1、1/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理交换机原理交换机原理泉州移动分公司泉州移动分公司 金鹏金鹏培训对象：负责数据网维护人员初级培训2/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理目录目录l 以太网技术以太网技术l 冲突域和广播域冲突域和广播域l 以太网分段以太网分段l 交换方式交换方式l VLANl二层、三层交换机工作原理二层、三层交换机工作原理l交换机重要技术参数交换机重要技术参数 3/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理目录目录l 以太网技术以太网技术l 冲突域和广播域冲突域和广播域l以太网分段以太网分段l 交换方式交换方式l VLANl二层、三层交换
2、机工作原理二层、三层交换机工作原理l交换机重要技术参数交换机重要技术参数 4/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理l以太网设计目标以太网设计目标 简单简单 有效地使用共享资源有效地使用共享资源 容易配置和维护容易配置和维护 兼容性强兼容性强 低成本低成本19721996Gigabit standard(802.3z)VLANs(802.1Q)1000BaseT(802.3ab)1980EthernetV1 DIX-V2 in 821983199010Base-T(802.3i)10BaseF(Fiber)1993802.3z 研究小研究小组使千兆以太网组使千兆以太网标准化标准化1
3、9981985IBM ships first Token Ring LANIEEE 802.3 Standard81-83Fast Ethernet(802.3u)19951997Full Duplex(802.3x)1973公认发明者公认发明者：Robert Metcalfe-并在并在 1977取得专利取得专利以太网演变以太网演变5/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理IEEE 802 协议族体系协议族体系IEEE 802.3IEEE 802.4IEEE 802.5IEEE 802.6PhysicalIEEE 802.2InternetTransportUpperIEEE 80
4、2.xLink802.1 Internetworking 802.2 Logical Link Control(LLC)CSMACD 802.4 Token Bus 802.5 Token Ring 802.6 Metropolitan Area Networks 802.7 Broadband Tech Advisory Group 802.8 Fiber Optic Tech Advisory Group 802.9 Integrated Voice&Data Networks 802.10 Network Security 802.11 Wireless Networks 802.12
5、Demand Priority Access LANs 6/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理以太网以太网v2 帧结构帧结构7/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理以太网类型以太网类型 E-TypeValueNetWare8137XNS0600,0807IP0800IP(VINES)0BAD,80C4ARP0806RARP8035DRP6003LAT6004LAVC6007ARP(ATalk)80F38/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理IEEE 802.3 帧帧-Novell 以太网以太网9/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理带有
6、带有802.2逻辑链路控制（逻辑链路控制（LLC）的）的IEEE 802.3帧帧10/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理 IEEE 802.3子网访问协议（以太网子网访问协议（以太网SNAP）11/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理w12/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理如何判断以太网帧类型如何判断以太网帧类型13/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理以太网命名规范以太网命名规范14/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理以太网标准以太网标准StandardMaximum Cable LengthType of Cab
7、leMAC Sublayer SpecificationDevice connects to a Hub or Directly to a Bus10B5500m50 Ohm thick coaxial cable802.3Bus10B2185m50 Ohm thin coaxial cable802.3Bus10BT100mUTP802.3Hub10BTL2000mFiber802.3Hub100BTx100mUTP/STP802.3Hub100BT4100mUTP,4 pair802.3Hub100BFx400mFiber802.3Hub15/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机
8、原理半双工和全双工以太网操作半双工和全双工以太网操作HubNICNICNICNIC2-Pair CableReceive PairTransmit PairTransmitReceiveCollision?Loopback12 234455510BT Half-Duplex Operation1.网卡发送一个帧。2.网卡将帧回送到自己的接收对。3.Hub接收到帧。4.Hub在内部总线上传递帧。5.Hub将信号从每个设备的接收对送出。16/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理半双工和全双工以太网操作半双工和全双工以太网操作Full-Duplex NICFull-Duplex NIC
9、ReceiveTransmitReceiveTransmit10BT Full-Duplex Operationl 不会发生碰撞；所以，时间不会浪费在重传帧上不会发生碰撞；所以，时间不会浪费在重传帧上l 不必等其他机器发送。不必等其他机器发送。l 每个方向都有每个方向都有10M带宽，增加了可用的带宽。带宽，增加了可用的带宽。17/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理快速以太网快速以太网StandardWhat It DefinesType of CableMaximum Length to HubMaximum Distance between Devices802.3MAC f
