計算機網路基礎 資料鏈路相關技術(下)

2021-10-10 13:51:17 字數 2618 閱讀 3346

本篇總結自《**tcp/ip》

在使用同軸電纜的乙太網等介質共享型網路中,同一時間只能有一台主機傳送資料。當聯網的主機數量增加時,通訊效能會明顯下降。若將集線器或集中器等裝置以星型連線,就出現了一款新的網路裝置——交換集線器這是一種將非介質共享型網路中所使用的交換機用在乙太網中的技術,交換集線器也叫做乙太網交換機

乙太網交換機就是持有多個埠的網橋。他們根據資料鏈路層中每個幀的目標mac位址,決定從哪個網路介面傳送資料。這時所參考的,用以記錄傳送介面的表叫做**表。

這種**表的內容不需要使用者在每個終端或交換機上手工設定,而是可以自動生成。資料鏈路層的每個通過點在接到包時。會從中將源mac位址以及曾經接收該位址傳送的資料報的介面作為對應關係記錄到**表中。以某個mac位址作為源位址的包由某一介面接收,是指上可以理解為該mac位址就是該介面的目標,因此也可以說,以該mac位址作為目標位址的包,經由該介面送出即可。這一過程也叫自學過程

由於mac位址沒有層次性,**表中的入口個數與整個資料鏈路中所有網路裝置的數量有關。當裝置數量增加時,**表也會隨之變大,檢索**表所用的時間也就越來越長。當連線多個終端時,有必要將網路分成多個資料鏈路,採用類似於網路層的ip位址一樣對位址進行分層管理。

交換機**方式:

儲存**

儲存**方式檢查乙太網資料幀末尾的fcs位後再進行**。因此,可以避免傳送由於衝突而被破會的幀或雜訊導致的錯誤幀

直通**

直通**方式中不需要將整個幀全部接收下來以後再進行**。只需要得知目標位址即可**。因此它具有延遲較短的優勢。但同時也不可避免地有傳送錯誤幀的可能性。

通過網橋連線網路時,一旦出現環路該如何處理?

這與網路的拓撲結構和所使用的網橋種類有直接關係。最壞的情況下,資料幀會在環路中被一而再再而三地持續**。而一旦這種資料幀越積越多將會導致網路癱瘓。

為此,有必要解決網路中的環路問題。具體有生成樹源路由兩種方式。如果使用具有這些功能的網橋。那麼即使構建了乙個帶有環路的網路,也不會造成那麼嚴重的問題,只要搭建合適的環路,就能分散網路流量,在發生某一處路由故障時選擇繞行,就可以提高容災能力

該方法由ieee802.1d定義,每個網橋必須在每1~10秒內相互轉換bpdu(bridge protocol data unit)包,從而判斷哪些埠使用哪些不使用,以便消除環路,一旦發生故障,則自動切換通訊線路,利用哪些沒有被使用的埠進行傳輸。

例如:以某乙個網橋為構造樹的根(root),並對每個埠設定權重,這一權重可以和由網路管理員適當地設定,指定優先使用哪些埠以及發生為題時該使用哪些埠。

生成樹法其實與計算機和路由器的功能沒有關係,但是只要有生成樹的功能就足以消除環路

ieee802.1d所定義的生成樹方法有乙個弊端,就是在發生故障切換網路時需要幾十秒的時間。為了解決這個用時過長的問題,在ieee802.1w中定義了乙個叫rstp(rapit spanning tree protocol)的方法,該方法能將發生問題時的恢復時間縮短到幾秒以內。

源路由法最早由ibm提出,以解決令牌環的問題,該方法可以判斷傳送資料的源位址是用過哪個網橋實現傳輸的,並將幀寫入rif(roting information field)。網橋則根據這個rif資訊傳送幀到目標位址。因此,即使網橋**現了環路,資料幀也不會重複**,可成功地傳送給目標位址。在這種機制中傳送端本身必須具備源路由的功能

進行網路管理的時候,時常會遇到分散網路負載,變換部署網路裝置的位置等情況。而有時管理員在做這些操作時,不得不修改網路的拓撲結構,這也就意味著必須進行硬體線路的改造,然而如果採用帶有vlan技術的網橋,就不用實際修改網路佈線,只需要修改網路的結構即可。vlan技術附加到網橋/2層交換機上,就可以切斷所有vlan之間的通訊,因此,相比一般的網橋/2層交換機,vlan可以過濾多餘的包,提高網路的承載效率。

那麼vlan究竟是什麼?

該交換機按照其埠區分了多個網段,從而區分了廣播資料傳播的範圍,減少了網路負載並提高了網路的安全性 。然而異構的兩個網段之間,就需要利用具有路由功能的交換機(如3層交換機),或在各段中通過路由器的連線才能通訊。

對這種vlan進行了拓展,又定義ieee802.1q的標準(也叫tac vlan),該標準允許包含跨域異構交換機的網段。tag vlan中對每個網段都用乙個vlan id的標籤進行唯一標識。在交換機中傳輸幀時,在乙太網首部加入這個vid標籤,根據這個值決定將資料幀傳送到哪個網段。

隨著vlan技術的應用,不必再重新修改佈線,只要修改網段即可。當然有時物理網路結構與邏輯網路機構也可能出現不一致的情況,導致不易管理。為此,應該加強對網段構成及網路執行 等的管理。

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