大家好呀，我是请假君，今天又来和大家一起学习数通了，今天要分享的知识是共享式与交换式以太网。

        一、共享式以太网：

        Hub 与同轴电缆都是典型的共享式以太网所使用的设备，工作在OSI模型的物理层。Hub和同轴电缆所连接的设备位于一个冲突域中，域中的设备共享带宽，设备间利用CSMA/CD机制来检测及避免冲突。当网络中设备数量较少时，冲突较少发生，通信质量可以得到较好地保证;但是当设备数量增加到一定程度时，将导致冲突不断，网络的吞吐量受到严重影响，数据可能频繁地由于冲突而被拒绝发送。

        通过Hub或同轴电缆接入的终端会共享总线的带宽，接入的终端数量越多，每个终端获得的网络带宽越少;并且一个终端发出的报文(无论是单播、组播、广播),其余终端都可以收到。

        交换式以太网的出现有效地解决了这个问题，它大大减小了冲突域的范围。

        二、交换式以太网：

         网桥（Bridge）是一种工作在数据链路层的设备，早期被用在网络中连接各个终端主机。对于终端主机来说，网桥好像是透明的，不需要由于网桥的存在而增加或改变配置，所以又称为透明网桥。网桥遵循的协议是IEEE 802.1D，又称为透明桥接协议。

        目前在交换式以太网中经常使用的网络设备是二层交换机。二层交换机和网桥的工作原理相同，都是按照IEEE 802.1D标准设计的局域网连接设备。他们的区别在于交换机比网桥的端口更多、转发能力更强、特性更加丰富。

        二层交换机的端口在检测到网络中的比特流后，它会首先把比特流还原成数据链路层的数据帧，再对数据帧进行相应的操作。同样，二层交换机端口在发送数据时，会把数据帧转成比特流，再从端口发送出去。二层交换机也采用CSMA/CD机制来检测及避免冲突，但与Hub所不同的是，二层交换机各个端口会独立地进行冲突检测,发送和接受数据，互不干扰。所以，二层交换机中各个端口属于不同的冲突域，端口之间不会有竞争带宽的冲突发生。

        由于二层交换机的端口处于不同的冲突域中，终端主机可以独占端口的带宽，所以交换式以太网的交换效率大大高于共享式以太网。

         好的，那么今天的分享就到这里，有疑问的欢迎来评论区讨论，我们下次再见。 

一、实验目的

比较共享式以太网和交换式以太网在不同网络规模下的性能。

二、实验方法

使用opnet来创建和模拟网络拓扑，并运行分析其性能。

三、实验内容

3.1   实验设置（网络拓扑、参数设置、要观察的数据等）

步骤1：下载IT Guru，创建一个新的项目,将其命名为hub_switch_project。

步骤2：创建一个场景——hub_scenario。稍后我们将添加另一个场景——switch_scenario到相同的项目。

步骤3：选择默认模型库和默认的场景维度。

步骤4：拖拽5个以太网工作站和一个服务器到场地中，并且用一个中心集线器将它们连接起来。拓扑结构如下图：

步骤5：添加配置文件和应用程序节点。

步骤6：打开应用程序节点和属性窗口为应用程序定义的行选择“Default”。 这让所有标准应用(HTTP、FTP、电子邮件、数据库等)在我们的网络拓扑中可以使用。

步骤7：我们将创建一个定制的概要文件--web应用程序用户概要——我们称此概要为 “web user”。 在编辑框为概要文件-属性窗口。如下图：

去profile configuration – it is highlighted above – and select “edit”. 一个新的迷你窗口打开了，profile  configuration  table  window – select row #1.如下图所示：

目前配置文件名改名为“Web User”。 改变重复性列下入口为 “unlimited”。应用程序选择编辑，这时一个新的窗口弹出，这是一个新的应用程序窗口，我们将选择一个应用程序将相关的Web用户配置文件。选择第1行并选择“web browsing heavy.”如下图：

关闭所有打开的窗口。在这个阶段我们已经创建了一个新的概要文件称为“Web User”，这个概要文件可以应用在我们的拓扑中。

步骤8：应用配置文件“Web User”于所有的工作站。这可以方便地通过按住控制键选择下面的五个工作站,然后做出适当的选择，改变任何一个工作站的属性窗口。必须确保选中“Apply changes to selected objects” 在工作站的属性窗口。第一次打开应用树的时候概要文件就被应用了。在应用程序中支持概要选择编辑的行条目。打开一个新窗口——Supported Profiles window,在第1行选择Web用户。

步骤9：服务器进行配置。选择edit  attributes,打开应用程序树,去应用行支持服务。选择edit。一个新窗口the Applications Services Table window打开了。选择第1行和选择web browsing heavy。这个阶段在这台机器上设置的本质上是一个通用的HTTP服务器。

步骤10：选择在模拟运行期间应该收集的统计信息。　在菜单栏选择选择choose individual statistics.” 在结果窗口中选择树“node statistics”。

