南京大学计算机网络课件04-2.ppt

计算机网络的扩展是由于局域网（LAN）在实际应用中常常遇到地域限制、负载均衡、互通需求以及安全考量等问题。为了克服这些挑战，我们可以通过不同的互连手段将多个LAN扩展和连接起来。本课件主要讲解了在物理层、数据链路层以及虚拟局域网（VLAN）层面扩展局域网的方法。 在物理层扩展局域网，主要通过中继器（Repeater）和集线器（Hub）。中继器和集线器工作在OSI模型的物理层，它们的主要作用是放大和再生信号，使得信号能够传输更远的距离。这种方法的优点是可以跨越不同的物理组并扩大网络覆盖范围，但缺点是会增加碰撞域，可能导致总吞吐量受限，并且局限于特定的以太网技术。 数据链路层的扩展主要通过网桥（Bridge）来实现。网桥可以在不同的数据链路层协议、传输介质和传输速率之间进行互连，它根据MAC地址进行帧的转发。透明网桥是最常见的类型，其工作原理是自动学习和维护MAC地址表，决定数据帧的转发路径，对用户透明，易于安装。透明网桥存在时延增加、无流量控制、可能引发广播风暴等问题。另一种是源路由选择网桥，由源节点负责路由选择，通过发送探测帧寻找最佳路径，以降低广播风暴的影响。 随着技术的发展，多端口网桥演变为交换机（Switch），它实质上是一个具有多个接口的智能网桥，工作在数据链路层，可以提供更快的帧转发速度，通常采用硬件级别的交换机制，降低交换时延。交换机允许更精细的流量控制，提高了网络效率。 虚拟局域网（VLAN）是建立在局域网交换机之上的技术，它通过软件定义逻辑工作组，不受物理位置限制。VLAN将一个物理网络分割为多个逻辑网络，每个逻辑网络称为一个VLAN。VLAN的成员可以根据MAC地址、端口号或者IP地址等条件进行配置，这增强了网络的安全性和管理效率，同时减少了广播风暴的影响，因为VLAN内部的通信不会传播到其他VLAN。 总结来说，局域网的扩展涉及到物理层的信号再生、数据链路层的帧转发以及更高层次的虚拟化技术。每种方法都有其优势和局限性，需要根据具体网络环境和需求来选择合适的技术进行实施。