集線器交換機(jī)基本工作原理及配置.ppt

網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備的基本工作原理及配置,許樂(lè)-,網(wǎng)絡(luò)互連,要求掌握各個(gè)層次的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，熟悉他們的功能與特性，以及它們之間的區(qū)別，能夠按實(shí)際需求使用這些設(shè)備，特別重點(diǎn)掌握路由器和交換機(jī)設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備 物理層 中繼器（Repeater）、HUB 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)橋、交換機(jī)、網(wǎng)卡 網(wǎng)絡(luò)層 路由器（Router） 傳輸層-應(yīng)用層 網(wǎng)關(guān)(Gateway）,網(wǎng)絡(luò)互連,中繼器（Repeater）:是連接網(wǎng)絡(luò)線路的一種裝置，常用于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間物理信號(hào)的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作。 1.主要作用 放大、再生二進(jìn)制位信號(hào)（物理信號(hào)），延長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度.聯(lián)結(jié)兩個(gè)不同的物理網(wǎng)段(只有兩個(gè)端口) 2.特性 只具有簡(jiǎn)單的放大、再生物理信號(hào)的功能 只能連接相同或不同傳輸介質(zhì)的同類局域網(wǎng) 把多個(gè)獨(dú)立的物理網(wǎng)段連成一個(gè)大的物理網(wǎng)絡(luò) 用中繼器連接的局域網(wǎng)在物理上、邏輯上都是一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 沒(méi)有任何隔離功能,集線器:是中繼器的一種形式，也稱為多端口中繼器 主要功能: 所有網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)都通過(guò)HUB接入到網(wǎng)絡(luò)中 是共享10Base-T、100Base-T的核心設(shè)備 放大、再生二進(jìn)制位信號(hào)的功能 具有自動(dòng)檢測(cè)和處理沖突信號(hào)的功能 具有自動(dòng)隔離故障站點(diǎn)的功能,網(wǎng)絡(luò)互連,集線器內(nèi)部是總線共享連接,1.所有工作站接在同一物理總線上 2.同一時(shí)刻只能有一臺(tái)工作站發(fā)送數(shù)據(jù),否則將會(huì)產(chǎn)生沖突,怎么協(xié)調(diào)不同工作站順利發(fā)送數(shù)據(jù)呢?,CSMA/CD工作原理,CSMA/CD,Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 載波監(jiān)聽(tīng)多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè),多點(diǎn)接入,許多計(jì)算機(jī)以多點(diǎn)接入的方式連接在一根總線上，是總線型網(wǎng)絡(luò)。,載波監(jiān)聽(tīng),是指每一個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測(cè)一下總線上是否有其他計(jì)算機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)；如果有，則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。,碰撞檢測(cè),就是計(jì)算機(jī)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓大小，由信號(hào)電壓擺動(dòng)值的大小來(lái)判斷是否發(fā)生了碰撞。正常發(fā)送時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)都是使用曼徹斯特編碼的信號(hào)；發(fā)生碰撞時(shí)，信號(hào)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。一旦發(fā)生碰撞，就立即停止發(fā)送。,CSMA/CD的廣播方式發(fā)送,總線上的每一個(gè)工作的計(jì)算機(jī)都能檢測(cè)到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)。 由于只有計(jì)算機(jī) D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫(xiě)入的地址一致，因此只有 D 才接收這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 其他所有的計(jì)算機(jī)（A, C 和 E）都檢測(cè)到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來(lái)。 