LAN

Posted 2020-11-20 oceanf

一、
局域网（LAN） 是一个覆盖地理范围相对较小的高速容错数据网络，它包括工作站、个人计算机、打印机和其它设备。LAN 为计算机用户提供了资源共享的设备访问，如打印、文件交换、电子邮件交换等等。
局域网与广域网（WAN）和城域网（MAN）的主要区别体现在覆盖范围、网络所有权、数据速率等方面，这些区别引发了技术实现上的区别。

二、
CSMA/CD—载波侦听多路访问/冲突检测，是一种在共享介质条件下多点通讯的有效手段，其基本规则如下：
1）若介质空闲，传输；否则，转2）；
2）若介质忙，一直监听到信道空闲，然后立即传输；
3）若在传输中测得冲突，则发出一个短小的人为干扰（jamming）信号，使得所有站点都知道发生了冲突并停止传输；
4）发完人为干扰信号，等待一段随机的时间后，再次试图传输，回到1）重新开始。

三、交换式以太网
区别交换式集线器和交换机的不是其工作机理，而是其拥有的功能。交换式集线器和交换机都能够提供给终端独占的带宽，都能够自动建立、维护地址表，并根据地址表的内容在输入、输出端口间建立交换通路。但交换机能够提供更多的功能，如信息优先级、服务分类、VLAN、RMON、流控和网管等，更大程度上满足了网络对于高速、灵活、智能、可靠、扩充性好的需求，将局域网由单纯的数据传输网络提升到适合多媒体应用、话音/数据/图像融合的新境界。

四、
虚拟网（VLAN）技术就是将一个交换网络逻辑地划分成若干子网，每一个子网就是一个广播域。逻辑上划分的子网在功能上与传统物理上划分的子网相同，划分可以根据交换机的端口、MAC地址、IP地址来进行。引入VLAN技术可以带来众多的益处：降低移动与变更的管理成本、性价比更佳的广播控制、高效的组播控制、便于网络监督和管理、减少对昂贵路由器的依赖。IEEE 802.1Q定义了标准的VLAN格式，并保证VLAN信息在不同厂家设备间的互通。
信息流优先级技术使得交换机将优先转发优先级别较高的数据或信息流，从而保证多媒体数据在局域网中以最小的延迟和足够的带宽进行传输。具体实现起来既可以由交换机完成对信息流的识别和优先级分配、转发；也可以由网络终端对数据帧分配优先级，网络中的交换机按照此优先级标志进行转发。对于交换式以太网，IEEE 802.1p定义了通过在以太网帧首部添加优先级信息的规则；对于三层交换机和路由器，IPv4的TOS域定义了标识IP信息流优先级的标准。
组播技术是为了解决点到多点通信而发展起来的，发送者只发送一次报文，路由器和交换机自动将报文复制给每一个真正需要接收报文的终端。组播的实现包括了三层组播路由和组播管理协议两个方面。以太网交换机通过侦听IGMP报文或二层组播登记协议GMRP来识别组播成员，从而保证组播报文的正确、有效的传送。
三层交换技术克服了二层交换所难以解决的困难，并且突破了传统网络中路由的瓶颈
远程监测（RMON）提供给网络管理人员一种比传统的SNMP更加有效的网络监测和分析手段，智能的RMON代理自动采集并保存历史统计信息，并且不会干扰网络的工作，同时减少了网管工作站的负荷。RMON信息共有9组，最常用到的是端口统计、历史、告警、事件4组。
生成树协议允许交换机之间存在冗余链路，交换机通过生成树算法完成对冗余链路的管理，使得只有一条链路工作，其余链路被阻塞。当使用中的链路出现故障时，自动启动的生成树算法将原来阻塞的冗余链路改变为工作状态，保证交换机之间存在正常的通信链路。

五、局域网的数据流量
1.数据流量划分
根据组织的行政构成划分：组织内的行政单位是根据其功能划分的，单位内部、单位之间的数据流量和流向不同。
根据主机类型划分：局域网中的主机通常包括PC/工作站、打印机、服务器等等，其功能的差别决定了数据流量的不同。
根据主机物理分布划分：网络中主机物理位置上的分布并非总是理想和均匀的，因此网络各段的流量也不是均匀的。
根据应用类型划分：文件传输、邮件服务、公共数据库访问、共享打印等等这些应用，数据流量模式不尽相同。

1. +通常，我们按照组织内的工作单位将网络主机划分到一个个的逻辑网络内，从而将这些主机的大部分流量限制在一个比较小的范围内，以减少对其他主机的影响，并降低网络主干的负载
   +在这样的划分下，传统网络中的数据流量模式遵循80/20规则
   
   80/20 流量模式指用户数据流量的80% 在本地网段，只有20%的数据流量通过路由器或桥进入其它网段。
   采用80/20规则的网络，用户的大部分网络资源都在同一个网段内。这些资源包括网络服务器、打印机、共享目录和文件等。 如果超过20%的流量跨越网段，则会引起性能问题。

INTERNET/INTRANET应用的兴起和服务器集群的出现，使得传统的80/20流量模式发生了转变。网络中大部分数据流经主干，逻辑子网内部数据流量不大，用户经常需要访问本子网以外的资源，新的20/80规则适应新的流量模式。

六、交换和路由
1.二层交换不足
+使用VLAN来划分网络，提高网络效率
+VLAN间通信通过路由器完成
+路由器价格昂贵，速率较低

二层交换技术极大的提升了以太网的性能，但仍然不能完全满足局域网的需要。
为了将广播和本地流量限制在一定的范围内，交换式以太网采取划分逻辑子网（VLAN）的方式。
VLAN间的互通传统上需要由路由器来完成，但路由器配置复杂，造价昂贵，受转发速度的限制，它也容易成为网络的瓶颈。
新20/80规则的兴起，80%的流量需要跨越VLAN，路由器不堪重负。
由于生成树协议收敛速度较慢，当网络出现链路故障时，选路灵活性受到限制。

2.三层交换技术
+三层交换技术的实质就是硬件实现的路由，三层交换机对于数据包的处理过程与传统路由器相同

地址解析协议 ARP 是一种广播协议，主机通过它可以动态地发现对应于一个特殊 IP 网络层地址的 MAC 层地址。三层交换机会自动维护一张这样的MAC-IP地址对应表。在交换过程中，IP报头中的IP源地址与目的地址始终不变，但对于二层而言，帧的源MAC地址和目的MAC地址会根据MAC-IP地址对应表重新修改。

3.三层交换与路由的关系
+在逻辑上，三层交换和路由是等同的，三层交换的过程就是IP报文选路的过程
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