网桥 顺序 B2 的自 1 学习 表 2
PORT1 MAC1
PORT2
PORT3
帧扩散、帧丢弃、帧发到指定 PORT、其他 帧扩散
MAC4
帧发到指定PORT
3
• 接着，网桥B1从它的#2端口收下网桥B2转发而来的帧。网桥B1查其 自学习表可知，刚收下的帧应从#1端口转发出去。同时将源MAC地 址MAC4写到网桥B1的中，如表4所示。
交换机的地址学习能力
• 计算机打开电源后,安装在该系统中的网卡会定期发出空闲包或信号, 交换机即可据此得知它的存在以及其 MAC 地址,这就是所谓自动地址 学习. • 要注意交换机档次越低,交换机的缓存就越小,也就是说为保存 MAC 地 址所准备的空间也就越小,对应的就是它能记住的 MAC 地址数也就越 少. • 通常一台交换机都具有 1024 个 MAC 地址记忆空间,都能满足实际需 求.
• 交换机的主要功能 – 在发送节点和接收节点之间建立一条虚连接 – 转发数据帧 – 建立并维护交换表
• 交换机的主要特性 – 局域网交换技术操作在OSI的第二层 – 根据MAC地址进行帧转发、帧过滤 – 每个交换机端口独占带宽 系统带宽为端口带宽 × n (端口个数） – 内部可同时存在多个通信通道
• 全双工“(Full Duplex)状态:即可以同时接收和发送数据,数据流是双 向的 。 • 半双工:在任一时刻只能有一个方向的数据流,即处于"半双工"(Half Duplex)模式,
交换机的工作特点
拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵 所有的端口都挂接在这条背板总线上 控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址 对照表以确定目的MAC地址的网卡（NIC）挂接在哪个端 口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口
B F0/1 F0/2 F0/3 F0/4
0260.8c01.3333
C
0260.8c01.2222
D
0260.8c01.4444
交换机初始化时MAC地址表是空的。
交换机MAC地址表学习（二）
MAC 地址表
F0/1: 0260.8c01.1111
A
0260.8c01.1111
B F0/1 F0/3
丢弃这个数据帧而不能够收下来。

只有 D 接受 B 发送的数据 发送数据
C 不接受
D
接受
E 不接受
网络互连
工作原理:广播 共享
从一个端口接收到一个数据幀后，便把从端口接收到的所有 二进制位信号，无选择的进行放大再生，并把放大后的信号， 通过广播的方式向其他所有端口分发出去。
HUB
HUB
A
B
C
D
A
B
C
D
网络互连
集线器的特性
集线器工作在OSI参考模型的第1层，即物理层。 集线器是一种共享型设备，所有连在集线器上的站点共享一条传输通 道，共享带宽。 集线器采用半双工（Half Duplex）通信方式 存在争用信道的问题。以太网集线器使用CSMA/CD介质访问控制方法 来控制信道的分配
网络互连设备的基本工作原理 及配置
网络互连

