交换以太网和共享以太网的区别!

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项目四--任务10 交换式以太网(已录)

项目四--任务10 交换式以太网(已录)

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01 共享式以太网 02 交换式以太网 03 交换机级联 04 交换机堆叠
交换机的堆叠
1、堆叠定义
交换机的堆叠
2、堆叠模块与堆叠线缆
UP
DOWN
交换机的堆叠
3、堆叠方式 (1)单一菊花链堆叠总线
Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL
什么是共享式以太网?
共享式以太网
HUB
HUB
HUB
A
B
C
D
E
F
不能发送
所有计算机不能在同一时间通信,且共享总线带宽
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01 共享式以太网 02 交换式以太网 03 交换机级联 04 交换机堆叠
交换式式以太网交换机HUBHUBAB
C
D
E
F
所有计算机可以在同一时间通信,且独享带宽
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01 共享式以太网 02 交换式以太网 03 交换机级联 04 交换机堆叠
交换机的级联
1、普通端口的级联
交换机的级联
2、Uplink端口的级联
交换机的级联
3、光纤端口的级联
交换机的级联
4、级联的优缺点 (1)级联的优点:易于安装,方便实现大量端口的接入;
(2)级联的缺点:当连接层数较多时,会导致延时增加, 从而引起网络性能下降。

实训3交换式以太网

实训3交换式以太网

实训3交换式以太网在计算机网络新应用技术发展过程中,局域网技术一直是最为活跃的领域之一。

局域网技术已经在企业、机关、学校乃至家庭中得到了广泛的应用。

本次实训利用多台计算机和交换机构建一个小型的交换式以太网。

【实训内容】◎局域网的特点(拓扑结构、工作模式、连接介质、介质访问控制方法)◎常用联网设备(交换机、路由器)◎以太网的特点以及新技术.1准备知识.1.1局域网局域网(LAN,Local Area Networks)是指在较小的地理范围内,将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络。

从功能的角度来看,局域网具有以下几个特点:1.传输速率高局域网内计算机间数据传输速度非常快,根据传输介质和网络设备的不同,线路所提供的带宽最小也能达到10Mbps,稍快一些可达到100Mbps、1000Mbps,甚至是10Gbps,所以能支持计算机之间的高速通信,时延较低。

无论是普通的办公自动化、多媒体教学还是视频点播,都能非常轻松地实现。

2.区域范围小不同地传输介质所能够提供的传输距离是不同的。

一般,双绞线为100米,多模光纤为200~500米、单模光纤则可以达到10千米~100千米。

虽然借助于单模光纤和相应的网络设备,可以将局域网的传输访问扩大至数十千米,局域网往往不会拥有如此巨大的规模。

通常情况下,只需要使用多模光纤将各建筑物连接起来。

除非由于合并(如高等院校间的合并)或吞并(如企业间的购并)等特殊原因,将原来相隔较远的两个或两个以上地域内的计算机连接起来而形成的网络,才会用到单模光纤。

3.误码率低相对于广域网和城域网由于局域网的传输距离较短、经过的网络连接设备少,且受到外界干扰的程度也小,所以数据在传输过程中的误码率也相对较低。

误码率通常可控制在10-8。

4.易于维护和管理局域网通常由一个单位或组织建设和拥有,易于维护和管理5.局域网的拓扑结构网络中的计算机等设备要实现互联,就需要以一定的结构方式进行连接,这种连接方式就叫做"拓扑结构"。

交换式以太网和共享式以太网区别

交换式以太网和共享式以太网区别

共享式以太网共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的和以为核心的星型网络。

在使用集线器的以太网中,集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上,这些设备都连接到集线器中的同一物理中。

