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计算机网络 数据链路层 扩展以太网-集线器和网桥

热度:142   发布时间:2023-09-30 11:37:42.0

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集线器(现在虽然不用但是要知道原理)


  • 传统以太网最初是使用粗同轴电缆,后来演进到使用比较便宜的细同轴电缆,最后发展为使用更便宜和更灵活的双绞线。
  • 1990年IEEE制定出星形以太网10BASE-T的标准802.3i。“10”代表10Mb/s的数据率,BASE表示连接线上的信号是基带信号,T代表双绞线。
  • 10BASE-T以太网的通信距离稍短,每个站到集线器的距离不超过100m。
  • 集线器和网线一样工作在物理层。(信号之间传播,没有存储转发的功能)

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集线器组网也是共享信道,也就是A和B通信,那么会发给所有的这些口。这样有什么不好之处呢?

如果在D上面安装抓包工具,A和B通信的数据包,那么D也能够收到,装上抓包工具之后,网卡变为混杂模式了。只要收到帧,不管目标地址是不是自己,它都捕获。这样其实是不安全的。

集线器连的网有冲突检测,A和B通信的时候,C和D都可以收到这个信号。C和D想通信也不能,必须没有信号了C才能和D通信。

集线器连的网是冲突域。

具有三个接口的集线器


集线器发数据的线和接数据的线它是不同的,现在虽然不用集线器组网了,但是还是需要知道链路上所有的计算机都能够收到信号。 

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计算机数量和距离上扩展


独立的冲突域(每个教室都是一个冲突域,要让每个教室的电脑都可以互相通信怎么办?那么就可以将三个集线器再找一个集线器连起来,这就成为了一种树形结构了,这样就形成了一个大的冲突域了)(教室1中的两台计算机通信,电信号会传给所有的的接口,那么教室2中的计算机就无法通信了,同理教室3)

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可以将多个集线器连接在一起形成一个更大的以太网,这不仅可以扩以太网中计算机的数量,还可以扩展以太网的覆盖范围。使用主干集线器连接教室中集线器,形成一个大的以太网,计算机之间的最大距离可以达到400米。 

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要是两个集线器的距离超过100米,还可以光纤从将两个集线器连接起来,集线器之间通过光纤连接,可以将相距几千米的集线器连接起来,需要通过光电转换器,实现光信号和电信号的相互转换。

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使用网桥优化以太网(降低冲突) 


 将两个交换机连接起来,那么这就实现了一个大的冲突域,任何优化,降低这种冲突呢?

后来就出现了网桥这样的设备,网桥有不同的口,分别连接着不同的集线器网桥设备有MAC地址表,网桥记着计算机的MAC地址在哪个口,这样A和B通信的时候,这个信号也能够到达这个网桥,但是网桥一看目标地址是MB,查看MAC地址表,MB对应E0这个口,这个网桥就不转发,那么D E F是不知道A和B在通信,那么两边局域网的计算机通信就可以同时进行了。

这样以前大的冲突域划分为两个小的冲突域,MAC地址表是动态构造的。计算机网络 数据链路层 扩展以太网-集线器和网桥

A和D通信,这个口先收下这个帧,在查MAC地址表,选择出口 ,在出口的地方还得排队,感觉到有信号还得等待。等待没有信号再传。传完之后还得冲突检测,寻找机会再发。

网桥收到之后找出口,找到出口了还得排队,寻找机会,不冲突了再发出去。也就是这个口得采取载波监听多路访问发出去。

网桥这个设备通过MAC地址表选择出口。 

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网桥自动构建MAC地址表


使用网桥优化以太网,对于网络中的计算机是没有感觉的,也就是以太网中的计算机是不知道网络中有网桥存在,也不需要网络管理员配置网桥的MAC地址表,因此我们称网桥是透明桥接。

网桥接入以太网时,MAC地址表示空的,网桥会在计算机通信过程中自动构建MAC地址表,这称为“自学习”。

  1. 自学习 网桥的接口收到一个帧,就要检查MAC地址表中与收到的帧源MAC地址有无匹配的项目,如果没有,就在MAC地表中添加该接口和该帧的源MAC地址对应关系以及进入接口的时间,如果有,则把原有的项目进行更新。
  2. 转发帧 网桥接口收到一个帧,就检查MAC地址表中有没有该帧目标MAC地址对应端口,如果有,就会将该帧转发到对应的端口,如果没有,则将该帧转发到全部端口(接收端口除外)。

网桥也不知道这些MAC地址对应的是哪个口,他的MAC地址表是空的,但是他能够学习 

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可以看到最终E0接口对应2个MAC地址,E1接口对应4个MAC地址,E3接口对应2个MAC地址,E2接口对应4个MAC地址。

其实网桥1是不知道网桥2的存在的。

如果A和B之间过了几分钟还不通信,那么会在MAC地址表中会删除,他们两个再次通信的时候会再次学习,这个MAC地址表是动态构造的。 

计算机网络 数据链路层 扩展以太网-集线器和网桥网桥在MAC地址表里面没有找到MAC地址对应的接口,那么会转发到所有的口上面去。在网络当中所有的计算机一通信,这个源MAC地址就会到网桥的MAC地址表里面去。

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