8.链路层设备 - wolai 笔记

1.物理层扩展以太网

2.网桥

网桥根据MAC帧的目的地址对帧进行转发和过滤当网桥收到一个帧时,并不向所有接口转发此帧,而是先检查此帧的目的MAC地址,然后再确定将该帧转发到哪一个接口,或者是把它丢弃(即过滤)
冲突域,又称网段一般指一个计算机网络中使用同一物理层设备(传输介质,中继器,集线器等)能够直接通讯的那一部分
网桥工作在链路层的MAC子层,可以使以太网各网段成为隔离开的碰撞域。
如果把网桥换成工作在物理层的转发器,那么就没有这种过滤通信量的功能。
由于各网段相对独立,因此一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。
网桥处理数据的对象是,所以它是工作在数据链路层的设备,中继器、放大器处理数据的对象是信号,所以它是工作在物理层的设备

2.1基本特点

  1. 网桥必须具备寻址和路径选择能力,以确定帧的传输方向;
  2. 从源网络接收帧,以目的网络的介质访问控制协议向目的网络转发该帧;
  3. 网桥在不同或相同类型的LAN之间存储并转发帧,必要时还进行链路层上的协议转换。注意,一般情况下,存储转发类设备都能进行协议转换,即连接的两个网段可以使用不同的协议;
  4. 网桥对接收到的帧不做任何修改,或只对帧的封装格式做很少的修改;
  5. 网桥可以通过执行帧翻译互联不同类型的局域网,即把原协议的信息段的内容作为另-种协议的信息部分封装在帧中;
  6. 网桥应有足够大的缓冲空间,因为在短时间内帧的到达速率可能高于转发速率。

2.2网桥的优缺点

网桥的优点:
  1. 能过滤通信量,增大吞吐量
  2. 扩大了物理范围
  3. 提高了可靠性
  4. 可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的以太网。
网桥的缺点:
  1. 增大了时延;
  2. MAC子层没有流量控制功能(流量控制需要用到编号机制,编号机制的实现在LLC子层);
  3. 不同MAC子层的网段桥接在一起时,需要进行帧格式的转换;
  4. 网桥只适合于用户数不多和通信量不大的局域网,否则有时还会因传播过多的广播信息而产生 网络拥塞,这就是所谓的广播风暴。

2.3透明网桥

“透明”指以太网上的站点并不知道所发帧将经过那几个网桥,是一种即插即用设备:自学习
透明网桥以混杂方式工作,它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。
到达帧的路由选择过程取决于源LAN和目的LAN:
  • 如果源LAN和目的LAN相同,那么丢弃该帧;
  • 如果源LAN和目的LAN不同,那么转发该帧;
  • 如果目的LAN未知,那么扩散该帧。
当网桥刚连接到以太网时,其转发表是空的,网桥按照自学习算法处理收到的帧
该算法的基本思想是:
  • 若从站A发出的帧从某端口进入网桥,那么从这个端口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到站A。
  • 所以网桥每收到一个帧,就记下其源地址和进入网桥的端口,作为转发表中的一个项目(源地址、进入的接口和时间)。
  • 在建立转发表时,把帧首部中的源地址写在“地址”一栏的下面。
  • 在转发帧时,则根据收到的帧首部中的目的地址来转发。这时就把在“地址”栏下面已经记下的源地址当作目的地址,而把记下的进入端口当作转发端口。网桥就是在这样的转发过程中逐渐将其转发表建立起来的。

2.4源路由网桥(选择最佳路由)

在发送帧时,把详细的最佳路由信息(路由最少/时间最短)放在帧首部中。
方法:源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧
源路由的生成过程是:
  • 在未知路径前,源站要先发送一一个发现帧;途中的每个网桥都转发此帧,最终该发现帧可能从多个途径到达目的站;
  • 目的站也将一一发送应答帧; 每个应答帧将通过原路径返回,途经的网桥把自己的标志记录在应答帧中;源站选择出一个最佳路由。
  • 以后,凡从这个源站向该目的站发送的帧的首部,都必须携带这一路由信息。

3.以太网交换机(多接口网桥)

3.1基本概念

桥接器的主要限制是在任一时刻通常只能执行一个帧的转发操作,于是出现了局域网交换机,又称以太网交换机。
从本质上说,以太网交换机是一个多端口的网桥,它工作在数据链路层。交换机能经济地将网络分成小的冲突域,为每个工作站提供更高的带宽。

3.2 原理

以太网交换机的原理是,它检测从以太端口来的数据帧的源和目的地的MAC(介质访问层)地址,然后与系统内部的动态查找表进行比较,若数据帧的MAC地址不在查找表中,则将该地址加入查找表,并将数据帧发送给相应的目的端口

3.2两种交换模式

(1)直通式交换机

查完目的地址(6B)就立即转发;
延迟小,可靠性低,无法支持具有不同速率的端口交换。

(2)存储转发式交换机

将帧放入高速缓存,并检测是否正确,正确则转发,错误则丢弃。
延迟大,可靠性高,可只支持具有不同速率的端口的交换

4.冲突域和广播域

冲突域:在同一个冲突域中的每一个节点都能收到所有被发送的帧。简单的说就是同一时间内只能有一台设备发送信息的范围。
广播域网络中能接收任一设各发出的广播帧的所有设备的集合。简单的说如果站点发出一个广播信号,所有能接收收到这个信号的设备范围称为一个广播域。
示例
1个广播域,4个冲突域

Comment