从本质上讲,以集线器为核心的以太网同原先的总线型以太网无根本区别。

的工作原理:集线器并不处理或检查其上的通信量,仅通过将一个端口接收的信号重复分发给其他端口来扩展物理介质。

所有连接到集线器的设备共享同一介质,其结果是它们也共享同一、广播和带宽。

因此集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲突域。

如果一个发出一个广播信息,集线器会将这个广播传播给所有同它相连的节点,因此它也是一个单一的。

集线器的工作特点:集线器多用于小规模的以太网,由于集线器一般使用外接电源(有源),对其接收的信号有放大处理。

在某些场合,集线器也被称为“”。

集线器同一样都是工作在的网络设备。

存在的弊端:由于所有的节点都接在同一冲突域中,不管一个帧从哪里来或到哪里去,所有的节点都能接受到这个帧。

随着节点的增加,大量的冲突将导致网络性能急剧下降。

而且集线器同时只能传输一个,这意味着集线器所有端口都要共享同一带宽。

交换式以太网交换式结构:在中,交换机根据收到的中的决定数据帧应发向交换机的哪个端口。

因为端口间的帧传输彼此屏蔽,因此就不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突。

为什么要用交换式网络替代共享式网络:·减少冲突:交换机将冲突隔绝在每一个端口(每个端口都是一个),避免了冲突的扩散。

·提升带宽:接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽,而不是各个节点共享带宽。

交换式以太网是以(switching hub)或()为中心构成,是一种结构的网络。

简称为交换机为核心设备而建立起来的一种高速网络,这种网络在近几年运用的非常广泛。

交换式以太网技术的优点交换式以太网不需要改变网络其它硬件,包括电缆和用户的网卡,仅需要用交换式改变共享式,节省用户网络升级的费用。

网络技术04共享式以太网和交换式以太网

网络技术04共享式以太网和交换式以太网

中国石油大学(北京)计算机系
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S3126T以太网交换机的前面板示意图
中国石油大学(北京)计算机系
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A/L灯用来指示端口的Active和Link状态, D/S灯用来指示端口的Duplex和Speed状态。 同一时刻,A/L灯和D/S灯只有一个灯亮。 模式切换按钮(MODE)是一个开关,通过它 可以实现A/L灯和D/S灯之间的切换。 初始状态下为A/L灯亮。 当按下MODE按钮后变为D/S灯点亮。如果之 后的45秒内再次按下MODE按钮,将切换回 A/L灯亮;否则,45秒后交换机端口状态指示 灯自动恢复为A/L灯亮。
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E4
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MAC address table
E0:0260.8c01.1111 E1:0260.8c01.3333 E2:0260.8c01.2222
E3:0260.8c01.4444
A 0260.8c01.1111 C 0260.8c01.2222 E 0260.8c01.5555 D→A 同时B →C
工作的层次 工作原理 冲突域和广播域
中国石油大学(北京)计算机系
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冲突域和广播域
对于集线器,广播域和冲突域是重合的。 对于交换机而言,如果收到一个广播帧,交换机 会将这个帧转发给其他所有的主机,所以一个交 换机是一个广播域。 交换机有多个冲突域,每个端口是一个冲突域。
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4.1共享式以太网
集线器的工作原理 集线器也就是常说的Hub,是一个物理层设备。 集线器是一种共享的网络设备,所有连接到集线 器的设备共享同一介质,其结果是它们也共享同一
冲突域、广播和带宽。
集线器也是一个单一的广播域。
中国石油大学(北京)计算机系

以太网交换技术总结

以太网交换技术总结

第七篇以太网交换技术第二十八章以太网交换技术原理在局域网中,交换机是非常重要的网络设备,负责在主机之间快速转达数据帧。

交换机与集线器的不同之处在于,交换机工作在数据链路层,能够根据数据帧中的mac地址进行转发28.1 共享式与交换式以太网1.共享式以太网Hub与同轴电缆都是典型的共享式以太网所用的设备,工作在OSI模型的物理层。

