擴展的局域網



一、 在物理層擴展局域網

擴展可以在物理層上也可在鏈路層上,但從網絡層看依然是一個局域網。
以太網主機之間的距離不能太遠(10BASE-T規定200米)
主機使用光纖和一對光纖調制解調器連接到集線器

用多個集線器可連成更大的局域網

 

用集線器擴展局域網

 

優點


使原來屬於不同碰撞域的局域網上的計算機能夠進行跨碰撞域的通信。
擴大了局域網覆蓋的地理范圍。


缺點


碰撞域增大了,但總的吞吐量並未提高。
如果不同的碰撞域使用不同的數據率,那么就不能用集線器將它們互連起來。

三個碰撞域連起來后,最大吞吐率仍然是一個系的最大吞吐率。因為其中任何一台主機通信,所有主機都不能通信。

 

二、 在數據鏈路層擴展局域網

 

 

在數據鏈路層擴展局域網是使用網橋。
網橋工作在數據鏈路層,它根據 MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉發。

網橋是一個聰明的集線器
網橋具有過濾幀的功能。當網橋收到一個幀時,並不是向所有的接口轉發此幀,而是先檢查此幀的目的 MAC 地址,然后再確定將該幀轉發到哪一個接口。

 

網橋的內部結構

網橋具有多個接口
每個接口連接一個網段

若網橋從接口1收到從主機1向主機5的幀,則把幀發到接口2轉發出去。
若網橋從接口1收到從主機2發到主機3的幀,則丟棄。因為主機2和3位於同一橋段,不用轉發。

 

使用網橋帶來的好處

過濾通信量,增大吞吐率。
擴大了物理范圍。主機數量
提高了可靠性。只影響個別網段
可互連不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率(如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網)的局域網。

網橋使各網段成為 隔離開的碰撞域

 

 

使用網橋帶來的缺點

存儲轉發增加了時延。存儲、查表、碰撞檢測
在MAC 子層並沒有流量控制功能。 網橋的緩存可能溢出,幀丟失。
網橋只適合於用戶數不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網,否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產生網絡擁塞。這就是所謂的廣播風暴。
路由器可以阻斷網絡風暴

 

 

 

網橋和集線器(或轉發器)不同

集線器在轉發幀時,不對傳輸媒體進行檢測。
網橋在轉發幀之前必須執行 CSMA/CD 算法。
若在發送過程中出現碰撞,就必須停止發送和進行退避。

 

 

三、透明網橋

目前使用得最多的網橋是透明網橋(transparent bridge)。
“透明”是指局域網上的站點並不知道所發送的幀將經過哪幾個網橋,因為網橋對各站來說是看不見的。
透明網橋是一種即插即用設備,其標准是 IEEE 802.1D。

 

 

 

網橋應當按照以下自學習算法 處理收到的幀和建立轉發表

 

 

若從 A 發出的幀從接口 x 進入了某網橋,那么從這個接口出發沿相反方向一定可把一個幀傳送到 A。
網橋每收到一個幀,就記下其源地址和進入網橋的接口,作為轉發表中的一個項目。
在轉發幀時,則是根據收到的幀首部中的目的地址來轉發的。這時就把在“地址”欄下面已經記下的源地址當作目的地址,而把記下的進入接口當作轉發接口。

 

轉發表的建立過程舉例

A向B發送幀:
主機B和網橋B1都收到該幀,網橋B1按A查找轉發表,沒有A地址,記錄
網橋B1按B查找轉發表,沒有B地址,通過其它所有接口轉發。
網橋B2收到該幀,同樣方法處理。

 

F向C發送幀:

網橋B2收到該幀,網橋B2按F查找轉發表,沒有F地址,記錄

網橋B2按C查找轉發表,沒有C地址,通過接口1轉發。

網橋B1收到該幀,同樣方法處理。

 

 B向A發送幀:

網橋B1收到該幀,網橋B1按B查找轉發表,沒有B地址,記錄

網橋B1按A查找轉發表,查到接口1與收到的接口相同,將幀丟棄。

 

 

C向F發送幀:

網橋B1會登記C、2,然后丟棄該幀。

網橋B2會登記C、1,然后通過接口2轉發。

 

 

網橋在轉發表中登記以下三個信息 

 

網橋轉發表中的信息:地址、接口和幀進入該網橋的時間。

這是因為以太網的拓撲可能經常會發生變化,站點也可能會更換適配器(這就改變了站點的地址)。

把每個幀到達網橋的時間登記下來,就可以在轉發表中只保留網絡拓撲的最新狀態信息。這樣就使得網橋中的轉發表能反映當前網絡的最新拓撲狀態。 

 

四、網橋的自學習和轉發幀的步驟歸納 

 

網橋收到一幀后先進行自學習。查找轉發表中與收到幀的源地址有無相匹配的項目。如沒有,就在轉發表中增加一個項目(源地址、進入的接口和時間)。如有,則把原有的項目進行更新。

 

轉發幀。查找轉發表中與收到幀的目的地址有無相匹配的項目。

 

如有,則按轉發表中給出的接口進行轉發。

如沒有,則通過所有其他接口(但進入網橋的接口除外)進行轉發。

若轉發表中給出的接口就是該幀進入網橋的接口,則應丟棄這個幀(因為這時不需要經過網橋進行轉發)。

 

五、透明網橋使用了生成樹算法 

 

互連在一起的網橋在進行彼此通信后,就能找出原來的網絡拓撲的一個子集。在這個子集里,整個連通的網絡中不存在回路,即在任何兩個站之間只有一條路徑。 

為了得出能夠反映網絡拓撲發生變化時的生成樹,在生成樹上的根網橋每隔一段時間還要對生成樹的拓撲進行更新。


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