以太网交换机:扩展与冲突解决方案
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更新于2024-08-14
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多端口网桥——以太网交换机是一种专门用于解决传统局域网(LAN)随着站点数增加而性能下降的问题的技术。当网络中的站点增多,每个站点的可用带宽减少时,传统的共享介质技术(如CSMA/CD)难以满足需求。为此,交换式LAN引入了中心设备——以太网交换机,它具有高速背板,可以插入多块网络接口卡(NIC),每块卡配备多个连接端口,支持10Mbps的以太网传输。
交换机的工作原理是基于帧转发。当站点向其连接的卡发送数据帧时,交换机首先检查目的站点的MAC地址。如果目标站点与发送者在同一块卡上,交换机会直接在对应端口上发送帧,避免了冲突。若目标站点在其他卡上,交换机会通过高速背板将帧转发到正确的卡。这种方法极大地提高了数据传输效率,消除了CSMA/CD协议可能导致的碰撞。
对于冲突问题,交换机提供了两种解决方案。一是使用CSMA/CD协议在卡上处理,这种方式仍然是共享介质,但在卡级别上提高了效率。二是采用全双工模式,每个端口都能独立收发数据,即使在同一块卡上的不同端口之间同时发送,也能在卡的端口RAM中缓存并顺序处理,实现了更高效的数据传输。
局域网的扩展可以通过物理层和数据链路层的方式进行。在物理层,中继器和集线器被用来简单地复制信号,扩大网络覆盖范围。中继器主要关注信号再生和放大,但不能识别帧格式或提供隔离;而集线器则是多端口中继器,允许构建更大规模的局域网,但同样存在信号干扰和距离限制。
在数据链路层,网桥和交换机则负责根据MAC地址进行帧的转发,实现了数据链路层的隔离,使得扩展后的局域网在网络层看来仍然是一个整体。网桥进一步提升了性能,能够有效处理冲突和提高带宽利用率。
网络层以上的互连,如路由器在多个网络间的IP分组转发,以及网关在不同体系结构网络间的协议转换,都是为了实现不同层次的网络连接和通信。路由器在第六章会有详细的讨论。
总结来说,多端口网桥——以太网交换机通过其高速背板和多端口设计,显著提升了局域网的性能和容量,解决了随着站点增加而带来的带宽问题。同时,不同的扩展技术和互连设备共同构建起复杂的网络架构,确保了高效、可靠的通信。
2021-12-19 上传
2010-02-26 上传
2023-06-02 上传
2023-05-21 上传
2023-03-22 上传
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顾阑
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