第五章习题参考答案
1.列举常见的几种网络互连设备，并说出其工作的层次及其主要功能和特点。
(1)物理层－转发器、中继器、集线器。
转发器、中继器在物理层上透明的复制二进制位，实现信号的再生和放大。
集线器本质是一个多端口的中继器、集线器所组成的网络是星型结构的网络，是一个冲突域。
(2)数据链路层－网桥、二层交换机。
网桥可以连接多个网段，具有隔离数据流或过滤数据包的作用，可以将网络划分成多个冲突域。在不同或相同类型的LAN之间存储并转发数据帧，必要时进行数据链路层协议的转换。
二层交换机可以看成是一种多端口的高速网桥，属于存储转发设备，根据所接收帧中的源MAC地址，构造转发表，根据所接收帧中的目的MAC地址进行过滤转发操作，但转发延迟比网桥小，比网桥具有更高的端口密度。
(3)网络层－路由器、三层交换机。
用于连接不同的逻辑网络，在不同的网络间存储并转发分组，根据信息包的地址将信息包发往目的地，必要时进行网络层协议转换。可以有效地将多个局域网的广播通信量相互隔离，每个局域网都是独立的子网。主要功能是为每个数据分组选择一个最佳传输路径。
(4)网络层以上：网关
网关工作在网络层以上的高层协议，它是网络层以上的互连设备的总称。用于互联网上使用不同协议的应用程序之间的数据通信，如SMTP/X.400电子邮件网关。网关通常由运行在一台计算机上的专用软件来实现。
2.网桥的功能及工作原理。
⏹网桥工作在数据链路层，桥可以连接多个网段，桥具有隔离数据流或过滤数据包的作用，可以将
网络划分成多个碰撞域。桥可以完成以下工作：
–扩展网络距离
–减少交通瓶径，进行寻址和路径选择
–可以连接不同的传输介质
–可连接不同的网段
⏹桥工作在数据链路层，工作原理基于每个网络节点必须有自己的物理地址。桥能够：
–监听所有网段交通(traffic)
–检查每个数据包的目的地址和源地址。
–按如下方式转发数据包：
⏹如果桥不知道数据包的目的站点位于哪个网段，除数据包所接收的网段外，桥向所
有其它网段转发数据包。
⏹如果数据的目的和源站点位于同一个网段，桥将丢掉数据包。
⏹如果如果数据的目的和源站点不在同一个网段，桥将数据包转发到目的站点所在的
网段上。
⏹透明网桥必须具有以下功能：自学习(Learning)、帧广播(Flooding)、过滤(Filtering)、转发
(Forwarding)、更新(Aging)。由以下两个过程完成：地址学习和创建路由表、帧转发。
⏹对于透明网桥的工作原理可总结为：
–学习源地址，过滤本网段帧，转发异网段帧，广播未知帧
3.交换机三种交换方式的原理和特点。
⏹LAN交换机交换方式主要有直通交换、无碎片直通交换和存储转发交换三种。
(1)直通交换(cut-through switching)
–交换机在整个数据帧接收完毕之前就开始传输数据帧到目的端口。只需要接收一个帧中最前面的目的地址部分就进行过滤转发。
–由于碰撞会出现一些不完整的数据帧（碎帧），会影响交换机的传输与交换性能。碎帧的过滤处理是该类交换机设计的关键问题。
–交换机不进行错误校验（循环冗余CRC-32）。
直通交换特点
–转发速度快；长帧和短帧具有相同的转发延迟。
–不能在两个不同速率的端口之间进行转发。
–错误的帧仍然会被转发。
(2)无碎片直通方式（Fragment-free Cut Through)
–根据以太网的帧结构，一个正常的帧长度至少为64个字节，而小于64个字节的帧（称为碎片）肯定是错误的帧。
–为了直通方式快速的优点，又使小于64B的错误帧不再转发，要以让交换机在转发数据前，不仅接收目的MAC地址，还要求收到帧必须大于64B。
无碎片直通方式优点
–可以在不显著增加延迟时间的前提下降低错误帧转发的概率。
(3)存储转发方式（store-and-forward switching)
–交换机首先将整个数据帧全部读入到内部缓冲区，然后根据数据帧中的目的地址查找路由表，确定目的端口，转发数据帧。
–在执行数据帧的过滤转发之前，可以对数据帧进行错误校验，因此出错的帧不会被转发。
存储转发方式的特点
–具有帧缓冲能力，允许在不同速率端口之间进行转发操作。
–具有帧校验功能，错误的帧不会被转发。
–传输与交换延迟大，并且随帧的长短有所不同。
–交换机的缓冲区有限，当负载较重时，会出现帧丢失现象
4.什么VLAN，VLAN的特点，划分VLAN方法有哪些。
VLAN技术是一种网络构造和用户组织方式，是为解决大型交换式网络中的广播问题而产生的。VLAN 是通过路由和交换设备在网络物理拓朴结构基础上建立的，由位于多个相同或不同地点的网段或站点构成的一个逻辑工作组。可以按功能、部门、应用等来划分VLAN，而不用考虑它们所在的位置和物理网段的连接。
VLAN的特点主要表现为：网络管理简单、直观、提高管理效率、控制广播数据、增强网络安全性、实现虚拟工作组
划分VLAN方法主要包括：基于端口地址、基于MAC地址、基于IP地址、基于以上三者综合划分、基于IP广播地址。
