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  • 2017.3.16下午

    网桥与转发器和以太交换机

    网桥的每个端口与一个网段相连,网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当收到一个帧时,就先暂存在其缓冲中。若此帧未出现差错,且欲发往的目的站MAC地址属于另一网段,则通过查找站表,将收到的帧送往对应的端口转发出去。若该帧出现差错,则丢弃此帧。网桥过滤了通信量,扩大了物理范围,提高了可靠性,可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网。但同时也增加了时延,对用户太多和通信量太大的局域网不适合。
    网桥与转发器不同,(1)网桥工作在数据链路层,而转发器工作在物理层;(2)网桥不像转发器转发所有的帧,而是只转发未出现差错,且目的站属于另一网络的帧或广播帧;(3)转发器转发一帧时不用检测传输媒体,而网桥在转发一帧前必须执行CSMA/CD算法;(4)网桥和转发器都有扩展局域网的作用,但网桥还能提高局域网的效率并连接不同MAC子层和不同速率局域网的作用。
    以太网交换机通常有十几个端口,而网桥一般只有2-4个端口;它们都工作在数据链路层;网桥的端口一般连接到局域网,而以太网的每个接口都直接与主机相连,交换机允许多对计算机间能同时通信,而网桥允许每个网段上的计算机同时通信。所以实质上以太网交换机是一个多端口的网桥,连到交换机上的每台计算机就像连到网桥的一个局域网段上。网桥采用存储转发方式进行转发,而以太网交换机还可采用直通方式转发。以太网交换机采用了专用的交换机构芯片,转发速度比网桥快。

    交换机的工作原理:

    ·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射,并将其写入MAC地址表中。

    ·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较,以决定由哪个端口进行转发。

    ·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪(flood)。

    ·广播帧和组播帧向所有的端口转发。

    交换机的三个主要功能:

    ·学习:以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址,并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

    ·转发/过滤:当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时,它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。

    ·消除回路:当交换机包括一个冗余回路时,以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生,同时允许存在后备路径。

    交换机的工作特性:

    ·交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。

    ·交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内,也就是说,交换机不隔绝广播(唯一的例外是在配有VLAN的环境中)。

    ·交换机依据帧头的信息进行转发,因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备

    帧结构

     

    MAC协议

    该协议位于OSI七层协议中数据链路层,数据链路层分为上层LLC(逻辑链路控制),和下层的MAC(媒体访问控制),MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。在发送数据的时候,MAC协议可以事先判断是否可以发送数据,如果可以发送将给数据加上一些控制信息,最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层;在接收数据的时候,MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误,如果没有错误,则去掉控制信息发送至LLC(逻辑链路控制)层。 

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