數據鏈路層(7) 鏈路層設備


一、集線器

  沖突域指物理層所連接的主機之內,如果進行通信那么同一時間只能有一台主機可以發送數據,如果有兩台主機同時發送信息那么就會產生沖突,那么這些設備所構成的區域就叫沖突域。

  以下是三個獨立的集線器組成的網絡,分別對應三個獨立的沖突域。

  

  如果把三個集線器連接到一個主干集線器上,那么原來三個獨立的沖突域就會變成一個大的沖突域,這樣做有兩個好處,一是可以跨越沖突域進行理信,二是擴大了網絡的覆蓋范圍,這樣也有一定的缺點,那就是原來一個沖突域只是4台設備,現在有12台設備,所以發生沖突的概率更高實際通信效率更低。

  

  為了解決實際通信的效率問題,減少沖突擴展以太網的范圍,就引入了在鏈路層擴展以太網的方法,主要使用的設備是網橋和交換機。

  

  集線器的工作原理

  從一個接口進入的數據,經信號放大后,從其他所有接口進行泛洪

 

  集線器帶來的兩大問題:

  容易產生環路,形成廣播風暴,影響通信效率數據擴散,容易產生安全威脅

  

二、網橋

  網橋根據MAC幀的目的地址對幀進行轉發和過濾,當網橋收到一個幀時,並不向所有接口轉發此幀,而是先檢查此幀的目的MAC地址,然后再確定幀發到哪一個接口,或者是把它丟棄(即過濾)。

  

  以上是網橋的基本功能,它可以分隔沖突域,而又不影響各沖突域之間的通信。

  

  網橋的特點:

  (1)過濾通信量,增大吞吐量。

  (2)擴大了物理范圍。

  (3)提高了可靠性。

  (4)可互連不同物理層、不同MAC子層和不同速率的以太網。

 

  網橋可以分成兩種,一種是透明網橋,另一種源路由網橋

  透明網橋:指以太網上的站點並不知道所發送的幀經過哪幾個網橋,是一種即插即用設備。

  源路由網橋:在發送幀時,把詳細的最佳路由信息(路由最少/;時間最短)放在幀的首部中。它的方法是源站以廣播方式向欲通信的目的站發送一個發現幀

 

三、以太網交換機

  以太網交換機也叫多接口網橋,以太網交換機的每一個端口是一個沖突域,而且可以獨占鏈路信道帶寬

  

  以太網交換機的兩種類型:1、直通式交換機,2、存儲轉發式交換機。

  1、直通式交換機:只檢查目的地址MAC,就立刻轉發,它的特點是延遲小,可靠性低,不支持具有不同速率的端口數據的交換

  2、存儲轉發式交換機:將幀放入高速緩存,並檢查是否正確,正確則轉發,錯誤則丟棄。它的特點是延遲大,可靠性高,可以支持具有不同速率的端口數據的交換

 

  交換機的尋址過程

  (1)設PC1向PC4發送一個數據幀,假設PC1已經知道PC4的MAC地址。

  (2)交換機在收到數據幀后,將數據幀的源MAC地址學習到MAC地址表中,並與接收到該幀的接口關聯。

  (3)交換機在MAC地址表中查詢數據幀的目的MAC地址,發現沒有匹配的表項,因此將數據幀從除其入站接口之外的所有接口泛洪出去。

  (4)當PC2、PC3收到數據幀后將其丟棄,因為這些數據幀並非發送給自己,PC4則收下數據幀,並回復PC1。

  (5)交換機接收到PC4的數據幀,將幀頭中的源MAC地址學習到MAC表中,並與該幀的接口關聯。 

  注:交換機的工作原理是根據數據幀的源MAC地址進行學習,根據數據幀的目的MAC地址進行轉發

 

四、沖突域和廣播域

  沖突域:指連接在同一共享介質上的所有節點的集合。簡單的說就是同一時間內只能有一台設備占用信道

  廣播域:網絡中能接收任一設備發出的廣播幀的所有設備的集合。簡單的說如果站點發出一個廣播信號,所有能接收到這個信號的設備范圍稱為一個廣播域。

  

 

   


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