Hub与同轴电缆所连接的设备位于一个冲突域中,域中是设备共享宽带,设备间利用CSMA/CD机制来检测及避免冲突。

共享式以太网中,每个终端所使用的宽带大致相当于总线带宽、设备数量。

缺点:(1)终端主机会收到大量的不属于自己的报文,它需要对这些报文进行过滤,从而影响主机处理性能。

(2)两个主机之间的通讯数据会毫无保留地被第三方收到,造成一定的网络安全隐患。

2.交换式以太网交换式以太网大大减小了冲突域的范围,增加了终端主机之间的宽带,过滤了一部分不需要转发的报文。

交换式以太网所使用的设备是网桥和二层交换机。

二层交换机与网桥的区别在于交换机比网桥的端口更多、转发能力更强、特性更加丰富。

二层交换机也采用CSMA/CD机制来检测以及避免冲突,但与Hub所不同的是,二层交换机各个端口会独立地进行冲突检测,发送和接收数据,互相不干扰。

所以。

二层交换机中各个端口属于不同的冲突域,端口之间不会竞争带宽的冲突发生。

由于二层交换机的端口处于不同的冲突域中,终端主机可以独占端口的带宽,所以交换式以太网的交换效率大大高于共享式以太网。

28.2MAC地址学习为了转发报文,以太网交换机需要维护mac地址表。

Mac地址表的表项中包含了与本交换机相连的终端主机的mac地址、本交换机连接主机的端口等信息。

交换机在mac地址学习时,需要遵循的原则:一个mac地址只能被一个端口学习。

一个端口可学习多个mac地址。

如果一个主机从一个端口转移到另一个端口,交换机在新的端口学习到了此主机mac地址,则会删除原有的表项。

【doc】高速以太网技术和交换式以太网技术剖析

【doc】高速以太网技术和交换式以太网技术剖析

高速以太网技术和交换式以太网技术剖析第l7卷第l2期1996年12月小型微型计算机系统MlNI—MICR0SYSTEMSV o1】7No.】2Dec.1996~3Z高速以太网技术和交换式以太网技术剖析弋1f;1;清华大学计算机系,jE京100084)摘要高速以太网和交换式以太网技术是解决传统以太网的带宽危机的两项重要技术.末文中,首先对高速以太网和交换式以太网技术进行了深入,全面地分析.最后.针对结合这两项技术的产品FastSwitch10/100,利用对等通信性能的驯试程序,对这.词’一船控1引言J/CD.DPP以太罔最初由Xerox公司研制成功,此后在DEC和Intel公司的支持下,联合制定了以太网的规范.1EEE在此基础上制定了IEEE802.3标准.如今,以太罔已经发展成为应用最为广泛的计算机联网形式.随着网络应用的普及以及多媒悻应用的不断发展,传统的共享带宽的以太网无法满足网上各站点对带宽的要求.于是.出现了三种主要的解决方法.徽划分技术.利用网桥和路由器设备具有隔离网络上不必要的数据流量的特点,将网络划分成多个网段,然后利用网桥,路由器设备将各个罔段连接起来.然而,随着微划分的深入,跨越网段的数据传输不断增加;并且采用大量的网桥和路由器设备,不仅会使网络投资巨增.叉会明显地增大网络通信的延迟时间.高速以太网技术通挝提高网络的共享带宽来提高各站点的实际带宽.但是仍存在着每个站点的实际带宽随网络上的站点数增加而减少的问题交换式以太网技术.为了从根本上解决站点的实际带宽随站点数增加而减少的问题,将交换技术引入传统的以太网中,为所有站点同时提供独占的带宽.本文中,首先对高速以太网技术和交挟式以太罔技术进行了深入地剖析.随后对应用这两项新技术的实际产品的性能进行了测试,从而对这两项新技术所带来的性能的提高有了定性和定量的了解.2高速以太网技术剖析在高速以太同领域中形成了两个IEEE的标准;IEEE802.3u描述的100Base—T高速以9960528收稿t国家攀壁计划研究珂目和博士点基金资助项目枉彀,博士研究生.主要研究方向是网络并行计算12期杜毅:高速以太同技术和交换式以太同技术剖析太网,仍措用csMA/cD的MAC协议HEEE802.1z描述的]00Base—vG高速以太网,采用DPP(DemandPriorityProtocol,请求优先协议)的MAC协议.由于它们都沿用了传统以太网的帧格式,因此它们都自称为高速以太网.然而,由于]00Base--VG抛弃了作为以太网根本特征的CSMA/CD,没有得到广泛地承认.因此,一般所说的高速以太网指的是100Base—T,而100Base—VG则算是一种全新的局域网标准不过.在本文中为了进行对比,仍对100Base--VG技术进行了剖析.2.1l00Base—T1OOBase—T保留了以太网的根本特征,采用csMA/cD的MAC协议.csMA/cD(具有冲突检测的载波监听多路访问,CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)是一种随机争用媒体方式,每一站点的发送都是随机发生的,当多个站点同时往媒体上发送信息时,就发生了冲突.站点检测到冲突后停止发送,并按二进制指数退避算法等待一段随机时间,然后再重新尝试发送.lOOBase—T与传统以太网的差别主要在物理层.目前,100Base—T的物理层有两种形式:100Base—X它采用的媒体是5类无屏蔽双绞线(UTP),1类屏蔽双绞线(STP)以及光纤.与]0Base—T一样,100Base--X只使用2对双绞线.1对用于数据发送,1对用于数据接收和冲突检测.它采用了多级编码技术,将来自数据链路层的位流先进行4B/5B块编码(即把4位二进制码组编码成5位二进制码组),再进行NRZI(反相不归零制)编码,最后经ML T一3编码输出.ML T一3是一种3电平编码,它有四种跳变形式.每一种跳变形式可以表示两个二进制位.利用ML T一3编码能够把信号的频率降低到原来的一半. 4T+.它采用的媒体是3类,5类UTP.4T+使用4对双绞线,其中3对用于数据的接收/发送,1对用于冲突检测.4T+也采用多级编码技术,将来自数据链路层的位流先进行8B/6T块编码(即把8位二进制码组编码成6位三进制码组),再经NRZI 编码输出到3对双绞线上2.2100Base—VG100Base—VG采用DPP的MAC协议.其主要思想是,由集线器循环查询并仲裁各个站点的网络访问请求.并为这些请求提供不同的优先级.高优先级的请求能够先于低优先级的请求得到服务.当有多个同优先级的请求时,仍以循环方式仲裁.当低优先级的请求被挂起超过一定时间时,集线器会自动提高其优先级,从而保证所有站点公平地访问网络.lOOBase—VG物理层称为Quartet,所用媒体为3类,5类UTP.Quartet 使用4对双绞线,但由于1OOBase—VG中不存在冲突,因此4对双绞线都用于数据接收/发送.Quartet也采用多级编码,将来自数据链路层的位流先进行5B/6B块编码(即把5位二进制码组编码成6位二进制码组),再经NRZI编码输出到4对双绞线上.2.3100Base—T与lOOBase—VG的比较高速以太网中没有采用传统以太网的曼彻斯特编码,这是固为要使用曼彻斯特编码实现100Mbps的数据传输率.媒体上信号的波特率将达200M,这是双绞线所无法承受的.