具有廣播特性的總線上實(shí)現(xiàn)了一對(duì)一的通信。,B向 D 發(fā)送數(shù)據(jù),C,D,A,E,不接受,不接受,不接受,接受,B,只有 D 接受 B 發(fā)送的數(shù)據(jù),工作原理:廣播 共享 從一個(gè)端口接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，便把從端口接收到的所有二進(jìn)制位信號(hào)，無(wú)選擇的進(jìn)行放大再生，并把放大后的信號(hào)，通過(guò)廣播的方式向其他所有端口分發(fā)出去。,網(wǎng)絡(luò)互連,集線器的特性 集線器工作在OSI參考模型的第1層，即物理層。 集線器是一種共享型設(shè)備，所有連在集線器上的站點(diǎn)共享一條傳輸通道，共享帶寬。 集線器采用半雙工（Half Duplex）通信方式 存在爭(zhēng)用信道的問(wèn)題。以太網(wǎng)集線器使用CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)控制方法來(lái)控制信道的分配,網(wǎng)絡(luò)互連,思考,1.集線器能不能夠無(wú)限制的級(jí)連?將會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題? 在共享式網(wǎng)絡(luò)中，隨著用戶數(shù)量的增加，每用戶所使用的平均帶寬減小，網(wǎng)絡(luò)沖突加劇，網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率下降。 10 base-T網(wǎng)絡(luò)中的5-4-3原則:指的是“5-4-3規(guī)則”，是指在10M以太網(wǎng)中中，網(wǎng)絡(luò)總長(zhǎng)度不得超過(guò)5個(gè)區(qū)段，4臺(tái)網(wǎng)絡(luò)延長(zhǎng)設(shè)備，且5個(gè)區(qū)段中只有3個(gè)區(qū)段可接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,網(wǎng)絡(luò)互連,網(wǎng)橋(Bridge) 網(wǎng)橋能將兩個(gè)以上獨(dú)立的物理網(wǎng)絡(luò)連接在一起，構(gòu)成一個(gè)單個(gè)的邏輯LAN,網(wǎng)橋的工作原理,第一步： 首先，SYS1向SYS6發(fā)送數(shù)據(jù)幀，幀的目的MAC地址=MAC6，源MAC地址=MAC1。這時(shí)，網(wǎng)橋B1不管幀的目的MAC地址是什么，它將從#1端口收下該幀。由于B1的自學(xué)習(xí)表為空，這樣它不知道這個(gè)幀應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，所以，采用廣播方式擴(kuò)散到除入端口（這里是#1端口）外的所有其它端口（這里是#2端口）。同時(shí)將源MAC地址MAC1寫(xiě)到網(wǎng)橋B1的中，如表1所示。, 接著，網(wǎng)橋B2從它的#1端口收下網(wǎng)橋B1轉(zhuǎn)發(fā)而來(lái)的幀。由于B2的自學(xué)習(xí)表也為空，于是它采用廣播方式擴(kuò)散到除入端口（這里是#1端口）外的所有其它端口（這里是#2端口和#3端口）。同時(shí)將源MAC地址MAC1寫(xiě)到網(wǎng)橋B2的中，如表2所示。,SYS4向SYS1發(fā)送數(shù)據(jù)幀，幀的目的MAC地址=MAC1，源MAC地址=MAC4。這時(shí)，網(wǎng)橋B2從#2端口收下該幀。網(wǎng)橋B2查其自學(xué)習(xí)表可知，剛收下的幀應(yīng)從#1端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。同時(shí)將源MAC地址MAC4寫(xiě)到網(wǎng)橋B2的中,接著，網(wǎng)橋B1從它的#2端口收下網(wǎng)橋B2轉(zhuǎn)發(fā)而來(lái)的幀。網(wǎng)橋B1查其自學(xué)習(xí)表可知，剛收下的幀應(yīng)從#1端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。同時(shí)將源MAC地址MAC4寫(xiě)到網(wǎng)橋B1的中，如表4所示。,網(wǎng)橋,2.網(wǎng)橋的特性 工作在數(shù)據(jù)鏈路層 是一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備 支持任何網(wǎng)絡(luò)層及高層協(xié)議 根據(jù)MAC地址過(guò)濾數(shù)據(jù) 不能隔離廣播信息 能互連不同的網(wǎng)絡(luò) 用網(wǎng)橋互連起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)單個(gè)的邏輯網(wǎng),網(wǎng)橋的主要作用 將兩個(gè)以上局域網(wǎng)（物理網(wǎng)絡(luò)）互連為一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò) 擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍，實(shí)現(xiàn)更大范圍的局域網(wǎng)互連。 