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。