高速以太网为了在双绞线上实现lOOMbps的数据传输率,综合采用了以下手段:提高数据信号本身的时钟频率(受双绞线物理特性的限制不能无限提高)使用多对双绞线并行传输信号编码上采取多级编码技术,压缩信息量100Base—T和]00Base—VG对比如表1所示.CSMA/CD协议是竞争性的,所有站点都小型微型计算机系统1996拒无法预先确定何时能够得到网络的控制权因此100Base--T在网络负载较轻时,效率很高}当网络负载很重时,由于频繁地发生冲突并执行退避及重发操作,造成网络带宽的浪费,效率明显降低.而与之相比,DPP协议是确定性的,所有的站点能够得到公平的访问网络的机会.因此lOOBase—VG在网络负载重或者需要保证网络的最大延迟时间时,工作得很好,能够充分利用网络的带宽.表卜lOOBase--T和lOOBase--VG的对比另外.由于两者采用了不同的MAC协议,所以100Base—T的集线器的结构要相对简单一些,而它的网卡的结构则要相对复杂一些.3交换式以太网技术剖析交换式以太网是基于帧交换(frameswitching)技术的,由交换集线器(switchinghub)进行快速的帧交换,同时为所有端口提供数据的传递服务,能给每一对端口提供独占的网络带宽.在传统的以太网中,各个站点是共享整个网络的带宽.由于采用竞争式MAC协议,当多个站点同时拉送时会发生冲突,需要执行退避和重发等操作-从而造成了带宽的浪费.这种浪费会随发送站点数的增加而迅速加剧.因此,共享式以太网上每个发送站点所实际占有的带宽会随其它发送站点数的增加而减少,而且当发送站点数超过一定值时整个网络的效率急剧下降与此相比,交换式以太网以交换所需延迟的代价来保证给每个站点提供恒定值的带宽(仅略低于共享式以太网的网络带宽,损失部分由交换延迟引起).只要各发送站点不同时向相同的目的站点发送,就不会发生冲突,此时若干对站点的发送可以同时进行.10Base~T形式的共享式以太网与交换式以太网十分相似,它们的拓扑结构在物理上都是呈现星形结构.然而10Base--T在逻辑上是总线结构的.而交换式以太网在逻辑上仍旧是星形结构的.之所以会有这个不同,是因它们所使用的集线器的不同造成的.lOBase—T集线器是将输入帧向所有其它端rn作广播转发,当发生冲突时所有的端rn都受到影响.因此,10Base—T的集线器也被称为多端口中继器.而交换集线器的转发只针对输入帧中目的地址所对应的端口当然交换集线器中也存在着冲突问题,但是当发生冲突时仅涉及相关的端口,其它端口不受影响.交换式以太网中帧交换的实现有两种形式;利用高速主干总线或开关网络实现.应用高速主干总线实现交换就是利用它的高带宽.通过共享总线达到各个端口并行交换数据的目的.FastSwitch1O/1O0的内部就是采用1Gbps的高速主干总线来实现帧交换的.4通信-能测试环境在进行通信性能的测试中.使用了两台Pentium/60,32MB内存,EISA/ISA总线的服务器.每台服务器与交换集线器FastSwitch10/100相连.使用的操作系统是NetWare3.11.下12期杜彀:高速以太网技术和交换式太网技术剖析29面将分别介绍测试环境中的两个重要组成部分:交换集线器和NetWare系统4.IFastSwiteh10/100我们所使用的交换集线器FastSwiteh10/100是美国GrandJunction公司产品.它除了采用了交换式以太网技术外,还采用了高速以太网100Base—T技术.l00Base—X晟早就是由GrandJunction公司提出的FastSwitch10/100共有26个网络端口.即2个100Mbps的高速端口,24个10Mbps的个体端口.FastSwitch10/100的所有端口都是交换式的.FastSwiteh10/100提供的极限的网络带宽可达220Mbps.相比之下,lOBase--T集线器只有lOMbps的共享带宽,只能供一对端口传送FastSwltch10/100具有三种不同的转发模式;4.1.1快速转发(FastForward)模式此时,交换集线器在接收到输入帧的目的地址(即该帧的前48位)后.就根据目的地址确定相应输出端口并建立到达输出端口的通路.进行帧的转发.由于对输入帧未做任何检查.因此对输入帧的检查与过滤工作必须由软件来完成,这无疑加重了操作系统的负担.这种转发方式也被称为cut—through.4.1.2无碎片转发(FragmentFree)模式此时,交换集线器只有在完整地接收到输入帧的前512位(即前64个字节)后开始转发.这是因为在以太网上,由于冲突会产生碎片(即断帧),其长度小于512位无碎片转发模式能自动过滤掉这些碎片,减少不必要的网络流量.4.1.3存储转发(Store—and—Forward)模式.此时,交换集线器在完整地接收并存储输入帧之后,对输入帧做适当的完整性和合法性检查,过滤掉有错误的帧,然后再转发.不同交换模式具有不同的交换延迟以两个个体端口的数据转发为倒.快速转发模式的延迟时间最短,为3O微秒’无碎片转发模式次之,为70微秒;存储转发模式最长,其延迟时间随所转发帧的长度而线性增长(70~1228微秒).在我们的测试中,FastSwltch10/100使用的是快速转发模式.4.2NetWare系统由于我们所使用的1OOMbps的FastNIC100EISA网卡,只提供了NetWare的驱动程序因此,为了保证所测得数据的可比性,我们所有的测试均是在NetWare环境中进行的.NetWare是Novell公司的32位的多线程的网络操作系统.NetWare 的一个重要特点是.它是非抢先式的操作系统,即所有的线程都拥有同样的优先级,只有当正在运行的线程主动地放弃对CPU的控制权时,其它的线程才有机会得到运行.如果某个正在运行的线程出现问题时,有可能会因为它始终不让出控制权,而使整个系统崩溃.所以,NetWare又被称为”好人环境”.Novell公司认为,这种非抢先的环境有助于提高系统的运行效率. NetWare系统中所有的应用程序都是以NLM(NetWareLoadableModule)的形式出现由于NetWare的非抢先的特点,因此在我们所编写的通信性能的测试程序中,为了保证每个线程不会过多地占用CPU资源,利用了NetWare提供的信号量(semaphore)机制并且每个线程都主动地放弃对CPU的控制权,以保证整个系统的正常工作.这一点对于编写NLM程序来说,是至关重要的小型微型计算机系统5通信性能测试结果及分析决定网络系统的通信性能的两个重要因素是网络的延迟时间和吞吐率在实际应用中,用户对网络性能所关心的主要是两个方面:传输长度较小的消息时的延迟时间和传输长度较大消息时的吞吐率.因此,我们的测试工作主要是围绕着这两个方面展开的.测试程序的伪码如图1所示.传输数据时使用的是IPX协议(每一帧中最大的数据量为1470字节)在测试中,为避免偶然因素对测试数据准确性的干扰,本文中所列举的数据均是两百次测试结果之平均值.另外,通过对数据传输往返时间的测定,可以避开两台机器的时钟同步问题.’