隔離一個(gè)物理網(wǎng)段的故障，提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 根據(jù)MAC地址對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行過(guò)濾,局域網(wǎng)交換機(jī)（LAN Switch） 1.交換機(jī)工作的邏輯機(jī)理 擺脫了CSMA/CD的約束 同時(shí)存在多個(gè)數(shù)據(jù)通道 是一個(gè)受控制的多端口開(kāi)關(guān)矩陣,局域網(wǎng)交換機(jī)（LAN Switch）,交換機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程,圖 交換機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作過(guò)程,交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換解決了集線器那種共享單車道容易出現(xiàn)“塞車“現(xiàn)象.在交換機(jī)技術(shù)上把這種 “獨(dú)享“道寬(網(wǎng)絡(luò)上稱之為“帶寬“)情況稱之為“交換“,這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境稱為“交換式網(wǎng)絡(luò)“,交換式網(wǎng)絡(luò)必須采用交換機(jī)(Switch) 來(lái)實(shí)現(xiàn).,交 換 技 術(shù),交換機(jī)工作方式,從一個(gè)端口發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù),其中會(huì)含有目的地的 MAC 地址,交換機(jī)在保存在自己緩存中的 MAC 地址表里尋找與這個(gè)數(shù)據(jù)包中包含的目的 MAC 地址對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn),找到以后,便在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間架起了一條臨時(shí)性的專用數(shù)據(jù)傳輸通道。 建立虛連接通道 這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)便可以不受干擾地進(jìn)行通信了.在源端口和目的端口直接建立虛連接通道,全雙工“(Full Duplex)狀態(tài):即可以同時(shí)接收和發(fā)送數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)流是雙向的 。 半雙工:在任一時(shí)刻只能有一個(gè)方向的數(shù)據(jù)流,即處于“半雙工“(Half Duplex)模式,交換機(jī)的工作特點(diǎn),擁有一條很高帶寬的背板總線和內(nèi)部交換矩陣 所有的端口都掛接在這條背板總線上 控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC地址的網(wǎng)卡（NIC）掛接在哪個(gè)端口上，通過(guò)內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口,交換機(jī)的主要功能 在發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間建立一條虛連接 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀 建立并維護(hù)交換表 交換機(jī)的主要特性 局域網(wǎng)交換技術(shù)操作在OSI的第二層 根據(jù)MAC地址進(jìn)行幀轉(zhuǎn)發(fā)、幀過(guò)濾 每個(gè)交換機(jī)端口獨(dú)占帶寬 系統(tǒng)帶寬為端口帶寬 n (端口個(gè)數(shù)） 內(nèi)部可同時(shí)存在多個(gè)通信通道,交換機(jī)的地址學(xué)習(xí)能力,計(jì)算機(jī)打開(kāi)電源后,安裝在該系統(tǒng)中的網(wǎng)卡會(huì)定期發(fā)出空閑包或信號(hào),交換機(jī)即可據(jù)此得知它的存在以及其 MAC 地址,這就是所謂自動(dòng)地址學(xué)習(xí). 要注意交換機(jī)檔次越低,交換機(jī)的緩存就越小,也就是說(shuō)為保存 MAC 地址所準(zhǔn)備的空間也就越小,對(duì)應(yīng)的就是它能記住的 MAC 地址數(shù)也就越少. 通常一臺(tái)交換機(jī)都具有 1024 個(gè) MAC 地址記憶空間,都能滿足實(shí)際需求.,MAC地址表,MAC地址表 表的結(jié)構(gòu)是MAC地址和端口對(duì)。這個(gè)MAC地址表存放于交換機(jī)的緩存（RAM）中。 