局域网

局域网概述

总线和星型拓扑

  • 总线: 站点->分线头->总线
    • 帧: 数据块, 标明接收者
    • 端接器: 总线尽头, 吸收帧
  • 星形: 站点->中心结点
    • 帧广播模式: 集线器
    • 帧交换模式: 二层交换机

      局域网协议体系结构

  • IEEE 802
    层次结构

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    +--------------+----------------
    |              | 逻辑链路控制 LLC: 流量控制+差错控制
    |  数据链路层  +----------------
    |              | 媒体接入控制 MAC: 组帧+拆帧+差错检测+媒体接入
    +--------------+----------------

    帧结构

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    2
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    |           MAC帧           |            LLC PDU           | CRC |
    | MAC控制 | 目的MAC | 源MAC | DSAP | SSAP | LLC控制 | 信息 |     |
                                /      |      \
                       | I/G | DSAP 值 | C/R | SSAP值 |

  • 逻辑链路控制

    • 服务模式
      • 不确认的无链接服务: 数据报服务, 无流量控制和差错控制, 由上层提供
      • 链接模式服务: 类似HDLC, 有逻辑链接
      • 确认的无连接服务: 有ACK, 无逻辑链接
    • 协议
      • [略]
  • 媒体接入控制
    • 同步方法
      • FDM, TDM
    • 异步方法
      • 循环: 轮流发送, 发送不超过上限的包
        轮询(集中式), 令牌传递(分布式)
      • 预约: 分时隙, 预约部分时隙
      • 争用: 分布式, 适用于突发通信

网桥

  • 功能: 读取A网的所有帧, 在B上重发每个帧; B->A同理
  • 特点: 不更改帧, 原样转发; 带缓存; 路由寻址能力
  • 协议体系
    • 层次: 数据链路层 - MAC层
    • 链接模式
      1. 局域网 - 网桥 - 局域网, 原样转发
      2. 局域网 - 网桥 - [网络或链路] - 网桥 - 局域网, 需要适当封装, 但原始MAC帧不修改
  • 固定路由选择
    • 每对点均有一条选定的路由, 跳数最少, 仅在拓扑变化时改变
  • 生成树方法
    • 帧转发
      • x收到帧
      • 检查目的地址: 若在某一端口的列表中, 且非阻塞, 发送; 不在任何列表, 则x除以外的端口全部转发
    • 地址探索
      • 收到帧, 则帧源地址MAC与此端口关联, 加入此端口数据库
      • 数据库项带计时器, 超时删除
    • 生成树算法
      • 算法构造生成树, 部分网桥的部分端口被阻塞

        集线器和交换机

  • 集线器
    • 站点发送, 集线器在到每个站点的出口转发信号
    • 每节点容量: R/N
  • 第二层交换机
    • 类型
      • 直通交换机: 用目的MAC决定转发到哪
      • 存储转发交换机: 存帧, 做CRC校验, 用目的MAC决定转发到哪
    • 与网桥的对比
      • 网桥软件分析帧, 交换机用硬件分析帧
      • 网桥一次一个, 交换机有多个并行通道
      • 网桥必须存储帧, 交换机可以不存
    • 转发流程类似网桥, 不赘述
    • 每节点容量: R

      虚拟局域网

  • 单播地址: MAC指向唯一终点
  • 广播地址: 局域网中的所有设备都应当接收
  • 广播域: 彼此能够接收到刚广播帧的设备的集合

虚拟局域网的应用

  • 虚拟局域网: 局域网中用软件创建的逻辑子集
  • 层次: 在局域网交换机实现, 基于MAC, 工作在第二层
  • 定义VLAN
    • 利用端口的成员关系: 每个终端端口分配给VLAN
    • 利用MAC的成员关系: MAC固化在NIC, 据此分配VLAN
    • 利用协议信息的成员关系: 交换机将查看高层协议内容