四、交换式局域网与虚拟局域网

　　1.交换式局域网的基本结构(交换式局域网的核心设备是局域网交换机。交换机需要建立“端口号/MAC地址映射表”，利用“地质学习”的方法来动态建立和维护 “端口号/MAC地址映射表”。)

　　(1)交换机的基本概念。交换机可以有多个端口，每个端口可以连接一个结点，也可连接共享介质的集线器(HUB);实现多个端口的并发连接和多个节点的并发传输。交换机通常针对某种局域网设计，交换式局域网的核心设备是局域网交换机。

　　(2)交换机的特点：低交换延迟,支持不同传输速率和工作模式(交换机端口支持不同的传输速率—半双工和全双工模式，交换机可完成不同端口速率之间转换)，支持虚拟局域网服务(交换式局域网是虚拟局域网的基础)。

　　2.局域网交换机的工作原理

　　交换机需要建立“端口号/MAC地址映射表”，利用“地质学习”的方法来动态建立和维护 “端口号/MAC地址映射表”。

　　3.交换机的帧转发方式

　　以太网交换机的帧转发方式包含3类：直接交换方式、存储转发交换方式、改进的直接交换方式

　　• 直接交换方式

　　交换机只要接收帧并检测目的地址，就立即将该帧转发出去，不用判断是否出错。帧出错检测由结点完成。优点：交换延迟短;缺点：缺乏检错，不支持不同速率端口之间的帧转发。

　　• 存储转发交换方式

　　交换机需要完整接收帧并进行差错检测。优点：具有差错检测能力，并支持不同速率端口间的帧转发;缺点：交换延迟将会延长。

　　• 改进的直接交换方式

　　结合上述两种方式，接收到前64B后，判断帧头是否正确，正确转发。对短帧而言，交换延迟同直通交换延迟;对长帧而言，因为只对帧头(地址和控制字段)检测，交换延迟将会减少。

　　4.虚拟局域网的工作原理

　　(1)虚拟网络概念：建立在交换机技术基础上，将局域网上的结点按工作性质与需要划分成若干个“逻辑工作组”，一个逻辑工作组就是一个虚拟网络。

　　虚拟网络以软件方式实现逻辑工作组的划分与管理，工作组的结点不受物理位置的限制(相同工作组的结点不一定在相同的物理网段上，只要能够通过交换机互联)。从一个工作组到另一个工作组时，只要通过软件设定，无需改变结点在网络中的物理位置。

　　(2)组网方法：(4种)

　　A.利用交换机端口号定义虚拟局域网：逻辑上将交换机端口划分为不同的虚拟子网，当某一端口属于一个虚拟网时，就不能属于另外一个虚拟子网。缺点：当将结点从一个端口转移到另一个端口时，管理者需要重新配置虚拟网成员。

　　B.用MAC地址定义虚拟网络：利用MAC地址定义虚拟局域网，因为MAC地址是与物理相关的地址，因此称为基于用户的虚拟网;缺点：所有用户初始时必须配置到至少一个虚拟网，初始配置人工完成，随后可自动跟踪用户。

　　C.用网络层地址定义虚拟网络：利用IP地址定义虚拟网。优点：用户可按协议类型组成虚拟网，可随意移动不需要重新配置。缺点：性能比较差，原因是检查网络层地址比检查MAC地址更费时。

　　D.用IP广播组的虚拟网络：基于IP广播组动态建立虚拟网。广播包发送时，动态建立虚拟网，广播组中的所有成员属于一个虚拟网。它们只是特定时间内特定广播组成员。优点：可根据服务灵活建立，可跨越路由器与广域网。

　　5.虚拟局域网优点

　　(1)方便网络用户管理，减少网络管理开销。通过虚拟局域网的设置可以在调整用户涉及结点位置变化时，不需要重新布线。

　　(2)提供更好的安全性。针对不同的用户可以设置 不同的权限和要求，虚拟网是一种简单、经济和安全的方法。

　　(3)改善网络服务质量。虚拟网可以隔离不同的用户组，将同类的用户控制在一个虚拟局域网中，减少广播风暴的危害，有利于改善网络服务质量。