目的MAC地址 類型 VLAN ID 目的端口 0050.ba40.8c5c Dynamic 148 FastEthernet0/8 0050.babc.3077 Dynamic 148 FastEthernet0/2 地址學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)地址時(shí)，交換機(jī)要記錄兩件事： 記錄地址本身和入站端口號(hào)碼 將MAC地址的壽命清0；表中的地址壽命每秒加1，所壽命達(dá)到一個(gè)特定值，對(duì)應(yīng)的MAC地址表項(xiàng)就會(huì)被刪除掉。這個(gè)過(guò)程叫老化。,地址學(xué)習(xí)過(guò)程,由于交換機(jī)能夠自動(dòng)根據(jù)收到的以太網(wǎng)幀中的源 MAC 地址更新地址表的內(nèi)容,所以交換機(jī)使用的時(shí)間越長(zhǎng)學(xué)到的 MAC 地址就越多，未知的 MAC 地址就越少,因而廣播的包就越少,速度就越快. 交換機(jī)中的內(nèi)存畢竟有限,因此,能夠記憶的 MAC 地 址數(shù)量也是有限 地址轉(zhuǎn)發(fā)表設(shè)定了一個(gè)自動(dòng)老化時(shí)間(Auto-aging),若某 MAC 地址在一定時(shí)間內(nèi)(默認(rèn)為 300 秒)不再出現(xiàn),那么,交換機(jī)將自動(dòng)把該 MAC 地址從地 址表中清除.當(dāng)下一次該 MAC 地址重新出現(xiàn)時(shí),將會(huì)被當(dāng)作新地址處理.,交換機(jī)MAC地址表學(xué)習(xí)（一）,MAC 地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,C,交換機(jī)初始化時(shí)MAC地址表是空的。,A,B,D,交換機(jī)MAC地址表學(xué)習(xí)（二）,MAC 地址表,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,F0/1: 0260.8c01.1111,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,主機(jī)之間互相發(fā)送數(shù)據(jù)，交換機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源MAC地址。,A,C,B,D,交換機(jī)幀轉(zhuǎn)發(fā)原理,局域網(wǎng)交換機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)幀的MAC（Media Access Control）地址（即物理地址）進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)操作。 交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀時(shí)，遵循以下規(guī)則：如果數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址是廣播地址或者組播地址，則向局域網(wǎng)交換機(jī)所有端口轉(zhuǎn)發(fā)（除數(shù)據(jù)幀來(lái)的端口）；如果數(shù)據(jù)幀的目的地址是單播地址，但是這個(gè)地址并不在交換機(jī)的地址表中，那么也會(huì)向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)（除數(shù)據(jù)幀來(lái)的端口）；,交換機(jī)幀轉(zhuǎn)發(fā)原理（一）,未知單播幀，廣播幀： 執(zhí)行廣播操作Flooding(泛洪),0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,F0/1: 0260.8c01.1111,F0/2: 0260.8c01.2222,F0/3: 0260.8c01.3333,F0/4: 0260.8c01.4444,MAC 地址表,A,C,B,D,交換機(jī)幀轉(zhuǎn)發(fā)原理,如果數(shù)據(jù)幀的目的地址在交換機(jī)的地址表中，那么就根據(jù)地址表轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口； 如果數(shù)據(jù)幀的目的地址與數(shù)據(jù)幀的源地址在一個(gè)網(wǎng)段上，它就會(huì)丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)幀，交換也就不會(huì)發(fā)生。,交換機(jī)幀轉(zhuǎn)發(fā)原理（二）,已知單播幀 過(guò)濾操作Filtering,F0/1: 0260.8c01.1111,F0/2: 0260.8c01.2222,F0/3: 0260.8c01.3333,F0/4: 0260.8c01.4444,0260.8c01.1111,0260.8c01.2222,0260.8c01.3333,0260.8c01.4444,X,X,MAC地址表,F0/1,F0/3,F0/2,F0/4,A,C,B,D,ARP協(xié)議及工作原理,ARP協(xié)議:地址解析協(xié)議，實(shí)現(xiàn)通過(guò)IP地址得知其物理地址。 