概述
在物理层扩展以太网--集线器
在数据链路层扩展以太网--网桥
在数据链路层扩展以太网--交换机
使用集线器的共享式以太网--物理层
刚开始使用的是无缘电缆线和大量机械接口,若是总线上的某个机械连接点接触不良或断开,则整个网络通信就不稳定或彻底断网了。
然后发展出来了一种使用大规模集成电路来替代总线、并且可靠性非常高的设备,叫做集线器(Hub)。
特点:
虽然物理拓扑是星型的,但在逻辑上仍然是一个总线网。
集线器只工作在物理层,它的每个接口仅简单地转发比特,并不进行碰撞检测。碰撞检测的任务由各站点中的网卡负责。
在早期广泛使用粗同轴电缆或细同轴电缆共享总线以太网时,为了提高网络的地理覆盖范围,常用的是工作在物理层的转发器。但是随着使用双绞线和集线器的10BASE-T星型以太网成为以太网的主流类型,扩展网络覆盖范围就很少使用转发器了。
10BASE-T星型以太网中每个站点到集线器的距离不能超过100m,因此两站点间的通信距离最大不能超过200m。
在10BASE-T星型以太网中,可使用光纤和一对光纤调制解调器来扩展站点与集线器之间的距离。
扩展共享式以太网的覆盖范围和站点数量
在数据链路层扩展以太网--网桥
使用集线器在物理层扩展共享式以太网,会形成更大的碰撞域。
为了避免形成更大的碰撞域,可以使用网桥在数据链路层扩展共享式以太网。
使用网桥将两个使用集线器的共享式以太网互连起来,就会形成一个覆盖范围更大,站点数量更多的以太网。而原来的两个共享式以太网,分别成为这个更大的以太网的一个网段,并且各自是一个独立的碰撞域。
网桥的主要结构和基本工作原理
转发表记录了网络中各主机的MAC地址与自己的各接口的对应关系,网桥收到帧后,会在自身的转发表中查找帧的目的MAC地址,根据查找结果来转发或丢弃帧。
单播帧举例
主机A发送单播帧给主机D:
主机A发送单播帧,该单播帧被集线器转发给主机BC和网桥,主机B和C中的网卡根据该单播帧首部中的目的MAC地址可知,这不是发送给自己的帧,于是将其丢弃,网桥从自己的接口1收到该单播帧后,在转发表中查找主机D的目的MAC地址D,发现应从接口2转发该帧,然后网桥从接口2将该单播帧转发给另一个网段,主机D中的网卡根据该单播帧首部中的目的MAC地址可知,这是发送给自己的帧,于是接收该帧,而主机E和F。。。。丢弃该帧
主机A 发送单播帧给主机C:
主机A发送单播帧,该单播帧被集线器转发给主机BC和网桥,主机B中的网卡根据该单播帧首部中的目的MAC地址可知,这不是发送给自己的帧,于是将其丢弃,C发现是自己的,C接收。
网桥从自己的接口1收到该单播帧后,在转发表中查找主机C的目的MAC地址C,发现对应的端口号是1,而整个单播帧正是从端口1进来的,所以不需要网桥的转发C就能收到,所以网桥丢弃该单播帧。
广播帧举例
网桥通过接口管理软件和网桥协议实体来完成上述转发过程。
透明网桥的自学习和转发帧的流程
刚开始,转发表是空的。
A->B,发到网桥后,网桥知道了A在接口1,于是登记,但是不知道B的接口,所以盲目转发A->B的这个单播帧。
然后,D->A,发到网桥后,网桥里登记了A的MAC地址和接口,明确知道A在哪个接口,所以明确转发。
然后,C->A,从接口1 进入网桥,网桥查表后发现A就在接口1,所以丢弃该帧。
透明网桥的生成树协议STP
为了提高以太网的可靠性,有时需要在两个以太网之间使用多个透明网桥来提供冗余链路。
交换式以太网
交换式以太网的概念
以太网交换机
当交换机的接口与计算机或交换机连接时,可以工作在全双工方式,并能在自身内部同时连通多对接口,使每一对相互通信的计算机都能像独占传输媒体那样,无碰撞地传输数据,这样就不需要使用CSMA/CD协议了。
当交换机的接口连接的是集线器时,该接口就只能使用CSMA/CD协议并只能工作在半双工方式。
A->C 盲目转发 所以{2,3}
C->A 明确转发{1}
补充:直通交换方式 :