扩展的以太网

扩展的以太网

1. 在物理层扩展以太网

• 以太网上的主机之间的距离不能太远(例如，10BASE-T以太网的两主机之间的距离不超过200米)，否则主机发送的信号经过铜线的传输就会衰减到使CSMA/CD协议无法正常使用。
• 过去，广泛使用粗缆或细缆以太网时，常使用工作在物理层的转发器来扩展以太网的地理覆盖范围。
• 现在，双绞线以太网成为以太网的主流类型，扩展主机和集线器之间的距离的一种简单方法就是使用光纤(通常是一对光纤)和一对光纤调制解调器。
• 光纤调制解调器的作用，是进行电信号和光信号的转换。
  

2. 在数据链路层扩展以太网

• 注：在数据链路层扩展以太网要使用网桥。
• 网桥工作在数据链路层，它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发或过滤。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发这个帧，而是检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口，或者是把它丢弃(即过滤)。

2.1 网桥的内部结构

• 最简单的网桥有两个接口，复杂些的网桥可能有更多的接口。两个以太网通过网桥连接起来后，就成为一个覆盖范围更大的以太网，而原来的每个以太网就可以称为一个网段(segment)。
• 网桥通过转发表来转发帧。转发表也称为转发数据库或路由目录。
• 网桥的工作原理：是通过内部的接口管理软件和网桥协议实体来完成以下操作的。
  (1)若网桥从接口1收到A发给E的帧，则在查找转发表后，把这个帧送到接口2转发到另一个网段，使E能够收到这个帧。
  (2)若网桥从接口1收到A发给B的帧，就丢弃这个帧，因为转发表指出，转发给B的帧应当从接口1中转发出去，而现在正是从接口1收到这个帧，这说明B和A处在同一个网段上，B能够直接收到这个帧而不需要借助网桥的转发。
  

2.2 网桥的优点

2.2.1 过滤通信量，增大吞吐量

• 网桥工作在数据链路层的MAC子层，可以使以太网各网段成为隔离区的碰撞域。
  

2.2.2 扩大了物理范围

• 扩大了物理范围，因而也增加了整个以太网上工作站的最大数目。

2.2.3 提高了可靠性

• 提高了可靠性，当网络出现了故障时，一般只影响个别网段。

2.2.4 可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率(如10Mb/s或100Mb/s)的以太网

2.3 网桥的缺点

2.3.1 增加了时延

• 由于网桥对接收的帧要先存储和查找转发表，然后才转发，而转发之前，还必须执行CSMA/CD算法(发生碰撞时要退避)，这就增加了时延。

2.3.2 没有流量控制功能

• 在MAC子层并没有流量控制功能。当网络上的负荷很重时，网桥中的缓存的存储空间可能不够而发生溢出，以致产生帧丢失的现象。

2.3.3 广播风暴

• 网桥只适用于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的以太网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。

2.4 两个网桥之间有点到点的链路

注：网桥在转发帧时，不改变帧的源地址。

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参考文献：
[1]《计算机网络(第5版)》谢希仁——第三章 3.5