要求掌握各个层次的网络互连设备，熟悉他们的功能与特性，以 及它们之间的区别，能够按实际需求使用这些设备，特别重点掌握路由器和交换 机设备
• 网络互连设备
物理层 数据链路层 网络层 传输层-应用层 中继器（Repeater）、HUB 网桥、交换机、网卡 路由器（Router） 网关(Gateway）
怎么协调不同工作站顺利发送数据呢?
CSMA/CD工作原理
CSMA/CD 多点接入 载波监听
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 载波监听多点接入/碰撞检测 许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上， 是总线型网络。 是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上 是否有其他计算机在发送数据；如果有，则暂时不 要发送数据，以免发生碰撞。 就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大 小，由信号电压摆动值的大小来判断是否发生了碰 撞。正常发送时，计算机发送的数据都是使用曼彻 斯特编码的信号；发生碰撞时，信号会产生严重的 失真。一旦发生碰撞，就立即停止发送。
网桥B1 顺序 的自学 习表 PORT1 PORT2 PORT3 帧扩散、帧 丢弃、帧发 到指定 PORT、其 他 帧扩散
1 2
MAC1
3
•
② 接着，网桥B2从它的#1端口收下网桥B1转发而来的帧。由于
B2的自学习表也为空，于是它采用广播方式扩散到除入端口 （这里是#1端口）外的所有其它端口（这里是#2端口和#3端 口）。同时将源MAC地址MAC1写到网桥B2的中，如表2所示。
用网桥互连起来的网络是一个单个的逻辑网
网桥的主要作用
将两个以上局域网（物理网络）互连为一个逻辑网络 扩大网络覆盖的地理范围，实现更大范围的局域网互连。 隔离一个物理网段的故障，提高了网络的可靠性。
根据MAC地址对数据帧进行过滤
局域网交换机（LAN Switch） 局域网交换机（LAN Switch） 1.交换机工作的逻辑机理
思考
1.集线器能不能够无限制的级连?将会出现什么问题? 在共享式网络中，随着用户数量的增加，每用户所使用的 平均带宽减小，网络冲突加剧，网络带宽利用率下降。
10 base-T网络中的5-4-3原则:指的是“5-4-3规则”，是指 在10M以太网中中，网络总长度不得超过5个区段，4台网 络延长设备，且5个区段中只有3个区段可接网络设备
F0/2
F0/4
D
0260.8c01.4444
• 未知单播帧，广播帧：
– 执行广播操作Flooding(泛洪)
交换机帧转发原理
• 如果数据帧的目的地址在交换机的地址表中，那么就根据地址表转发 到相应的端口；
• 如果数据帧的目的地址与数据帧的源地址在一个网段上，它就会丢弃 这个数据帧，交换也就不会发生。
交换机工作方式
从一个端口发过来的数据,其中会含有目的地的 MAC 地址,交换机在 保存在自己缓存中的 MAC 地址表里寻找与这个数据包中包含的目的 MAC 地址对应的节点,找到以后,便在这两个节点间架起了一条临时性 的专用数据传输通道。
• 建立虚连接通道 这两个节点便可以不受干扰地进行通信了.在源端口和目的端口直接 建立虚连接通道
0260.8c01.3333
C
0260.8c01.2222
F0/2
F0/4
D
0260.8c01.4444
主机之间互相发送数据，交换机会学习数据帧的源MAC地址。
交换机帧转发原理
• 局域网交换机根据数据帧的MAC（Media Access Control）地址（即 物理地址）进行数据帧的转发操作。
• 交换机转发数据帧时，遵循以下规则：如果数据帧的目的MAC地址是 广播地址或者组播地址，则向局域网交换机所有端口转发（除数据帧 来的端口）；如果数据帧的目的地址是单播地址，但是这个地址并不 在交换机的地址表中，那么也会向所有的端口转发（除数据帧来的端 口）；
• 地址转发表设定了一个自动老化时间(Auto-aging),若某 MAC 地址在 一定时间内(默认为 300 秒)不再出现,那么,交换机将自动把该 MAC 地 址从地 址表中清除.当下一次该 MAC 地址重新出现时,将会被当作新 地址处理.
交换机MAC地址表学习（一）
MAC 地址表
A
0260.8c01.1111

摆脱了CSMA/CD的约束 同时存在多个数据通道 是一个受控制的多端口开关矩阵
5 4 3 2 1

X X X X
X X X X
X X X X
X
1
X X X
X X X X
2 3 4 5
控制逻辑
交换机的结构与工作过程
图 交换机的结构与工作过程
交
换
技
术
• 交换机进行数据交换解决了集线器那种共享单车道容易出现"塞车"现 象.在交换机技术上把这种 "独享"道宽(网络上称之为"带宽")情况称之 为"交换",这种网络环境称为"交换式网络",交换式网络必须采用交换机 (Switch) 来实现.
网桥 B2的 自学 习表 顺序 1 2 帧扩散、帧丢弃、帧发到指定 PORT、其他 帧扩散
PORT1 MAC1
PORT2
PORT3
3
• SYS4向SYS1发送数据帧，帧的目的MAC地址=MAC1，源MAC地址 =MAC4。这时，网桥B2从#2端口收下该帧。网桥B2查其自学习表可 知，刚收下的帧应从#1端口转发出去。同时将源MAC地址MAC4写到 网桥B2的中
网桥 B1的 自学 习表
顺序 1 2 3
PORT1 MAC1
PORT2
PORT3
帧扩散、帧丢弃、帧发到指定 PORT、其他 帧扩散
MAC4
帧发到指定PORT
网桥
• 2.网桥的特性
工作在数据链路层 是一种存储转发设备 支持任何网络层及高层协议 根据MAC地址过滤数据 不能隔离广播信息 能互连不同的网络
碰撞检测
CSMA/CD的广播方式发送

总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收
这个数据帧。

其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就
具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
• 地址学习：学习地址时，交换机要记录两件事： ①记录地址本身和入站端口号码 ②将MAC地址的寿命清0；表中的地址寿命每秒加1，所寿命达到一 个特定值，对应的MAC地址表项就会被删除掉。这个过程叫老化。