图1对等通信的性能测试程序的[为码为了比较lOOMbps的高速以太网与传统的lOMbps以太网的性能差异,我们针对GrandJunction公司的FastNIC100EISA网卡(1OOMbps),Intel公司的Flash32EIsA和EtherEx-press16ISA网卡(均为lOMbps),利用对等通信的测试程序分别进行了性能测试.测试结果如图2和强3所示(图中Express8所示血线表示,利用EtherExpressl6提供的设置程序,将其数据交换宽度强制设为8位时的测试结果).从强中我们很容易看出,利用100Mbps的高速以太网进行数据传输所达到的吞吐率并不是1OMbps以太网的10倍.事实上,在传输64KB的数据时,FastNIC32的吞吐率只有6.49Mbps(带宽的利用率仅为6.5),只是Flash32的1.40倍,是Expressl6的2.05倍,是Ex—press8的3.25倍不过,相对lOMbps的以太网来说,1OOMbps的高速以太网的确具有更小的网络延迟和更大的网络带宽.只是其各项性能并未超过许多而已从中我们可以发现,在制约网络性能的各项因素中,最主要的固索还是网络的接口部分(包括,总线,网卡等硬件,以及接口驱动程序等软件)另外,高速以太网更适合于连续的大量数据的传输.例如.用于连接多媒体数据库的服务器时,将会提高它的带宽利用率.频繁的大数据量的传输环境是高速以太同的最佳应用环境.为了对比交换式以太网和传统的共享式以太网的性能差异,我们只测试了10Mbps的交换端口的性能.我们利用另外两台计算机动态地为网络制造恒定的背景数据流量,来模拟实际应用中的网络状态.通过改变数据流量的大小,来模拟网络的轻载(背景数据流量为3Mbps,12期杜毂:高速以太网技术和交换式以太网技术削析3l占网络带宽的3O)和重载(背景数据流量为6Mbps,占网络带宽的60~)状态+井测试在这两种状态下网络的通信性能.,I—=_!lI===l乏士,一1—o一r_二==——:≤::E一『消息的长度(单位:字节}:量s哥】意.消息的长度【单位:宇节J图2对等通信中消息长度与延迟时间的关系曲线图3对等通信中消息长度与吞吐辜的关系曲线由于交换式以太网能够为每一对通信空鲁点提供独占的带宽,困此在测试一对站点的通信性能时,用另一对站点制造的背景数据流量对其没有影响.而对于共享式以太网来说,网络的状态直接影响着网络的通信性能.具体的数据如表2所示.表2不同网络状况下对等通信的延迟时间(单位:毫秒)的比较从表中明显可见,网络平静情况下共享式以太网的延迟时间略低于交换式以太网的延迟时间+这是因为交换式以太网存在着交换延迟+如果交换集线器使用的是存储转发模式,那么性能的差距会更大.以传输64KB的消息为例,轻载时的共享式以太网中,延迟时间为199.37毫秒,比网络平静时增加了22+而网络重载时延迟时间为238.84毫秒.增加了46.由此可见,在共享式以太网中网络负载状况对网络通信的性能有着显着的影响,并且随着网络负载的加重+对其的影响也越来越明显.而在交换式以太网中网络通信的性能不受背景数据流量的影响.6结论事实上,最为成熟的100Mbps的高速网络技术是FDDI(光纤分布式数据接口).然而.FDDI的生产成本较高,安装和维护十分复杂,使其难以替代现有的以太网.虽然,现在也已有了廉价的所谓的铜缆FDDI(即CDDI),但是由于它与以太网的不兼容,因而难以实现从现有的以太网向CDDI的平稳过镀.另外,FDDI还是共享网络带宽的.同样存在着共享式网络的通病.在交换式网络方面,还有现在非常热门的基于信元交换(cellswitching)技术的A TM.A TM除了具有交换的特点外,还可以提供更高的网络带宽.然而由于A TM价格昂贵.尚未制定出统一的标准.并且也难以实现从现有的以太网的平稳过渡.小型微型计算机系境而高速以太网和交换式以太网与传统的以太网兼容,并且价格又相对便宜.因此,在很长的一段时问内,高速以太网技术和交换式以太网技术会成为应用晟广泛的网络技术.当然,它们也将会不断发展,例如,现在已经有了基于100Mbps的太网交换集线器,并且在交换集线器中也逐步增加了网桥,路由器的功能.国外目前正在研制1Gbps的高速以太网技术.此外,要想提高网络的利用率,光靠改进网络设备还是远远不够的.还需要努力减少网络与计算机的接口部分的开销.参考文献GrandJunctionNetworksInc..FastSwish10/1O0InstallationGukle.Rev.10 .Ottobet1993DaveAndrews.HighStakesfor一speedEthernet.Byte,October1993]aekT.Moes,FastEth…t:AnEv~lutI㈣yAherniforHigh—SpedNe 【wnrkg,DataCommunication,August1993ThomasE.Andersonetal,High——SpeedSwitchSchedulingforL~’al——AreaNetworks.ACMTrans.onCom—puttrSystem.Novumbetl993 RoBerlMandeviIlEthernetSwitchesEvaluat~1.D|LtnCommunications.M arch1994RoBertMandevil1e,Client—ServcrChallengeiFDDl0rEThernetSwitches ,DataCommunue~tions…M1994STephenSaunders,EthernetGearsUpfor100Mhit/s.DataCommunications. JanuaTy1993ANAL YSISOFFASTETHERNETANDSWITCHED ETHERNETTECHNIOUESDuYiComputerDepartment?TsinghuaUniversitytBelji~g10~)84) AbstractFastEthernetandSwitchedEthernetaretwoveryimportanttechniqu esthatwe canapplytosolvethebandwidthproblemofthetraditionalEthernet.Inthispap er,weana—lyzethetechniquesofFastEthernetandSwitchedEthernetcomprehensivelT hen,wein+trodueeanetworkprodfietFastSwiteh10/100,whichcombinesthetechnique sofFastEthernetandSwitchedEthernet,Throughtheanalysisbaaedonthepeer——to——peercommunica—t0nperformance.weunderstandtheperformanceimprovementthatthesetwo techniquesleadto.KeywordsFastE~herner,SwitchedEtherner.SharedEthernet.MediaAceess Contro1.CSMA/CD.DPP。

