扩展的以太网

扩展的以太网在网络层看来依然是一个网络。

1、物理层扩展以太网

以太网上的主机之间距离不能太远，否则无法正常工作。要扩展以太网地理覆盖范围，以前的同轴电缆以太网使用的是转发器。而现在，一种简单方法是使用光纤，这种方法可以很容易地使主机和几公里外的集线器相连。

如果使用多个集线器，就可以连接成覆盖更大范围的多级星形结构的以太网。这样做有好处也有缺点，详见《计算机网络》p98页。

2、数据链路层扩展以太网

扩展以太网更常用的方法是在数据链路层进行。最初人们使用网桥，网桥对收到的帧根据其MAC帧的目的地址进行转发和过滤，当网桥收到一个帧时，并不是向所有接口转发此帧，而是根据此帧的目的地址，查找网桥中的地址表来确定发到哪个接口，哈或者丢弃掉。

后来的交换式集线器很快淘汰了网桥。交换式集线器常称为以太网交换器(switch)或者二级交换机(L2 switch)。

以太网交换机的特点

以太网交换机实际上就是一个多接口的网桥，和工作在物理层的转发器、集线器有很大差别。以太网交换机的每个接口都直接与一个主机或者另一个以太网交换机相连，并且一般都工作在全双工方式。以太网交换机还具有并行性，即能同时连通多对接口，使多对主机同时通信。相互通信的主机都是独占传输媒体，无碰撞传输数据。

以太网交换机的接口还有存储器，能在输出端口繁忙时把到来的帧进行缓存。因此如果连接在以太网交换机上的两台主机，同时向另一台主机发送帧，那么当这台主机的接口繁忙时，发送帧的这两台主机就会把收到的帧暂存一下，以后再发送出去。

以太网交换机是一种即插即用设备，其内部的帧交换表(地址表)是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的。以太网交换器使用专门的交换结构芯片，用硬件转发，比使用软件转发的网桥快很多。

以太网交换机一般都具有多种速率的接口，例如可以具有10Mbit/s、100Mbit/s、1Gbit/s的接口的各种组合，这就大大方便了各种不同情况的用户。

以太网交换机的性能远远超过普通集线器，并且价格不贵，这就是的工作在物理层的集线器逐渐退出市场。

※从总线以太网到星形以太网※

传统的电话网就是星形结构，其中心就是交换机。为什么以太网一开始不用这种结构呢》因为当时技术条件，很难用廉价方法制造出高可靠性的以太网交换机。所以采用了无源的总线结构。

总线以太网使用CSMA/CD协议，以半双工方式工作。但以太网交换机不使用共享总线，没有碰撞问题，因此不需要CSMA/CD协议，而是以全双工方式工作。既然连以太网的重要协议CSMA/CD都不用了，为什么还叫以太网呢？原因就是它的帧结构未改变，仍然使用以太网的帧结构。

3、虚拟局域网

利用以太网交换机可以很方便地实现虚拟局域网(VLAN)。IEEE802对VLAN的定义是：虚拟局域网是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组，而这些网段具有共同的需求。每一个VLAN的帧都有一个明确的标识符，指明这个帧的计算机属于哪一个VLAN。

详见《计算机网络》P102页。

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