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1、第六章 交換式以太網與IP路由器技術1第六章交換式以太網 與IP路由技術6.1交換式以太網6.2TCP/IP協議6.3路由器實現技術26.1交換式以太網為了解決微機互連問題，20世紀70年代末產生局域網技術，網絡形式有以太網，令牌環(huán)網，令牌總線網，現在局域網基本上為以太網結構。傳統(tǒng)以太網使用廣播式共享信道傳輸數據，每臺微機都有一個MAC地址，發(fā)送的幀頭部包含目的地址，同一網上各臺微機都可接收，但目的地址與本機不符時微機將不理會該幀，相符合者才會接收該幀。3早期以太網結構及工作原理多臺計算機使用T型頭連
2、接在一根同軸上，任一時刻只能一臺機器發(fā)送數據。為解決多臺計算機同搶信道問題，CSMA/CD協議規(guī)定每臺發(fā)數據前先偵聽信道，空閑則發(fā)數據，若忙則等待，直到空閑才可發(fā)送數據。這種早期結構容易因電氣原因發(fā)生故障，隨后發(fā)展了稱作集線器(Hub)的設備，并采用雙絞線與之相連的星型結構來模擬總線網絡的行為。4交換式以太網傳統(tǒng)以太網缺點，性能較差，吞吐量受總線容量限制，計算機越多性能會急劇下降。以太網交換機，是一個多端口透明網橋，能理解以太網幀和對幀進行存儲轉發(fā)，可保持以太網拓撲不變情況下代替集線器工作。以太網交換
3、機工作原理，交換機收到以太網幀后先緩存，依目的地址查表確定從哪個端口轉發(fā)，轉發(fā)時仍執(zhí)行CSMA/CD協議。當沖突域只有兩個設備時，也可使用全雙工模式收/發(fā)數據。5交換式以太網以太網基于廣播介質語義，無論集線器還是交換機都如此，交換機端口沒有地址，通過學習來掌握各計算機的地址。幀轉發(fā)操作，從端口p收到幀，以目的地址d查表找到轉發(fā)端口q，若q=p則丟棄此幀，否則轉發(fā)到端口q。如果為廣播幀則轉發(fā)到除p外所有端口。地址學習，通過識別從p端口收到幀的源地址s了解到可經p端口轉發(fā)到s的幀，若未登記則將該地址記錄于
4、轉發(fā)表中。6交換式以太網以太網交換機為了適應計算機連接端口變換問題，規(guī)定轉發(fā)表項壽命，刪除到期表項，再通過學習來重新置入。以太網交換機可以按目的地址轉發(fā)幀，也可以對所有計算機轉發(fā)廣播幀，但保證任何時候都不會將幀從入端口重發(fā)出去。多臺交換機互聯可組成更大的以太網，此時交換機執(zhí)行“支撐樹”算法，保證當前網絡是一個沒有環(huán)的以太網，確保地址學習機制的正確性。7典型以太網交換機結構交換芯片包含MAC層功能，完成幀的透明轉發(fā)、地址學習，以及緩存管理、生成樹等功能。緩存由RAM構成。MCU實現管理面功能，如支持網管
5、協議SNMP，提供命令行或Web管理界面。PHY實現以太網物理層功能，EEPROM存儲協議程序和一些配置數據。8第六章交換式以太網 與IP路由技術6.1交換式以太網6.2TCP/IP協議6.3路由器實現技術96.2TCP/IP協議TCP/IP協議不指定傳輸技術，可在任何網絡上運行。網際互連層(IP層)完成在各種網絡之上構成一個虛擬網絡。106.2.1異構網絡互聯原理計算機之間通信也像人類語言交流一樣，不同計算機網絡使用不同語言及協議，但核心表達相同的語義。人類要完成相互間交流，利用介于二者之間的翻譯完
6、成相互轉換，翻譯人員相當于計算機網絡中的路由器，使得運行于不同網絡的計算機可互聯互通。116.2.1異構網絡互聯原理126.2.1異構網絡互聯原理136.2.1異構網絡互聯原理146.2.2IP協議IP協議采用無連接方式在虛擬網中進行分組轉發(fā)，不保證傳輸的可靠性和服務質量。IP數據報由報頭和數據組成，報頭包括20字節(jié)固定段和任選變長段，報文總長不超過65536字節(jié)。IP層特點：(1)提供無連接的數據報傳輸機制；(2)協議非常簡單，不保證傳輸可靠性；(3)IP協議是一個點到點通信協議。156.2.2IP
7、協議服務類型表示想要的低延遲、高吞吐、高可靠性、最低代價、常規(guī)/加急傳送等。標識為報文的序列號，用來識別重復報文。標志和段偏移量唯一標識大報文分片，標志說明數據屬于哪個報文，段偏移量說明起始位置。生存時間表示報文在網絡中最多可經歷多少次轉發(fā)，為0時丟棄報文。常值為64，最大255。166.2.2IP協議協議字段說明數據部分使用什么協議，如TCP、UDP等。報頭校驗和檢查報頭在傳輸過程中的受損情況，若有錯則丟棄該報文。源目的IP地址為源和目的主機地址，路由器用它們來選擇最佳路徑及自學習更新路由表。任選項
8、存放安全保密、報文經歷、錯誤報告調試、時戳等信息。填充域用來補齊32bit。176.2.2IP協議五類地址，A類127個網絡，每網絡可有1600多萬臺主機；B類16000多網絡，每網可有65000臺主機；C類200多萬個網絡，每254臺主機；D類為組播地址，E類保留為實驗使用。在A、B、C類網絡中，主機號為0代表網絡地址，主機號為全1代表廣播地址。18IP地址的點分碼表示19IP地址的掩碼操作IPv4對網絡地址的劃分不能適應各種大小需求的網絡配置，利用子