第1章 传统以太网和交换以太网

第1章  传统以太网和交换以太网

正在进行: 下一代网络
软交换 IPV6 光通讯 网格计算
计算机网络:资源子网+通信子网
资源子网 通信子网
资源子网
硬件资源(主机、终端、I/O设备等)、软件资源、数据资源等,负责 全网数据处理业务,向网络用户提供各种网络资源和网络服务
通信子网
传输介质(电缆、光纤、无线电波等)、通信设备(交换机等),承 担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作
课件制作:肖川
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1、拓扑结构 2、传输介质 3、访问控制方法
通过局域网的三要素去理解每种局域网。

课件制作:肖川
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总线型拓扑结构的特点:
所有结点都通过网卡直接连接到一条作为公共传输介质的总线上。 总线通常采用双绞线或同轴电缆作为传输介质。 所有结点都可以通过总线发送或接收数据,但一段时间内只允许一个结点通 过总线发送数据。 在“共享介质”方式的总线型局域网实现技术中,必须解决多个结点访问总 线的介质访问控制(MAC,medium access control)问题。 解决共享介质带来的“冲突”问题。
按照用途分类
按照交换方式分类
A. 按照地理范围分类
局域网 (Local Area Network, LAN) 覆盖范围一般不超过数十公里,通常是一 幢建筑物内、相邻的几幢建筑物之间或者是 一个园区的网络。 广域网 (Wide Area Network, WAN) 覆盖范围通常为数百公里到数千公里,甚 至数万公里,可以是一个地区或一个国家, 甚至世界几大洲或整个地球。 城域网 (Metropolitan Area Network, MAN) 覆盖的地理范围介于局域网和广域网之间, 通常为数十公里到数百公里的一座城市内。

CSMA_CD

CSMA_CD

以太网中的CSMA/CD以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准,组建于七十年代早期。

以太网最初是由Xerox公司研制而成的,并且在1980年由DEC公司和Xerox 公司共同使之规范成形。

后来它被作为802.3标准为电气与电子工程师协会(IEEE)所采纳。

Ethernet(以太网)是一种传输速率为10Mbps的常用局域网(LAN)标准。

在以太网中,所有计算机被连接一条同轴电缆上,采用具有冲突检测的载波感应多处访问(CSMA/CD)方法,采用竞争机制和总线拓朴结构。

基本上,以太网由共享传输媒体,如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。

在星型或总线型配置结构中,集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。

以太网具有的一般特征概述如下:共享媒体:所有网络设备依次使用同一通信媒体。

广播域:需要传输的帧被发送到所有节点,但只有寻址到的节点才会接收到帧。

以太网的拓扑结构总线型:所需的电缆较少、价格便宜、管理成本高,不易隔离故障点、采用共享的访问机制,易造成网络拥塞。

早期以太网多使用总线型的拓扑结构,采用同轴缆作为传输介质,连接简单,通常在小规模的网络中不需要专用的网络设备,但由于它存在的固有缺陷,已经逐渐被集线器和交换机为核心的星型网络所代替。

