第九讲 交换式以太网与ip路由器技术

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1、第六章交换式以太网与IP路由器技术1第六章交换式以太网与IP路由技术6.1交换式以太网6.2TCP/IP协议6.3路由器实现技术26.1交换式以太网为了解决微机互连问题，20世纪70年代末产生局域网技术，网络形式有以太网，令牌环网，令牌总线网，现在局域网基本上为以太网结构。传统以太网使用广播式共享信道传输数据，每台微机都有一个MAC地址，发送的帧头部包含目的地址，同一网上各台微机都可接收，但目的地址与本机不符时微机将不理会该帧，相符合者才会接收该帧。3早期以太网结构及工作原理多台计算机使用T型头连

2、接在一根同轴上，任一时刻只能一台机器发送数据。为解决多台计算机同抢信道问题，CSMA/CD协议规定每台发数据前先侦听信道，空闲则发数据，若忙则等待，直到空闲才可发送数据。这种早期结构容易因电气原因发生故障，随后发展了称作集线器(Hub)的设备，并采用双绞线与之相连的星型结构来模拟总线网络的行为。4交换式以太网传统以太网缺点，性能较差，吞吐量受总线容量限制，计算机越多性能会急剧下降。以太网交换机，是一个多端口透明网桥，能理解以太网帧和对帧进行存储转发，可保持以太网拓扑不变情况下代替集线器工作。以太网交换

3、机工作原理，交换机收到以太网帧后先缓存，依目的地址查表确定从哪个端口转发，转发时仍执行CSMA/CD协议。当冲突域只有两个设备时，也可使用全双工模式收/发数据。5交换式以太网以太网基于广播介质语义，无论集线器还是交换机都如此，交换机端口没有地址，通过学习来掌握各计算机的地址。帧转发操作，从端口p收到帧，以目的地址d查表找到转发端口q，若q=p则丢弃此帧，否则转发到端口q。如果为广播帧则转发到除p外所有端口。地址学习，通过识别从p端口收到帧的源地址s了解到可经p端口转发到s的帧，若未登记则将该地址记录于

4、转发表中。6交换式以太网以太网交换机为了适应计算机连接端口变换问题，规定转发表项寿命，删除到期表项，再通过学习来重新置入。以太网交换机可以按目的地址转发帧，也可以对所有计算机转发广播帧，但保证任何时候都不会将帧从入端口重发出去。多台交换机互联可组成更大的以太网，此时交换机执行“支撑树”算法，保证当前网络是一个没有环的以太网，确保地址学习机制的正确性。7典型以太网交换机结构交换芯片包含MAC层功能，完成帧的透明转发、地址学习，以及缓存管理、生成树等功能。缓存由RAM构成。MCU实现管理面功能，如支持网管

5、协议SNMP，提供命令行或Web管理界面。PHY实现以太网物理层功能，EEPROM存储协议程序和一些配置数据。8第六章交换式以太网与IP路由技术6.1交换式以太网6.2TCP/IP协议6.3路由器实现技术96.2TCP/IP协议TCP/IP协议不指定传输技术，可在任何网络上运行。网际互连层(IP层)完成在各种网络之上构成一个虚拟网络。106.2.1异构网络互联原理计算机之间通信也像人类语言交流一样，不同计算机网络使用不同语言及协议，但核心表达相同的语义。人类要完成相互间交流，利用介于二者之间的翻译完

6、成相互转换，翻译人员相当于计算机网络中的路由器，使得运行于不同网络的计算机可互联互通。116.2.1异构网络互联原理126.2.1异构网络互联原理136.2.1异构网络互联原理146.2.2IP协议IP协议采用无连接方式在虚拟网中进行分组转发，不保证传输的可靠性和服务质量。IP数据报由报头和数据组成，报头包括20字节固定段和任选变长段，报文总长不超过65536字节。IP层特点：(1)提供无连接的数据报传输机制；(2)协议非常简单，不保证传输可靠性；(3)IP协议是一个点到点通信协议。156.2.2IP

7、协议服务类型表示想要的低延迟、高吞吐、高可靠性、最低代价、常规/加急传送等。标识为报文的序列号，用来识别重复报文。标志和段偏移量唯一标识大报文分片，标志说明数据属于哪个报文，段偏移量说明起始位置。生存时间表示报文在网络中最多可经历多少次转发，为0时丢弃报文。常值为64，最大255。166.2.2IP协议协议字段说明数据部分使用什么协议，如TCP、UDP等。报头校验和检查报头在传输过程中的受损情况，若有错则丢弃该报文。源目的IP地址为源和目的主机地址，路由器用它们来选择最佳路径及自学习更新路由表。任选项

8、存放安全保密、报文经历、错误报告调试、时戳等信息。填充域用来补齐32bit。176.2.2IP协议五类地址，A类127个网络，每网络可有1600多万台主机；B类16000多网络，每网可有65000台主机；C类200多万个网络，每254台主机；D类为组播地址，E类保留为实验使用。在A、B、C类网络中，主机号为0代表网络地址，主机号为全1代表广播地址。18IP地址的点分码表示19IP地址的掩码操作IPv4对网络地址的划分不能适应各种大小需求的网络配置，利用子