在以太網(wǎng)協(xié)議中規(guī)定，同一局域網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)要和另一臺(tái)主機(jī)進(jìn)行直接通信，必須要知道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。 而在TCP/IP協(xié)議棧中，網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層只關(guān)心目標(biāo)主機(jī)的IP地址。 所謂地址解析（address resolution）就是主機(jī)在發(fā)送幀前將目標(biāo)IP地址轉(zhuǎn)換成目標(biāo)MAC地址的過(guò)程。,ARP過(guò)程 將IP映射到MAC地址,ARP 協(xié)議具有兩項(xiàng)基本功能： IP地址解析為 MAC 地址 維護(hù)映射的緩存,1,2,ARP過(guò)程 將IP映射到MAC地址,ARP過(guò)程 將IP映射到MAC地址,3,ARP過(guò)程 將IP映射到MAC地址,4,ARP過(guò)程 將IP映射到MAC地址,5,ARP過(guò)程 將IP映射到MAC地址,6,ARP過(guò)程 目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)外,1,ARP過(guò)程 目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)外,2,ARP過(guò)程 目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)外,3,ARP過(guò)程 目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)外,ARP過(guò)程 目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)外,ARP過(guò)程 目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)外,6,ARP過(guò)程 目的主機(jī)在本地網(wǎng)絡(luò)外,。,ARP過(guò)程 刪除地址映射,。,ARP緩存表老化機(jī)制,ARP緩存表采用了老化機(jī)制（即設(shè)置了生存時(shí)間TTL），在一段時(shí)間內(nèi)（一般15到20分鐘）如果表中的某一行沒(méi)有使用，就會(huì)被刪除，這樣可以大大減少ARP緩存表的長(zhǎng)度，加快查詢速度。,查看ARP緩存表,在主機(jī)上進(jìn)入DOS命令方式：arp a 二層交換機(jī)上很可能沒(méi)有ARP緩存表。 請(qǐng)思考： 如果不給交換機(jī)配置IP地址，交換機(jī)能否正常傳遞數(shù)據(jù)包？,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(Store and Forward) 特點(diǎn)：交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包后，首先將數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到緩沖器中，進(jìn)行CRC循環(huán)冗余校驗(yàn),如果這個(gè)數(shù)據(jù)包有CRC錯(cuò)誤，則該包將被丟棄；如果數(shù)據(jù)包完整，交換機(jī)查詢地址映射表將其轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的端口。 優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有殘缺數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，可減少潛在的不必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)發(fā)速率比直接轉(zhuǎn)發(fā)方式慢。 適用環(huán)境：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)適用于普通鏈路質(zhì)量或質(zhì)量較為惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這種方式要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理，所以，延遲和幀的大小有關(guān)。,交換機(jī)的交換模式,直通交換(CutThrough) 特點(diǎn)：交換機(jī)只讀出數(shù)據(jù)幀的前6個(gè)字節(jié)，即通過(guò)地址映射表中查找目標(biāo)地址，將數(shù)據(jù)幀傳送到相應(yīng)的端口上。直通交換能夠?qū)崿F(xiàn)較少的延遲，因?yàn)樵跀?shù)據(jù)幀的目的地址被讀出，確定了轉(zhuǎn)發(fā)端口后馬上開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)幀。 