星型:管理方便、容易扩展、需要专用的网络设备作为网络的核心节点、需要更多的网线、对核心设的可靠性要求高。

采用专用的网络设备(如集线器或交换机)作为核心节点,通过双绞线将局域网中的各台主机连接到核心节点上,这就形成了星型结构。

星型网络虽然需要的线缆比总线型多,但布线和连接器比总线型的要便宜。

此外,星型拓扑可以通过级联的方式很方便的将网络扩展到很大的规模,因此得到了广泛的应用,被绝大部分的以太网所采用。

以太网接口工作模式以太网卡可以工作在两种模式下:半双工和全双工。

半双工:半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。

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号称网络硬件三剑客的集线器(Hub)、交换机(Switch)与路由器(Router)一直都是网络界的活跃分子,但让很多初入网络之门的菜鸟恼火的是,它们三者不仅外观相似,而且经常呆在一起,要想分清谁是谁,感觉有点难!就让我们一起来看看它们之间有什么区别和联系吧!集线器的工作原理很简单,以图2为例,图中是一个具备8个端口的集线器,共连接了8台电脑。

集线器处于网络的“中心”,通过集线器对信号进行转发,8台电脑之间可以互连互通。

具体通信过程是这样的:假如计算机1要将一条信息发送给计算机8,当计算机1的网卡将信息通过双绞线送到集线器上时,集线器并不会直接将信息送给计算机8,它会将信息进行“广播”--将信息同时发送给8个端口,当8个端口上的计算机接收到这条广播信息时,会对信息进行检查,如果发现该信息是发给自己的,则接收,否则不予理睬。

由于该信息是计算机1发给计算机8的,因此最终计算机8会接收该信息,而其它7台电脑看完信息后,会因为信息不是自己的而不接收该信息。

3.集线器的特点1)共享带宽集线器的带宽是指它通信时能够达到的最大速度。

目前市面上用于中小型局域网的集线器主要有10Mbps、100Mbps和10/100Mbps自适应三种。

10Mb带宽的集线器的传输速度最大为10Mbps,即使与它连接的计算机使用的是100Mbps网卡,在传输数据时速度仍然只有10Mbps。

10/100Mbps自适应集线器能够根据与端口相连的网卡速度自动调整带宽,当与10Mbps的网卡相连时,其带宽为10Mb;与100Mbps的网卡相连时,其带宽为100Mb,因此这种集线器也叫做“双速集线器”。

集线器是一种“共享”设备,集线器本身不能识别目的地址,当同一局域网内的A主机给B 主机传输数据时,数据包在以集线器为架构的网络上是以广播方式传输的,由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。

由于集线器在一个时钟周期中只能传输一组信息,如果一台集线器连接的机器数目较多,并且多台机器经常需要同时通信时,将导致集线器的工作效率很差,如发生信息堵塞、碰撞等。

为什么会这样呢?打给比方,以图2为例,当计算机1正在通过集线器发信息给计算机8时,如果此时计算机2也想通过集线器将信息发给计算机7,当它试图与集线器联系时,却发现集线器正在忙计算机1的事情,于是计算机2便会“带”着数据站在集线器的面前等待,并时时要求集线器停下计算机1的活来帮自己干。

如果计算机2成功地将集线器“抢”过来了(由于集线器是“共享”的,因此很容易抢到手),此时正处于传输状态的计算机1的数据便会停止,于是计算机1也会去“抢”集线器……可见,集线器上每个端口的真实速度除了与集线器的带宽有关外,与同时工作的设备数量也有关。

比如说一个带宽为10Mb的集线器上连接了8台计算机,当这8台计算机同时工作时,则每台计算机真正所拥有的带宽是10/8=1.25Mb!2 半双工先说说全双工:两台设备在发送和接收数据时,通信双方都能在同一时刻进行发送或接收操作,这样的传送方式就是全双工。

而处于半双工传送方式的设备,当其中一台设备在发送数据时,另一台只能接收,而不能同时将自己的数据发送出去。

由于集线器采取的是“广播”传输信息的方式,因此集线器传送数据时只能工作在半双工状态下,比如说计算机1与计算机8需要相互传送一些数据,当计算机1在发送数据时,计算机8只能接收计算机1发过来的数据,只有等计算机1停止发送并做好了接收准备,它才能将自己的信息发送给计算机1或其它计算机。

二、交换机1.什么是交换机交换机也叫交换式集线器,它通过对信息进行重新生成,并经过内部处理后转发至指定端口,具备自动寻址能力和交换作用,由于交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了和其他端口发生碰撞。

广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

2.交换机的工作原理在计算机网络系统中,交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。

集线器是采用共享工作模式的代表,如果把集线器比作一个邮递员,那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”--要他去送信,他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人,只会拿着信分发给所有的人,然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员--交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。

交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,当控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC (网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。

