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四、交换式局域网与虚拟局域网
1.交换式局域网的基本结构(交换式局域网的核心设备是局域网交换机。交换机需要建立“端口号/MAC地址映射表”，利用“地质学习”的方法来动态建立和维护 “端口号/MAC地址映射表”。)
(1)交换机的基本概念。交换机可以有多个端口，每个端口可以连接一个结点，也可连接共享介质的集线器(HUB);实现多个端口的并发连接和多个节点的并发传输。交换机通常针对某种局域网设计，交换式局域网的核心设备是局域网交换机。
(2)交换机的特点：低交换延迟,支持不同传输速率和工作模式(交换机端口支持不同的传输速率—半双工和全双工模式，交换机可完成不同端口速率之间转换)，支持虚拟局域网服务(交换式局域网是虚拟局域网的基础)。
2.局域网交换机的工作原理
交换机需要建立“端口号/MAC地址映射表”，利用“地质学习”的方法来动态建立和维护 “端口号/MAC地址映射表”。
3.交换机的帧转发方式
以太网交换机的帧转发方式包含3类：直接交换方式、存储转发交换方式、改进的直接交换方式
• 直接交换方式
交换机只要接收帧并检测目的地址，就立即将该帧转发出去，不用判断是否出错。帧出错检测由结点完成。优点：交换延迟短;缺点：缺乏检错，不支持不同速率端口之间的帧转发。
• 存储转发交换方式
交换机需要完整接收帧并进行差错检测。优点：具有差错检测能力，并支持不同速率端口间的帧转发;缺点：交换延迟将会延长。
• 改进的直接交换方式
结合上述两种方式，接收到前64B后，判断帧头是否正确，正确转发。对短帧而言，交换延迟同直通交换延迟;对长帧而言，因为只对帧头(地址和控制字段)检测，交换延迟将会减少。
4.虚拟局域网的工作原理
(1)虚拟网络概念：建立在交换机技术基础上，将局域网上的结点按工作性质与需要划分成若干个“逻辑工作组”，一个逻辑工作组就是一个虚拟网络。
虚拟网络以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理，工作组的结点不受物理位置的限制(相同工作组的结点不一定在相同的物理网段上，只要能够通过交换机互联)。从一个工作组到另一个工作组时，只要通过软件设定，无需改变结点在网络中的物理位置。
(2)组网方法：(4种)
A.利用交换机端口号定义虚拟局域网：逻辑上将交换机端口划分为不同的虚拟子网，当某一端口属于一个虚拟网时，就不能属于另外一个虚拟子网。缺点：当将结点从一个端口转移到另一个端口时，管理者需要重新配置虚拟网成员。
B.用MAC地址定义虚拟网络：利用MAC地址定义虚拟局域网，因为MAC地址是与物理相关的地址，因此称为基于用户的虚拟网;缺点：所有用户初始时必须配置到至少一个虚拟网，初始配置人工完成，随后可自动跟踪用户。
C.用网络层地址定义虚拟网络：利用IP地址定义虚拟网。优点：用户可按协议类型组成虚拟网，可随意移动不需要重新配置。缺点：性能比较差，原因是检查网络层地址比检查MAC地址更费时。
D.用IP广播组的虚拟网络：基于IP广播组动态建立虚拟网。广播包发送时，动态建立虚拟网，广播组中的所有成员属于一个虚拟网。它们只是特定时间内特定广播组成员。优点：可根据服务灵活建立，可跨越路由器与广域网。
5.虚拟局域网优点
(1)方便网络用户管理，减少网络管理开销。通过虚拟局域网的设置可以在调整用户涉及结点位置变化时，不需要重新布线。
(2)提供更好的安全性。针对不同的用户可以设置 不同的权限和要求，虚拟网是一种简单、经济和安全的方法。
(3)改善网络服务质量。虚拟网可以隔离不同的用户组，将同类的用户控制在一个虚拟局域网中，减少广播风暴的危害，有利于改善网络服务质量。
五、无线局域网
1、无线局域网的应用
体现在4个方面：
• 扩充传统局域网：某些特殊环境局域网起不到作用，利用无线解决。
• 建筑物之间的互联：邻近的建筑物之间可采用点到点的无线链路。
• 漫游访问：移动设备与无线集线器之间实现漫游访问。
• 特殊网络Ad hoc：无线自组网采用一种不需要基站的“对等结构”移动通信模式，网络中的所有用户都可能移动，每个系统都具备动态搜索、定位和恢复连接的能力。
2、红外无线局域网