優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)發(fā)速率快、減少延時(shí)和提高整體吞吐率 缺點(diǎn)：會(huì)給整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)許多垃圾通信包 適用環(huán)境：網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量較好、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包較少的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，延遲時(shí)間跟幀的大小無(wú)關(guān)。,交換機(jī)的交換模式,碎片丟棄（Fragmentfree） 特點(diǎn)：這是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度是否夠64個(gè)字節(jié)，如果小于64字節(jié)，說(shuō)明是假包，則丟棄該包；如果大于等于64字節(jié)，則發(fā)送該包。 優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)處理速度比存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式快 缺點(diǎn)：比直通式慢 適用環(huán)境：一般的通訊鏈路,交換機(jī)的交換模式,交換機(jī)與網(wǎng)橋的主要區(qū)別,(1)延遲小。交換機(jī)通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)，而網(wǎng)橋通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)橋是通過(guò)運(yùn)行于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的橋接協(xié)議實(shí)現(xiàn)；交換機(jī)使用了專用集成電路（Application-Specific-Integrated Circuit，ASIC)，大大提高了網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)速度。 (2)端口多。交換機(jī)得端口密度遠(yuǎn)大于網(wǎng)橋。 (3)功能強(qiáng)大。交換機(jī)除了轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾的功能，還有諸多管理功能，如網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的支持、虛擬局域網(wǎng)的劃分等。,（1）在OSI/RM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的工作層次不同 集線器工作在物理層，而交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層。更高級(jí)的交換機(jī)可以工作在第三層（網(wǎng)絡(luò)層）、第四層（傳輸層）或更高層。 （2）數(shù)據(jù)傳輸方式不同 集線器的數(shù)據(jù)傳輸方式是廣播（broadcast）方式，即所有端口處在一個(gè)沖突域中；而交換機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸一般只發(fā)生在源端口和目的端口之間，即交換機(jī)的每個(gè)端口處在不同的沖突域。 （3）帶寬占用方式不同 集線器所有端口共享集線器的總帶寬，而交換機(jī)的每個(gè)端口都具有自己獨(dú)立的帶寬。 （4）傳輸模式不同 集線器采用半雙工方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；交換機(jī)采用全雙工方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。,交換機(jī)與集線器的主要區(qū)別,交換機(jī)與集線器（HUB）的主要區(qū)別,總結(jié)： 交換機(jī)與集線器有著本質(zhì)的不同，無(wú)論在工作層次、通訊方式、傳輸速度和可管理性上，都都存在明顯的差別，交換機(jī)與集線器相比具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。目前，交換機(jī)已經(jīng)成為組網(wǎng)中的普遍使用的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，而集線器已經(jīng)逐漸在退出歷史舞臺(tái)。,交換機(jī)的分類與性能指標(biāo),交換機(jī)的分類,從應(yīng)用區(qū)域劃分：廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī) 廣域網(wǎng)交換機(jī): 主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信基礎(chǔ)平臺(tái)。 局域網(wǎng)交換機(jī)則: 應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如PC機(jī)及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等。