目的MAC若不存在,交换机才广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部地址表中。

可见,交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时,会根据上面的地址信息,以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。

万一收信人的地址不在“户口簿”上,交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人,然后从中找到收信人。

而找到收信人之后,交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上,这样以后再为该客户服务时,就可以迅速将信件送达了。

3.交换机的性能特点1)独享带宽由于交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地,因此它不会像集线器那样在传输数据时“打扰”那些非收信人。

这样一来,交换机在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。

并且每个端口都可视为是独立的网段,相互通信的双方独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。

比如说,当A主机向D主机发送数据时,B主机可同时向C主机发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽--假设此时它们使用的是10Mb的交换机,那么该交换机此时的总流通量就等于2×10Mb=20Mb。

2)全双工当交换机上的两个端口在通信时,由于它们之间的通道是相对独立的,因此它们可以实现全双工通信。

三、集线器与交换机的区别从两者的工作原理来看,交换机和集线器是有很大差别的。

首先,从OSI体系结构来看,集线器属于OSI的第一层物理层设备,而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。

其次,从工作方式来看,集线器采用一种“广播”模式,因此很容易产生“广播风暴”,当网络规模较大时性能会受到很大的影响。

而当交换机工作的时候,只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口,因此交换机能够在一定程度上隔离冲突域和有效抑制“广播风暴”的产生。

另外,从带宽来看,集线器不管有多少个端口,所有端口都是共享一条带宽,在同一时刻只能有两个端口传送数据,其他端口只能等待,同时集线器只能工作在半双工模式下;而对于交换机而言,每个端口都有一条独占的带宽,当两个端口工作时并不影响其他端口的工作,同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。

如果用最简单的语言叙述交换机与集线器的区别,那就应该是智能与非智能的区别。

集线器说白了只是连接多个计算机的网络设备,它只能起到信号放大和传输的作用,不能对信号中的碎片进行处理,所以在传输过程中容易出错。

而交换机则可以看作为是一种智能型的集线器,它除了拥有集线器的所有特性外,还具有自动寻址、交换、处理的功能。

并且在数据传递过程中,发送端与接受端独立工作,不与其它端口发生关系,从而达到防止数据丢失和提高吞吐量的目的。

一、不同用户需求推荐1.普通家庭用户一般一个家庭的电脑数量有限,而组网的目的一般是为了实现共享上网、玩网络游戏等。

由于电脑数量少,对带宽的要求不高,因此选择一个端口数少于8个,10Mbps带宽的集线器比较合适,目前这类产品很多,价格也非常便宜,一般在80~100元之间。

集线器的特点是价格便宜,但由于采用“共享带宽”的工作模式,因此集线器只适合那些对价格敏感、网络规模不大且数据传输量不大的用户使用。

2.学生宿舍对于学生宿舍而言,一般电脑数量比较多,再加上宿舍与宿舍之间比较近,组网非常方便。

学生一般比较喜欢通过组网来实现共享上网、联网游戏、视频欣赏等,因此对带宽的要求相对较高,再加上学生作息时间都差不多,往往许多电脑会同时上网,所以最佳选择是使用交换机。

交换机独享带宽的工作模式,能够满足学生对高带宽的要求,同时也可以避免许多机器同时通信所带来的网路堵塞问题。

考虑到学生的经济承受能力不高,可以选择国内厂商出品的中低端10/100Mbps自适应桌面交换机,端口数要根据联网的电脑数目进行考虑,不过最好是选择16口的价廉物美的主流产品,目前这类中低端产品的价格大都在700元以下,对于学生来说也还可以承受。

如果端口数不够的话,可以采取级联的方式解决。

当然,上面我们是针对一些对网络速度要求较高的学生宿舍而言的,如果联网的电脑不是很多(少于10台),并且只想共享上网或玩一些对网速要求不高的游戏的话,则也可以考虑使用10Mbps的集线器,但不推荐使用10/100Mbps自适应的集线器。

如果要求高一点的话,可以到市场上找找那些迷你型的10Mbps交换机,这类产品一般端口数少,而且售价也很便宜,一般在200元左右。

3.中小型办公网络对于中小型的办公网络而言,如果考虑性能、稳定性及以后的扩展性,最好选择10/100Mbps自适应交换机来构建局域网,如果是小型的办公网络,也可以考虑集线器。

如今办公室一般都需要共享上网,而目前使用最多的就是共享ADSL上网。

对于中小型办公网络而言,由于一般不会配备专业的服务器,因此要共享上网的话,可以通过配置一台ADSL路由器来解决共享问题,这样可以省去一台代理服务器。

目前这类ADSL路由器价格比较便宜,且可供选择的产品很多。

二、集线器的选购标准1.注意带宽标准根据带宽的不同,目前市面上用于局域网(一般是指小型局域网)的HUB可分为10Mbps、100Mbps和10/100Mbps 自适应三种。

选择哪种集线器主要取决于三个因素:a.上连设备带宽:如果上连设备支持IEEE802.3U,自然可购买100Mbps集线器,否则只有选择10Mbps 的了;b.站点数:由于连在集线器上的所有电脑均争用同一个上行总线,处于同一冲突域内,所以如果电脑数目较多,最好选择带宽高的;c.应用需求。

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