按视距方式传播，发送点必须能直接看到接收点，中间没有阻挡。数据传输技术主要有三种：定向光束红外传输、全方位红外传输与漫反射红外传输。
3、扩频无线局域网
扩频通信是将数据基带信号频谱扩展几倍或几十倍，以牺牲通信宽度为代价达到提高无线通信系统的抗干扰性与安全性。
扩频技术主要有2种：跳频扩频、直接序列扩频。
• 跳频扩频通信
特点：将利用的频带分为多个子频带，子频 带称为信道。
每个信道带宽相同，中心频率有伪随机数发生器的随机数确定，变化频率叫跳跃系列。
发送端和接收端采用相同的跳跃系列。
• 直接序列扩频通信
特点：将发送数据经过伪随机数发生器产生的伪随机码进行异或操作，再将异或操作的结果调制后发送,所有接收结点使用相同频段,发送端与接收端使用相同的伪随机码
4、无线局域网标准IEEE802.11
标准规定物理层定义红外、跳频扩频与直接序列扩频的数据传输。
MAC层分为：分布式协调功能(DCF)和点协调功能子层(PCF)。
MAC层的主要功能是对无线环境的访问控制、提供多个接入点的漫游支持，同时提供数据验证与保密服务。
MAC层支持两种访问方式：无争用服务和争用服务。
无争用服务：系统中存在中心控制结点。中心控制结点的具有 点协调功能。
争用服务：类似以太网的随机争用访问控制方式，称为分布协调功能。
六、局域网互联与网桥的工作原理
物理层互连用中继器，数据链路层互连用网桥，网络层互连用路由器，高层互连用网关。
1、网桥的工作原理(透明网桥与源路由网桥)
当多个局域网互联时需要数据链路层的设备--------网桥。
作用是：数据接收、地址过滤与数据转发的作用。
网桥的特点：
A.互联两个采用不同链路层协议、传输介质与传输速率的网络
B.接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互联网络的通信
C.需要在链路层以上采用相同协议
D.分隔两个网络之间的广播通信，有利于改善网络的性能与安全性
常见的情况下是网桥连接两个局域网。
注意： 来源:考试大网
A.网桥不更改接收帧的内容与格式，要求在MAC子层以上使用相同协议。
B.网桥连接的两个局域网的数据链路层和物理层的协议可不相同
C.衡量网桥性能指标是每秒钟接收与转发的帧数
D.网桥必须具有寻址能力和路由选择能力
2、网桥的路由选择策略
网桥通过路由表来实现不同网段之间的帧转发。网桥的中工作是构建和维护路由表。路由表是用于记录不同结点的物理地址与网桥转发端口的关系。
按路由表建立方法分为两类：透明网桥与源路由网桥。
透明网桥：透明网桥的路由表记录3个信息：站地址、端口与时间。
路由表建立过程：网桥初始连入局域网时，路由表为空;当透明网桥收到一个帧时，它将记录源MAC地址、帧进入网桥的端口号和时间，然后将帧向所有其它端口转发，网桥在转发的过程中，逐渐建立路由表。
源路由网桥：源路由网桥由发送帧的源结点负责路由选择。
路由表过程：为发现合适的路由，源结点以广播方式向目的结点发送一个用于探测的发现帧，发现帧在通过网桥连接的各个局域网中沿着所有可能的路由传送。传送过程中每个发现帧记录路由，到达目的地后，沿着各自的路由返回源结点。源结点从所有路由中选择一个最佳路由。
3、网桥与广播风暴
广播风暴：当网桥的端口—结点地址表中没有结点地址信息时，网桥无法决定从哪个端口转发数据，简单方法是广播传输，但“盲目”广播使无用的通信量剧增，造成“广播风暴”。
网桥工作在链路层，网桥根据源地址与目的地址决定是否将接收和转发数据帧。网桥如果要转发必需存储一张端口—结点地址表。
当结点在表中不存在时，容易形成广播风暴。
4、多端口网桥与第二层交换
以太网交换机通过提供在多个端口之间的并发连接提高局域网性能。
从工作角度看，以太网网桥与以太网交换机都工作在链路层，交换机可以看作是一个多端口的网桥。
网桥一般采用接收、存储、地址过滤与帧转发
交换机完成帧的转发
交换机可以直接与计算机连接
网桥不是直接连接计算机而是连接局域网
由于交换机负责完成帧一级的交换，并工作在链路层，因此又被称为第二层交换机。
目前很多交换机具有网桥和路由器的基本功能。
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