10、raming and CSMA/CD rulesN/AN/AN/A802.310BT10B210B5Cat 3,4,5 UDP(2pair)50 Ohm thin coaxial cable50 Ohm thick coaxial cable100mN/AN/A500m500m185m802.3u100BTX100BFX100BT4autonegotiationCAT 5 UDP(2 pair)MM Fiber(2 strands)CAT 3,4,5 UDP(4 pair)100m100m100m412m412,2km w/FDX412m802.3xFull-duplex operationN
11、/AN/AN/A18/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理目录目录l 以太网技术以太网技术l 冲突域和广播域冲突域和广播域l 以太网分段以太网分段l 交换方式交换方式l VLANl二层、三层交换机工作原理二层、三层交换机工作原理l交换机重要技术参数交换机重要技术参数 19/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理CSMA/CDl CS=Carrier Sense 载波侦听载波侦听 没有载波被侦听到，延迟一段时间后发送数据。没有载波被侦听到，延迟一段时间后发送数据。l MA=Multiple Access 多路访问多路访问 广播环境广播环境 每个工作站可以听到每个数据帧每
12、个工作站可以听到每个数据帧l CD=Collision Detection 冲突检测冲突检测 传输数据时，检测冲突传输数据时，检测冲突20/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理 CSMA21/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理CD22/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理广播广播l以太网天性就是广播网络以太网天性就是广播网络l广播机制被频繁使用广播机制被频繁使用l 如如ARP协议协议 Address Resolution Protocoll一个广播域就是所有设备都会看到一个广播帧一个广播域就是所有设备都会看到一个广播帧23/65数据网维护基础培训数据
13、网维护基础培训交换机原理冲突域和广播域冲突域和广播域24/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理目录目录l 以太网技术以太网技术l 冲突域和广播域冲突域和广播域l 以太网分段以太网分段l 交换方式交换方式l VLANl二层、三层交换机工作原理二层、三层交换机工作原理l交换机重要技术参数交换机重要技术参数 25/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理以太网分段以太网分段l 局域网分段的益处局域网分段的益处l 透明桥透明桥l 使用路由器分段使用路由器分段l 使用交换机分段使用交换机分段26/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理局域网分段的益处局域网分段的益处l
14、 超越距离限制超越距离限制l 通过减少或消除碰撞加快反应速度和增加吞吐量通过减少或消除碰撞加快反应速度和增加吞吐量l 通过降低广播风暴和组播的影响加快反应速度和增加吞吐量通过降低广播风暴和组播的影响加快反应速度和增加吞吐量l 增加每个用户的可用带宽增加每个用户的可用带宽l 限制到不同局域网段的流量限制到不同局域网段的流量27/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理透明桥透明桥l 透明桥的三个关键功能透明桥的三个关键功能 通过检查接收到的帧的源通过检查接收到的帧的源MAC地址学习地址学习MAC地址。地址。根据根据MAC地址决定何时转发一个帧，何时过滤掉一个帧。地址决定何时转发一个帧，
15、何时过滤掉一个帧。和其他桥一起通过生成树协议创建一个没有环路的环境。和其他桥一起通过生成树协议创建一个没有环路的环境。28/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理透明桥透明桥单个以太网段单个以太网段0200.3333.3333WebServerNameServer0200.2222.22220200.1111.11111DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP(DNS)2DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222ARP3DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111DNS Re
16、quest4DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222DNS Reply5DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP(Web)6DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333ARP 7DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111Connect to Web 29/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理透明桥透明桥0200.3333.3333WebServerNameServer0200.2222.22220200.1111.11111DMAC=FF
17、FF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP(DNS)0200.1111.1111 E0E0E1Address Table After Step12DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222ARP 0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E1Address Table After Step23DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111DNS Request0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E1Address Table After Step34DMA
18、C=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222DNS Reply5DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP(Web)6DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333ARP 0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E10200.3333.3333 E1Address Table After Step27DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111Connect to Web30/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理透明桥透明桥l 透