步骤11：运行仿真, 在DES菜单下选择“Configure/Run DES simulation”。

步骤12：检查结果，通过DES menu -> results ->view statistics.如下图：

步骤13：现在找到一个有用的对比让我们在同一个项目下创建另一个场景。这样方便在新场景中复制整个拓扑中心场景的工作区域和和随后对副本进行的更改。根据场景菜单并选择复制场景。名称是“switch scenario.” 一个新的工作区打开了一个重复的集线器的场景。选择一个以太网交换机的对象　　窗口(点击打开对象面板按钮如果它不可见),并将其代替集线器。

步骤14：在相同的数据下运行，切换场景。通过选择下拉列表中的场景的选择，在相同的统计图中我们可以进行比较。不同的数据使用不同的颜色。检查所有的性能数据。

3.2 实验数据

Node_0:

Node_4:

对比：

3.3 实验数据分析

通过分析Object Response Time和Page Response Time可以看出两种设备均是围绕着一定的平均值上下波动。但相比switch而言，hub的平均响应时间要少，延迟较低。

3.4 问题讨论

1.In which scenario is there greater page loading delay?Explain why.

 答：通过Page Response可以看出，在小型局域网中使用集线器时Page Response Time会比用交换机时少。  这是由于集线器工作在物理层，而交换机工作在数据链路层，需要进 行交换处理过程，所以工作时间相对较长。  

 2.Are there any worthwhile differences in any of the other statistics that  were  collected? Explain why one would expect differences or identical results. 

答：其他收集到的实验数据中， User Cancelled Connections是不重要的信息。但是像Page Response Time则是很有价值的信息，可以通过两个场景下的相互对比，分析出各自网 络的性能。  实验中产生的差异的数据会比较清楚地显示出不同前提条件下对实验产 生的影响，而相同的结果则比较容易证明一些一致性的问题，或者某个条件的变化不会对结果产生影响。

四、实验内容二

4.1 实验设置（网络拓扑、参数设置、要观察的数据等等）

步骤1：创建一个名为medium_hub_switch的新项目。创建一个空的情况称为“hub_scenario。”

步骤2：选择一个不同于默认的模型库，并选择以太网，从下拉列表中模型库。一个新的对象的列表　　应该会出现。

步骤3：我们将创建一个子网。

步骤4：双击子网图标——这将打开一个新的网的窗口——子网窗口。

置创建一个新的子网。如下图：

步骤6：单击OK,它应该自动生成14 个工作站连接在hub上。如下图：

步骤7：创建另一个14工作站与中心hub连接的拓扑子网。

步骤8：将应用程序概要文件图标添加到工作区，创建一个名为Web User的概要文件。将这个概要文件应用到所有的工作站。如图：

步骤9：将bridge拖到工作区中，连接两个hub中央枢纽。如下图：

步骤10：返回上层桌面。

步骤11：复制子网图标并粘贴它，至少三至四个——大约80 - 120工作站。由于版本问题等原因我们这里只能创建不超过80个结点。

步骤12：工作区中加入一个hub，并通过100 Base T数据线连接到子网的桥上。如图：

步骤13：设置服务器。如图：

步骤14：DES菜单中选择选择统计和选择页面统计时间延迟HTTP客户端。

步骤15：运行场景。

步骤16：审查收集到的统计数据。

步骤17：复制当前的场景到一个新的场景称为switch_scenario。

步骤18：用一个switch替换每个子网下的bridges。

步骤19：把最上层的hub也替换成switch。如图：

步骤20：选择相同的统计数据。

步骤21：查看结果。

4.2 实验数据

hub_scenario：

switch_scenario：

对比：

4.3 实验数据分析

通过分析上面的实验数据可以得出，在中等规模的以太网中，交 换式以太网性能比共享式以太网要好一些，但由于实验模拟工作主机数目的问题，两者差别不是很大。

4.4 问题讨论

(1) In which scenario is there greater page loading delay? Explain why.

答： 在switch_scenario的场景下页面载入时间延迟要长一些，因为使用的是switch设备，因而进行数据传输时需要对数据包进行封装处理MAC地址，故增加了相应的开销。但是实验由于工作主机数目较少，所以两者差别不是很大。

(2) Are there any worthwhile differences in any of the other statistics that were (optionally) collected? Explain why one would expect differences or identical results.

答： 没有，实验中产生的差异的数据会比较清楚地显示出不同前提条件下对实验产生的影响，而相同的结果则比较容易证明一些一致性的问题，或者某个条件的变化不会对结果产生影响。

(3) Re-run the switch_scenario by replacing switches in the subnets with bridges in all the subnets. What happens to the performance then – to the page delay statistic?

答： 替换所有子网中的switch后，可以通过数据分析和图形发现页面响应时间没有太大变化。

(4) Re-run the hub_scenario by replacing the central hub in the top-level network with a bridge. What happens to the performance then – to the page delay statistic?

