我是靠谱客的博主 漂亮鸡翅，最近开发中收集的这篇文章主要介绍学习记录——数据链路层（4）扩展的以太网高速以太网（速率达到或超过100Mb/s的以太网），觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。
概述
所用教材为： 计算机网络（第六版） 谢希仁 编著
扩展的以太网
一、在物理层扩展以太网
（1）过去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
随着双绞线以太网成为以太网主流类型，现在扩展以太网地理范围很少使用转发器了。
（2）现在，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）和一对光纤调制解调器
特点：时延小，很容易地使主机和几公里外的集线器相连接。
（3）如果使用多个集线器，就可以连接成覆盖范围更大的多级星型结构的以太网。
优点：使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信
扩大了局域网覆盖的地理范围
缺点：碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高
如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器把它们互连起来。
（4）碰撞域的概念：
二、在数据链路层扩展以太网（使用网桥）
1、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和过滤。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的接口转发此帧，而是先检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将此帧转发到哪一个接口，或者是把此帧丢弃（即过滤）
（一）网桥的内部结构
（二）网桥依靠转发表来转发帧，转发表也叫作转发数据库或路由目录。
（三）使用网桥的好处：
（1）过滤通信量，增大吞吐量。
网桥工作在链路层MAC子层，可以使以太网各网段成为隔离开的碰撞域。
（2）扩大了物理范围，也增加了整个以太网工作站的最大数目
（3）提高了可靠性。当网络出现故障时，一般只影响个别网段。
（4）可互连不同的物理层，不同的MAC子层和不同速率的以太网。
（四）使用网桥的缺点：
（1）存储转发增加了时延
（2）在MAC子层并没有流量控制功能。
（3）网桥只适合于用户数不太多（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的网络拥塞，这就是所谓的广播风暴。
（五）有时在两个网桥之间，还可使用一段点到点链路。
图中的以太网LAN A 和LAN B通过网桥1、网桥2和一段点到点链路相连。
若把IP层以上看做用户层，图中咖啡色粗线表示数据在各协议栈移动的情况。
图的下面部分表示用户数据从站点1传到2经过各层次时，相应的数据单元首部的变化：
（1）当1向2发送数据帧时，其MAC帧首部中的源地址和目的地址分别是1和2的硬件地址，相当于图中3.4对应的图
当网桥1通过点对点链路转发数据帧时，若链路采用PPP协议，则要在数据帧的头尾分别加上PPP-H和PPP-T(对应图中的5)
在数据帧离开网桥2时，还要剥去这个首部PPP-H和尾部PPP-T，然后经过以太网LAN B到达站点2。
（六）网桥和集线器（转发器）不同
（1）集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。
（2）网桥在转发帧之前必须执行CSMA/CD算法。 如果在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。
2、透明网桥（目前使用最多）
（一）透明的含义：以太网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，以太网上的站点都看不见以太网上的网桥。
（二）透明网桥是一种即插即用设备。网桥刚刚连接到以太网时，其转发表是空的。通过自学习算法处理收到的帧，建立转发表。
（三）自学习算法：
（1）原理：若从某个站A发出的帧从接口x进入了某网桥，那么从这个接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到A.
网桥每接收一个帧，就记下其源地址也进入网桥的接口，作为转发表的一个项目。
在转发帧时，根据收到的帧首部中的目的地址转发。这时把地址栏下面已经记下的源地址当做目的地址，而把记下的进入接口当做转发接口。
（2）转发表建立过程举例
（3）网桥自学习和转发帧的一般步骤：
1、网桥收到一帧后先进行自学习。
查找转发表中与收到的帧的源地址有无相配的项目。如没有，就在转发表中增加一个项目（源地址，进入的接口和时间）。如有，则把原有的项目进行更新。
2、转发帧。
查找转发表中与收到帧的目的地址有无相配的项目。如没有，则通过所以其他接口（除进入网桥的接口）进行转发。如有，则按转发表中给出的接口进行转发。应注意，若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口，则应丢弃这个帧（因为这时不需要经过网桥进行转发）。
（4）为什么要在网桥的转发表中登记帧进入该网桥的时间？
因为以太网的拓扑可能经常会发生变化，站点也可能更换适配器（这样就改变了站点的地址）。另外，以太网上的工作站并非总是接通电源的，把每个帧到达网桥的时间登记下来，就可以在转发表中只保留网络拓扑的最新状态信息。
具体方法：
网桥中的接口管理软件周期性地扫描转发表中的项目。只要是在一定时间以前登记的都要删除。这就使得网桥中的转发表能反映当前网络的最新拓扑状态。
（5）透明网桥还使用了生成树算法，即互连在一起的网桥在进行中彼此通信后，就能找出原来的网络拓扑的一个子集。在这个子集里，整个连通的网络中不存在回路，即在任何两个站之间只有一条路径。
这是为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。
为了得出能够反映网络拓扑发生变化时的生成树，在生成树上的根网桥每隔一段时间还要对生成树的拓扑进行更新。
3、源路由网桥
4、多接口网桥——以太网交换机
交换式集线器常称为以太网交换机或第二层交换机，这种交换机工作在数据链路层。
以太网交换机通常有十几个接口。因此，以太网交换机实际上就是一个多接口的网桥，可见交换机工作在数据链路层，和工作在物理层的转发器、集线器有很大的区别。
高速以太网（速率达到或超过100Mb/s的以太网）
一、100Mb/s的快速以太网
可在全双工方式下工作而无冲突发生，不使用CSMA/CD协议。
二、1Gb/s的吉比特以太网
允许在1Gb/s下全双工和半双工方式下工作。
半双工方式下使用CSMA/CD协议，全双工方式下不需要。
三、10吉比特和100吉比特以太网
10吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用CSMA/CD协议。
10吉比特以太网的出现，以太网的工作范围已经从局域网（校园网、企业网）扩大到城域网和广域网，从而实现了端到端的以太网传输。
四、使用以太网进行宽带接入
以太网已成功地把速率提高到1 ~10 Gb/s ，所覆盖的地理范围也扩展到了城域网和广域网，因此现在人们正在尝试使用以太网进行宽带接入。
以太网接入的重要特点是它可提供双向的宽带通信，并且可根据用户对带宽的需求灵活地进行带宽升级。
采用以太网接入可实现端到端的以太网传输，中间不需要再进行帧格式的转换。这就提高了数据的传输效率和降低了传输的成本。
最后
以上就是漂亮鸡翅为你收集整理的学习记录——数据链路层（4）扩展的以太网高速以太网（速率达到或超过100Mb/s的以太网）的全部内容，希望文章能够帮你解决学习记录——数据链路层（4）扩展的以太网高速以太网（速率达到或超过100Mb/s的以太网）所遇到的程序开发问题。
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