19、明桥的一些功能透明桥的一些功能 广播和组播能够被桥转发广播和组播能够被桥转发 透明桥根据第二层的头和逻辑地址转发和第三层无关透明桥根据第二层的头和逻辑地址转发和第三层无关 存储存储-转发（转发（Store-and-Forward）是透明桥的典型操作）是透明桥的典型操作 透明桥必须对帧进行处理，所以也增加了时延透明桥必须对帧进行处理，所以也增加了时延31/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理透明桥透明桥l 透明桥能够提供的好处透明桥能够提供的好处 因为每段都能达到以太网的最大长度，所以超越以太网的距因为每段都能达到以太网的最大长度，所以超越以太网的距离限制离限制 通过桥对帧的过滤减
20、少了碰撞通过桥对帧的过滤减少了碰撞 桥不能降低广播桥不能降低广播/组播的影响组播的影响 每一段分别运行在每一段分别运行在10或或100Mbps代替了整个段运行在代替了整个段运行在10或或100Mbps，增加了可用带宽，增加了可用带宽 可以在桥上对帧进行限制和过滤可以在桥上对帧进行限制和过滤32/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理使用路由器分段使用路由器分段0200.3333.3333WebServerNameServer0200.2222.22220200.1111.11111DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP(Router-E0
21、)E0E1Notes:Addresses of frame on left-side Ethernet2DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.4444.4444ARP 3DMAC=0200.4444.4444SMAC=0200.1111.1111DNS Request4DNS Reply5DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP(Web)6DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333ARP 7DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111Connect to Web020
22、0.4444.44440200.5555.5555DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.4444.444433/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理使用路由器分段使用路由器分段l 使用路由器分段的功能使用路由器分段的功能 广播和组播帧不被路由器转发（默认）广播和组播帧不被路由器转发（默认）路由器使用第三层头和逻辑地址交换包，是第三层协议相关路由器使用第三层头和逻辑地址交换包，是第三层协议相关的的 路由器通常使用存储路由器通常使用存储-转发，同样增加时延转发，同样增加时延 路由器转发一个包前要进行很多处理，这些也要增加时延路由器转发一个包前要进行很多处理，这些也
23、要增加时延34/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理使用路由器分段使用路由器分段l 使用路由器分段的益处使用路由器分段的益处 超越了距离限制超越了距离限制 同一段的流量不被转发，减少了碰撞同一段的流量不被转发，减少了碰撞 路由器不转发广播路由器不转发广播/组播（默认）降低了广播组播（默认）降低了广播/组播的影响组播的影响 路由器提供了更好的可管理性，路由器可以提供对于包更详路由器提供了更好的可管理性，路由器可以提供对于包更详细的内容细的内容 路由器提供比透明桥更多的功能，比如包的分片和重组，插路由器提供比透明桥更多的功能，比如包的分片和重组，插入包的生存时间控制入包的生存时间控制
24、 额外的处理同样比透明桥引入了更多的时延额外的处理同样比透明桥引入了更多的时延35/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理使用交换机分段使用交换机分段0200.3333.3333WebServerNameServer0200.2222.22220200.1111.11111DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP(DNS)0200.1111.1111 E0E0E1Address Table After Step12DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222ARP 0200.1111.1111 E00200.
25、2222.2222 E2Address Table After Step23DMAC=0200.2222.2222SMAC=0200.1111.1111DNS Request0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E24DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.2222.2222DNS Reply5DMAC=FFFF.FFFF.FFFFSMAC=0200.1111.1111ARP(Web)6DMAC=0200.1111.1111SMAC=0200.3333.3333ARP 0200.1111.1111 E00200.2222.2222 E20200.33
26、33.3333 E1Address Table After Step27DMAC=0200.3333.3333SMAC=0200.1111.1111Connect to WebE236/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理使用交换机分段使用交换机分段在交换机中同时传送帧abcd37/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理使用交换机分段使用交换机分段Full-Duplexabc38/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理使用交换机分段使用交换机分段l 使用交换机分段的功能使用交换机分段的功能 广播和组播能够被交换机转发广播和组播能够被交换机转发 交换机使用第
27、二层头和逻辑地址，与第三层无关。交换机使用第二层头和逻辑地址，与第三层无关。存储存储-转发和转发和cut-through是交换机典型的处理方式。是交换机典型的处理方式。cut-through时延较小，但是增加了转发出错包的风险时延较小，但是增加了转发出错包的风险 交换机必须对帧进行处理，引入了时延交换机必须对帧进行处理，引入了时延39/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理使用交换机分段使用交换机分段l 使用交换机分段的益处使用交换机分段的益处 超越了距离限制超越了距离限制 减少了碰撞，因为帧只在特定口发送减少了碰撞，因为帧只在特定口发送 交换机不能降低组播影响。但是可以通过组播协
