增长一个项目（源地点、进入的接口和时间）。如有，则把原有的项目举行更新。
• 转发帧。查找转发表中与收到帧的目标地点有无相匹配的项目。
    • 如没有，则通过所有其他接口（但进入网桥的接口除外）按举行转发。
    • 如有，则按转发表中给出的接口举行转发。
    • 若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃这个帧（因为这时不需要经过网
桥举行转发）。
透明网桥利用了生成树的算法：
• 这是为了制止产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。
• 互连在一起的网桥在举行相互通信后，就能找出原来的网络拓扑的一个子集。在这个子集里，
整个连通的网络中不存在回路，即在任何两个站之间只有一条路径。

 

源路由网桥
•透明网桥容易安装，但网络资源的利用不充分。
• 源路由(source route)网桥在发送帧时将具体的路由信息放在帧的首部中。
• 源站以广播方式向欲通信的目标站发送一个发现帧，每个发现帧都记录所经过的路由。
• 发现帧到达目标站时就沿各自的路由返回源站。源站在得知这些路由后，从所有可能的路由中选
择出一个最佳路由。凡从该源站向该目标站发送的帧的首部，都必须携带源站所确定的这一路由
信息。 

透明网桥和源路由网桥的比较

 

多接口网桥——以太网互换机
• 互换式集线器常称为以太网互换机(switch)或第二层互换机（表明此互换机工作在数据链路
层）。
• 以太网互换机通常都有十几个接口。因此，以太网互换机实质上就是一个多接口的网桥，可见
互换机工作在数据链路层。
• 以太网互换机的每个接口都直接与主机相连，而且一般都工作在全双工方式。
• 互换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，举行无
碰撞地传输数据。

独占传输媒体的带宽
• 对于寻常 10 Mb/s 的共享式以太网，若共有N 个用户，则每个用户占有的均匀带宽只有总带宽
(10 Mb/s)的N 分之一。
• 利用以太网互换机时，虽然在每个接口到主机的带宽照旧 10 Mb/s，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此对于拥有N 对接口的互换机的总容量为
N*10Mb/s。

 

多接口网桥——以太网互换机
• 互换机的两种互换模式:
 1) 直通式互换。直通式互换机在查抄数据报的前64个字节后就转发，对于小于64个字节的数据报，互换机将其认为是碎片，不举行转发。也就是说对于直通式互换机的转发延迟是发送64字节的发送延迟。这种方式速度很快，但缺乏安全性，也无法支持具有差异速率的端口的互换。
2) 存储转发式互换。先将接收到的帧存储在高速缓存中，并查抄数据是否精确，确认无误后，查找转发表，并将该帧从查询到的端口转发出去。如果发现该帧有错误，就将其丢弃。存储转发式互换的优点是可靠性高，并能支持差异速率端口间的转换，缺点是延迟较大。
利用以太网互换机可以很方便地实现虚拟局域网
• 虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。
     • 这些网段具有某些共同的需求。
     • 每一个 VLAN 的帧都有一个明白的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。
• 虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。

 

 

 

免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！更多信息从访问主页：qidao123.com:ToB企服之家，中国第一个企服评测及商务社交产业平台。