,注意：我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)的是局域網(wǎng)交換機(jī)。,交換機(jī)的分類,按組建園區(qū)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層次，可劃分為：接入層交換機(jī)、匯聚層交換機(jī)和核心層交換機(jī)。 核心層交換機(jī): 一般采用機(jī)箱式模塊化設(shè)計(jì)，機(jī)箱中可承載管理模塊、光端口模塊、高速電口模塊、電源等，具有很高的背板容量； 匯聚層交換機(jī): 可以是機(jī)箱式模塊化交換機(jī)，也可以是固定配置的交換機(jī)，具有較高的接入能力和帶寬，一般會(huì)包含光端口、高速電口等端口； 接入層交換機(jī): 一般是固定配置的交換機(jī)，端口密度較大，具有較高的接入能力，以10/100M端口為主，以固定端口或擴(kuò)展槽方式提供1000Mbps的上聯(lián)端口。,根據(jù)傳輸介質(zhì)、傳輸速度以及發(fā)展歷史上看，局域網(wǎng)交換機(jī)有這樣一些類型： 以太網(wǎng)交換機(jī) 快速以太網(wǎng)交換機(jī) 千兆以太網(wǎng)交換機(jī) 萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī) FDDI交換機(jī) ATM交換機(jī) 令牌環(huán)交換機(jī) ,交換機(jī)的分類,根據(jù)架構(gòu)特點(diǎn)，人們還將局域網(wǎng)交換機(jī)分為 機(jī)架式 帶擴(kuò)展槽固定配置式 不帶擴(kuò)展槽固定配置式,交換機(jī)的分類,按照OSI的七層網(wǎng)絡(luò)模型，交換機(jī)又可以分為： 第二層交換機(jī) 第三層交換機(jī) 第四層交換機(jī) 第七層交換機(jī) 基于MAC地址工作的第二層交換機(jī)最為普遍，用于網(wǎng)絡(luò)接入層和匯聚層?；贗P地址和協(xié)議進(jìn)行交換的第三層交換機(jī)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的核心層，也少量應(yīng)用于匯聚層。部分第三層交換機(jī)也同時(shí)具有第四層交換功能，可以根據(jù)數(shù)據(jù)幀的協(xié)議端口信息進(jìn)行目標(biāo)端口判斷。第四層以上的交換機(jī)稱之為應(yīng)用型交換機(jī)，主要用于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。,交換機(jī)的分類,按照交換機(jī)的可管理性，可分為： 可管理型交換機(jī) 不可管理型交換機(jī) 兩者區(qū)別在于對(duì)SNMP、RMON等網(wǎng)管協(xié)議的支持?？晒芾硇徒粨Q機(jī)便于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、流量分析，但成本也相對(duì)較高。大中型網(wǎng)絡(luò)在匯聚層應(yīng)該選擇可管理型交換機(jī)，在接入層視應(yīng)用需要而定，核心層交換機(jī)則全部是可管理型交換機(jī)。,交換機(jī)的分類,交換機(jī)的分類,從應(yīng)用的角度劃分，交換機(jī)又可分為： 電話交換機(jī)（PBX）：主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供語(yǔ)音通訊。 數(shù)據(jù)交換機(jī)（Switch）： 應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。,注意：我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)的是數(shù)據(jù)交換機(jī)。,背板帶寬與端口速率 模塊化與固定配置 專用芯片與通用芯片 單/多MAC地址類型,交換機(jī)的主要性能指標(biāo),背板帶寬與端口速率 背板帶寬和端口速率是衡量交換機(jī)的交換能力的主要參數(shù)。 背板帶寬：指通過(guò)交換機(jī)所有通信的最大值。 交換機(jī)的端口速率：每秒通過(guò)的比特?cái)?shù)。 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 10000Mbps,交換機(jī)的主要性能指標(biāo),模塊化與固定配置 模塊化交換機(jī)：具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，可在機(jī)箱內(nèi)提供一系列擴(kuò)展模塊，如千兆位以太網(wǎng)模塊、FDDI模塊、ATM模塊、快速以太網(wǎng)模塊、令牌環(huán)模塊等，所以能夠?qū)⒕哂胁煌瑓f(xié)議、不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。但是它的價(jià)格一般也比較昂貴。模塊化交換機(jī)一般作為骨干交換機(jī)來(lái)使用。 固定配置交換機(jī)：一般具有固定端口配置，比如Cisco公司的Catalyst l900/2900交換機(jī)，Bay公司的BayStack350/450交換機(jī)等。