28、议降低组播交换机不能降低组播影响。但是可以通过组播协议降低组播影响影响 因为每段分别运行在因为每段分别运行在10或或100Mbps增加了可用带宽增加了可用带宽 可以限制用户流量可以限制用户流量 可以同时转发多个帧可以同时转发多个帧 交换机通常在硬件上进行了优化，同透明桥相比，时延较小交换机通常在硬件上进行了优化，同透明桥相比，时延较小40/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理目录目录l 以太网技术以太网技术l 冲突域和广播域冲突域和广播域l 以太网分段以太网分段l 交换方式交换方式l VLANl二层、三层交换机工作原理二层、三层交换机工作原理l交换机重要技术参数交换机重要技术参数
29、 41/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理交换方式交换方式l 存储转发方式存储转发方式(Store and Forward)存储转发式交换机是指在交换机接收到数据帧时，先存储在一个共存储转发式交换机是指在交换机接收到数据帧时，先存储在一个共享缓冲区中，然后进行过滤（滤掉不健全的帧和有冲突的帧）和差享缓冲区中，然后进行过滤（滤掉不健全的帧和有冲突的帧）和差错校验处理，最后再将数据按目的地址发送到指定的端口。错校验处理，最后再将数据按目的地址发送到指定的端口。l 直接转发直接转发(Cut Through)直通式交换机只对接收到的数据帧的目的地址信息进行检查，然后直通式交换机只对接收
30、到的数据帧的目的地址信息进行检查，然后立刻按指定的地址转发出去，而不做差错和过滤处理。立刻按指定的地址转发出去，而不做差错和过滤处理。l 无碎片直通无碎片直通(Fragment Free Cut Through)“碎片碎片”是指当信息发送中突然发生冲突时，因为双方立即停止发送是指当信息发送中突然发生冲突时，因为双方立即停止发送数据帧而在网络中产生的残缺不健全的帧。碎片是无用的信息，必数据帧而在网络中产生的残缺不健全的帧。碎片是无用的信息，必须将其滤除。无碎片直通方式首先存储接收到的数据帧的部分字节须将其滤除。无碎片直通方式首先存储接收到的数据帧的部分字节（前（前64个字节），然后进行差错检验，
31、如果有错，立即滤除，并要个字节），然后进行差错检验，如果有错，立即滤除，并要求对方重发此帧，否则认为该帧健全，并马上转发出去。求对方重发此帧，否则认为该帧健全，并马上转发出去。42/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理直接转发转发开始点直接转发转发开始点43/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理3种交换方式比较种交换方式比较l 在三种交换方式中，存储转发方式具有最高的交换质量，但速度最慢，在三种交换方式中，存储转发方式具有最高的交换质量，但速度最慢，适用于网络主干的连接。直通方式是三种交换方式中最快的一种，但因适用于网络主干的连接。直通方式是三种交换方式中最快的一种
32、，但因对任何帧都不做过滤处理，所以误码率较高，适用于交换式网络的外围对任何帧都不做过滤处理，所以误码率较高，适用于交换式网络的外围连接。无碎片直通方式是前两种方式的折衷。连接。无碎片直通方式是前两种方式的折衷。44/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理目录目录l 以太网技术以太网技术l 冲突域和广播域冲突域和广播域l 以太网分段以太网分段l 交换方式交换方式l VLANl二层、三层交换机工作原理二层、三层交换机工作原理l交换机重要技术参数交换机重要技术参数 45/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理VLANl 一个一个VLAN是由一个或多个交换机创建的广播域。是由一
33、个或多个交换机创建的广播域。l VLAN可以通过交换机的配置实现，也可以是通过外部的服务器同可以通过交换机的配置实现，也可以是通过外部的服务器同交换机通讯配置。交换机通讯配置。l 通常可以分为基于端口的通常可以分为基于端口的VLAN，基于协议的，基于协议的VLAN，基于，基于MAC的的VLAN等。等。46/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理通过通过VLAN划分广播域划分广播域47/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理基于端口的基于端口的VLAN48/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理基于协议的基于协议的VLAN49/65数据网维护基础培训数据网维护
34、基础培训交换机原理基于子网的基于子网的VLAN50/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理帧帧Trunking/Tagging协议协议Tagging MethodMediaInter-Switch Link(ISL)Fast Ethernet802.1qFast Ethernet802.10FDDILAN Emulation(LANE)ATM51/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理802.1Q协议帧结构协议帧结构52/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理帧在网络通信中的变化帧在网络通信中的变化53/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理TR
35、UNK和和VLAN54/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理VLAN地址表地址表E1E8E10E11SW1SW2Address TableVlan 10200.1111.0001 E10200.1111.0002 E1002000.1111.0001Vlan1Vlan2Vlan2Vlan102000.2222.000102000.1111.000202000.2222.0002Address TableVlan 10200.2222.0001 E110200.2222.0002 E1E1E8Trunking port55/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理VLAN
36、l VLAN的益处的益处 使用使用VLAN，增加了网络的灵活性。方便增加，移动设备。，增加了网络的灵活性。方便增加，移动设备。强迫强迫VLAN间进行第三层路由，加强了系统管理。间进行第三层路由，加强了系统管理。分成多个广播域，降低了广播占用的带宽分成多个广播域，降低了广播占用的带宽 降低了联网设备的降低了联网设备的CPU利用率，因为减少了广播数量利用率，因为减少了广播数量56/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理目录目录l 以太网技术以太网技术l 冲突域和广播域冲突域和广播域l 以太网分段以太网分段l 交换方式交换方式l VLANl二层、三层交换机工作原理二层、三层交换机工作原理