答：做出改变之后，可以发现页面响应时间明显要比先前小的多。

(5) Re-run the switch_scenario by replacing the top-level switch with a hub but retaining the switches in all subnets. What happens to the performance then – to the page delay statistic?

答：做出改变之后，可以发现页面响应时间明显要比先前大的多

五、结论

在小规模的以太网中，共享式以太网综合性能比交换式以太网要好一些。从上面的分析可以得出，交换式以太网的传输延迟要大一些，这是由于交换式以太网中switch会对数据包进行封装处理，分析和解析数据包里的MAC地址，并转发至目标端口，因而这些操作会造出一定的延时。相反hub则不会对数据包进行任何处理而是直接发送，故延时药要小一些。所以在小规模以太网中，共享式以太网的综合性能要比交换式以太网好一些。 

然而，共享式以太网是基于广播的方式来发送数据的，因为集线器不能识别帧，故在进行数据传输时，直接进行数据传输而不对数据包进行封装处理，也就是在该网络中所有的主机均可以收到这些数据。所以当网络中的节点增多时，通过广播方式传输数据的共享式以太网容易发生信息的阻塞和冲突，进而导致工作效率的下降。 

综上所述，虽然在中小型规模的以太网中，二者性能相差不大，或者说共享式以太网的综合性能要比交换式以太网好一些，但由于网络规模的增大，冲突发生几率大大增加的情况下，大规模以太网中采用交换式以太网可以提高网络性能。

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网络地址转换技术NAT（Network Address Translation）主要用于实现位于内部网络的主机访问外部网络的功能。当局域网内的主机需要访问外部网络时，通过NAT技术可以将其私网地址转换为公网地址，并且多个私网用户可以共用一个公网地址，这样既可保证网络互通，又节省了公网地址。

企业或家庭所使用的网络为私有网络，使用的是私有地址；运营商维护的网络为公共网络，使用的是公有地址。私有地址不能在公网中路由。

NAT一般部署在连接内网和外网的网关设备上。

1. 1. 1. Nat分类介绍

静态NAT实现了私有地址和公有地址的一对一映射。

一个公网IP只会分配给唯一且固定的内网主机。

动态NAT基于地址池来实现私有地址和公有地址的转换。

网络地址端口转换NAPT允许多个内部地址映射到同一个公有地址的不同端口。可有公网地址池。

Easy IP允许将多个内部地址映射到网关出接口地址上的不同端口。

没有公网地址池，是napt的一中特别形式。

1. 1.  Https请求方式介绍

1. 1. 1. 简单介绍

HTTP是超文本传输协议，其定义了客户端与服务器端之间文本传输的规范。HTTP默认使用80端口，这个端口指的是服务端的端口，而客户端使用的端口是动态分配的。当我们没有指定端口访问时，浏览器会默认帮我们添加80端口。我们也可以自己指定访问端口如：http://www.ip138.com:80。 需要注意的是，现在大多数访问都使用了HTTPS协议，而HTTPS的默认端口为443，如果使用80端口访问HTTPS协议的服务器可能会被拒绝。

1. 1. 1. HTTP请求的方法

HTTP/1.1协议中共定义了八种方法（有时也叫“动作”），来表明Request-URL指定的资源不同的操作方式

HTTP1.0定义了三种请求方法： GET, POST 和 HEAD方法。

HTTP1.1新增了五种请求方法：OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE 和 CONNECT 方法

1、OPTIONS

返回服务器针对特定资源所支持的HTTP请求方法，也可以利用向web服务器发送‘*’的请求来测试服务器的功能性

2、HEAD

向服务器索与GET请求相一致的响应，只不过响应体将不会被返回。这一方法可以再不必传输整个响应内容的情况下，就可以获取包含在响应小消息头中的元信息。

3、GET

向特定的资源发出请求。注意：GET方法不应当被用于产生“副作用”的操作中，例如在Web Application中，其中一个原因是GET可能会被网络蜘蛛等随意访问。Loadrunner中对应get请求函数：web_link和web_url

4、POST

向指定资源提交数据进行处理请求（例如提交表单或者上传文件）。数据被包含在请求体中。POST请求可能会导致新的资源的建立和/或已有资源的修改。 Loadrunner中对应POST请求函数：web_submit_data,web_submit_form

5、PUT

向指定资源位置上传其最新内容

6、DELETE

请求服务器删除Request-URL所标识的资源

7、TRACE

回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断

8、CONNECT

HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。

1. 1. 1.  HTTP 请求/响应的步骤

1. 1. 1. 1. 客户端连接到Web服务器

一个HTTP客户端，通常是浏览器，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP套接字连接。例如，http://www.baidu.com

1. 1. 1. 1. 发送HTTP请求

通过TCP套接字，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行、请求头部、空行和请求数据4部分组成。

1. 1. 1. 1. 服务器接受请求并返回HTTP响应

Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行、响应头部、空行和响应数据4部分组成。

1. 1. 1. 1. 释放连接TCP连接

若connection 模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接;若connection 模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求;

1. 1. 1. 1. 客户端浏览器解析HTML内容

客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。