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以太网的扩展
物理层扩展局域网
用多个集线器可连成更大的局域网
用集线器组成更大的局域网
优点:
使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。
扩大了局域网覆盖的地理范围。
缺点:
碰撞域增大了,但总的吞吐量并未提高。
如果不同的碰撞域使用不同的数据率,那么就不能用集线器将它们互连起来。
在数据链路层扩展局域网
在数据链路层扩展局域网是使用网桥。
网桥工作在数据链路层,它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。
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。
网桥的优点:
过滤通信量。
扩大了物理范围。
提高了可靠性。
可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率(如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网)的局域网。
网桥的缺点:
存储转发增加了时延。
在MAC 子层并没有流量控制功能。
具有不同 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(不超过几百个)和通信量不太大的局域网,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。
网桥不改变它转发的帧的源地址。
网桥和集线器(或中继器)不同
集线器在转发帧时,不对传输媒体进行检测。
网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。
若在发送过程中出现碰撞,就必须停止发送和进行退避。
透明网桥
“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
网桥工作在混杂(promiscuous)方式,接收所有的帧。(记住这里的混杂,为什么这样说,网络安全中也会用到)
网桥接收到一帧后,通过查询转发表来确定是丢弃还是转发。
网桥刚启动时,转发表为空,采用洪泛(flooding)方法转发帧。(广播方式)
在转发过程中采用逆向学习(backward learning)算法收集MAC地址。网桥通过分析帧的源MAC地址得到MAC地址与端口的对应关系,并写入转发表。
生成树算法生成树算法
让网桥之间互相通信,用一棵连接每个LAN的生成树(Spanning Tree)覆盖实际的拓扑结构。
构造生成树
每个桥广播自己的桥编号,号最小的桥称为生成树的根。
每个网桥计算自己到根的最短路径,构造出生成树,使得每个LAN和桥到根的路径最短。
当某个LAN或网桥发生故障时,要重新计算生成树。
生成树构造完后,算法继续执行以便自动发现拓扑结构变化,更新生成树。