37、l交换机重要技术参数交换机重要技术参数 57/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理二层交换机工作原理二层交换机工作原理l 二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的别数据包中的MAC地址信息，根据地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些地址进行转发，并将这些MAC地地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：址表中。具体的工作流程如下：58/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理二层交换机工作原理二层交换机工作原理l
38、 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；地址的机器是连在哪个端口上的；l 再去读取包头中的目的再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口地址，并在地址表中查找相应的端口l 如表中有与这目的如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上端口上l 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机
39、又可以学习一目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。59/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理二层交换机主要性能参数二层交换机主要性能参数l 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽个端口，每个端口的带宽是是M，交换机总线带宽超过，交换机总线带宽超过NM，那么这交换，那么这交换机
40、就可以实现线速交换；机就可以实现线速交换；l 学习端口连接的机器的学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为，一为MAC表项数值），表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；地址表大小影响交换机的接入容量；l 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC（Application specific Integrated Circuit）芯片，因此）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用转发速
41、度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影不同，直接影响产品性能。响产品性能。60/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理三层交换机工作原理三层交换机工作原理l 比如比如A要给要给B发送数据，已知目的发送数据，已知目的IP，那么，那么A就用子网掩码取得网就用子网掩码取得网络地址，判断目的络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。是否与自己在同一网段。l 如果在同一网段，但不知道转发数据所需的如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，地址，A就发送就发送一个一个ARP请求，请求，B返回其返回其MAC地址，地址，A用此用此MAC封装数据包并发封装数据包并发送给交换机
42、，交换机起用二层交换模块，查找送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将地址表，将数据包转发到相应的端口。数据包转发到相应的端口。61/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理三层交换机工作原理三层交换机工作原理62/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理三层交换机工作原理三层交换机工作原理l 如果目的如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么地址显示不是同一网段的，那么A要实现和要实现和B的通讯，的通讯，在流缓存条目中没有对应在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统
43、中已经设好发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最，对应第三层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在先在MAC表中放的是缺省网关的表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源地址为源MAC地址，以主机地址，以主机B的的MAC地址为目的地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机地址。通过一定的识别触发机制
44、，确立主机A与与B的的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的，以后的A到到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。常所说的一次路由多次转发。63/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理三层交换机主要特点三层交换机主要特点l 由硬件结合实现数据的高速转发。由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接直接
45、叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。交换机性能的两个重要参数。l 简洁的路由软件使路由过程简化。简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。64/65数据网维护基础
46、培训数据网维护基础培训交换机原理目录目录l 以太网技术以太网技术l 冲突域和广播域冲突域和广播域l 以太网分段以太网分段l 交换方式交换方式l VLANl二层、三层交换机工作原理二层、三层交换机工作原理l交换机重要技术参数交换机重要技术参数 65/65数据网维护基础培训数据网维护基础培训交换机原理交换机重要技术参数交换机重要技术参数l 转发技术：交换机采用直通转发技术或存储转发技术？转发技术：交换机采用直通转发技术或存储转发技术？l 延时：交换机数据交换延时多少？延时：交换机数据交换延时多少？l 管理功能：交换机提供给拥护多少可管理功能？管理功能：交换机提供给拥护多少可管理功能？l 单单/多多
47、MAC地址类型：每个端口是单地址类型：每个端口是单MAC地址，还是多地址，还是多MAC地址？地址？l 外接监视支持：交换机是否允许外接监视工具管理端口、电路或交换外接监视支持：交换机是否允许外接监视工具管理端口、电路或交换机所有流量？机所有流量？l 扩展树：交换机是否提供扩展树算法或其他算法，检测并限制拓扑环扩展树：交换机是否提供扩展树算法或其他算法，检测并限制拓扑环?l 全双工：交换机是否允许端口同时收全双工：交换机是否允许端口同时收/发，全双工通讯？发，全双工通讯？l 高速端口集成：交换机是否提供高速端口连接关键业务服务器或上行高速端口集成：交换机是否提供高速端口连接关键业务服务器或上行主干？主干？
