第二节 构建办公网络(1)

第二节构建办公网络（1）CSMA/CD集线器工作原理交换机工作原理交换机的组成课程议题一CSMA/CD一、以太网络通讯规则CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）以太网原理：竞争机制CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）计算机发送数据前先侦听链路，若空闲则发送，若被占用则等待一个随机时间再试。若两台计算机同时发送数据，都发送监听包侦听网络，两个监听包在网络上产生碰撞，双方均放弃发送，各自等待一个随机时间再试。当在通讯量少时（40%），有很高的效率；当在通讯量大时，效率很低，造成所谓的广播风暴，容易发生阻塞甚至瘫痪。Collisiondetected课程议题二集线器工作原理集线器工作原理中继器：工作在物理层，主要功能是放大信号，用于网络距离延长。集线器（多端口的中继器）：工作在物理层，按比特传递信息,完成信号的整形、放大和复制功能，以此来延长网络的长度。用于实现网络的星型连接。普通的HUB仅简单的将一个端口送来的数据包，机械的传送到其他端口，工作方式仍然是广播式发送。共享式以太网听当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PCA要先听HUB的链路上是否有数据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包发出.这样的做法是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数据包之前先进行冲突检测的方法,那么我们称为CSMA/CD.PCAPCBPCCPCD空闲数据听数据现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空闲的.那么两人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACKOFF动作.随机的生成一个秒数,再发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么再次BACKOFF,BACKOFF一共可进行15次.PCAPCBPCCPCD冲突听数据随机秒数共享式以太网冲突域什么是冲突域：P39所有用户共享10M带宽（假如HUB有10个端口，那么每个端口平均带宽是多少？）任何用户发送数据时，所有用户都可以接收到（安全吗？）在某一时刻只允许一个用户传输数据（其它用户呢？）集线器特点课程议题三交换机工作原理数据链路层设备—以太网交换机特点以太网交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的网络产品。二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，而不是广播。交换机基本原理P42交换机基本功能地址学习帧的转发和过滤环路避免交换机MAC地址表学习（一）MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444F0/1F0/3F0/2F0/4ACBD交换机初始化时MAC地址表是空的。交换式局域网交换机MAC地址表学习（二）MAC地址表0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444F0/1:0260.8c01.1111F0/1F0/3F0/2F0/4ACBD主机之间互相发送数据，交换机会学习数据帧的源MAC地址。A→B交换机会学习到A的MAC地址交换机帧转发原理（一）A→CF0/1:0260.8c01.1111F0/2:0260.8c01.2222F0/3:0260.8c01.3333F0/4:0260.8c01.44440260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444XXMAC地址表F0/1F0/3F0/2F0/4ACBD交换机帧转发原理（二）D广播0260.8c01.11110260.8c01.22220260.8c01.33330260.8c01.4444F0/1F0/3F0/2F0/4F0/1:0260.8c01.1111F0/2:0260.8c01.2222F0/3:0260.8c01.3333F0/4:0260.8c01.4444MAC地址表ACBD冲突域与广播域1234四个冲突域、一个广播域环路避免转发方式交换机的三种转发方式直通式存储转发式无碎片直通式（更高级的直通式转发）直通式直通式（CutThrough）方式处理过程在输入端口检测到一个数据包后，只检查其包头，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口．这样就完成了交换。因为它只检查数据包的包头（通常只检查14个字节）。Cut存储转发式存储转发（StoreandForward）处理过程是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，在这种工作方式下．交换机的控制器先缓存输入到端口的数据包，然后进行CRC校验，滤掉不正确的帧，确认包正确后，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口。无碎片直通式无碎片直通（FragmentFreeThrough）过程是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案，它检查数据包的长度是否够64Bytes（512bit）如果小于64Bytes，说明该包是碎片（即在信息发送过程中由于冲突而产生的残缺不全的帧），则丢弃该包，如果大于64Bytes，则发送该包。该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。课程议题四交换机的组成交换机的组成交换机相当于是一台特殊的计算机，同样有CPU、存储介质和操作系统，只不过这些都与PC机有些差别而已。交换机也由硬件和软件两部分组成。软件部分主要是IOS操作系统，硬件主要包含CPU、端口和存储介质。交换机的端口主要有以太网端口（Ethernet）、快速以太网端口（FastEthernet）、吉比特以太网端口（GigabitEthernet）和控制台端口。存储介质主要有ROM（Read-OnlyMemory，只读储存设备）、FLASH（闪存）、NVRAM（非易失性随机存储器）和DRAM（动态随机存储器）。交换机的存储介质ROM相当于PC机的BIOS，交换机加电启动时，将首先运行ROM中的程序，以实现对交换机硬件的自检并引导启动IOS。该存储器在系统掉电时程序不会丢失。FLASH是一种可擦写、可编程的ROM，FLASH包含IOS及微代码。FLASH相当于PC机的硬盘，但速度要快得多，可通过写入新版本的IOS来实现对交换机的升级。FLASH中的程序，在掉电时不会丢失。NVRAM用于存贮交换机的配置文件，该存储器中的内容在系统掉电时也不会丢失。DRAM是一种可读写存储器，相当于PC机的内存，其内容在系统掉电时将完全丢失。交换机的启动过程交换机加电后，即开始了启动过程，首先运行ROM中的自检程序，对系统进行自检，然后引导运行FLASH中的IOS，并在NVRAM中寻找交换机的配置，然后将其装入DRAＭ中运行，其启动过程将在终端屏幕上显示。