固定配置交換機(jī)的可擴(kuò)充性顯然不如模塊化交換機(jī)，但是價(jià)格要低得多。,交換機(jī)的主要性能指標(biāo),專用芯片與通用芯片 X86： 通用計(jì)算機(jī)芯片 ASIC： （Application-Specific-Integrated Circuit ） NP： 專用網(wǎng)絡(luò)處理器,交換機(jī)的主要性能指標(biāo),單/多MAC地址類型 單MAC交換機(jī)：每個(gè)端口只有一個(gè)MAC地址 多MAC交換機(jī)：每個(gè)端口捆綁有多個(gè)MAC硬件地址 單MAC交換機(jī)主要用于連接最終用戶、網(wǎng)絡(luò)共享資源或非橋接路由器，它們不能用于連接集線器或含有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)段；多MAC交換機(jī)的每個(gè)端口可以看作是一個(gè)集線器，而多MAC交換機(jī)可以看作是集線器的集線器。,交換機(jī)的主要性能指標(biāo),交換機(jī)的接口與連接方式,交換機(jī)的接口類型,交換機(jī)的接口是隨著網(wǎng)絡(luò)類型的變化和傳輸介質(zhì)的發(fā)展而產(chǎn)生的不同的接口規(guī)格，主要有： 雙絞線RJ-45接口 光纖接口 AUI接口與BNC Console接口 FDDI接口,雙絞線RJ-45接口 數(shù)量最多、應(yīng)用最廣的一種接口類型，它屬于以太網(wǎng)接口類型。它不僅在最基本的10Base-T以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使用，還在目前主流的100Base-TX快速以太網(wǎng)和1000Base-TX千兆以太網(wǎng)中使用。,交換機(jī)的接口類型,光纖接口 目前光纖傳輸介質(zhì)發(fā)展相當(dāng)迅速，各種光纖接口也是層出不窮，分別應(yīng)用于100Base-FX、1000Base-FX等網(wǎng)絡(luò)中。在局域網(wǎng)交換機(jī)中， SC類型是一種常見(jiàn)的光纖接口，SC接口的芯在接頭里面，右圖所示的是一款100Base-FX網(wǎng)絡(luò)的SC光纖接口模塊。,交換機(jī)的接口類型,AUI接口 這是專門用于連接粗同軸電纜的，目前這種網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)中已不多見(jiàn)?，F(xiàn)在部分交換機(jī)保留了AUI接口。 AUI接口是一個(gè)15針“D”形接口，類似于顯示器接口。這種接口在其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中也可以見(jiàn)到，如路由器，甚至服務(wù)器中。右圖中所示的是交換機(jī)上的AUI接口示意圖。,交換機(jī)的接口類型,BNC 接口 這是專門用于連接細(xì)同軸電纜的接口，目前提供這種接口的交換機(jī)比較少見(jiàn)。個(gè)別交換機(jī)保留BNC接口，主要是用于與細(xì)同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的令牌網(wǎng)絡(luò)連接。 右圖是BNC接口的網(wǎng)卡。,交換機(jī)的接口類型,Console接口 用于配置交換機(jī)而使用的接口。 不同交換機(jī)的Console接受有所不同，有些與Cisco路由器一樣采用RJ-45類型Console接口，而有的則采用串口作為Console接口。,交換機(jī)的接口類型,FDDI接口 在早期的100Mbps時(shí)代，還有一種FDDI網(wǎng)絡(luò)類型，即“光纖分布式數(shù)據(jù)接口”，其傳輸介質(zhì)也是光纖，其接口類型如右圖。目前由于它的優(yōu)勢(shì)不明顯，已經(jīng)很少見(jiàn)了。,交換機(jī)的接口類型,交換機(jī)的連接方式,我們常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)都是多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接在一起，我們來(lái)看交換機(jī)之間有哪些連接方式： 級(jí)聯(lián) 冗余 堆疊,級(jí)聯(lián) 是最常見(jiàn)的連接方式，即使用網(wǎng)線將兩個(gè)交換機(jī)連接起來(lái)。有使用光纖介質(zhì)連接和雙絞線介質(zhì)連接兩種情況。 光纖介質(zhì)連接： 直接連接的兩個(gè)交換機(jī)端口要保證一致的光纖規(guī)格、端口速率，發(fā)送信號(hào)光纖端口與接收信號(hào)光纖端口相連。 雙絞線介質(zhì)連接： 分普通端口和使用Uplink端口級(jí)聯(lián)兩種情況。普通端口之間相連，使用交叉雙絞線；一臺(tái)交換機(jī)使用UPlink端口相連使用直通雙絞線。 注意：目前有些交換機(jī)已實(shí)現(xiàn)智能判斷，即使用交叉線或直通線均可在兩臺(tái)交換機(jī)之間建立連接。,交換機(jī)的連接方式,冗余 SpanningTree冗余連接：工作方式是StandBy，一條鏈路在工作，其余鏈路處于待機(jī)(StandBy)狀態(tài)，效率沒(méi)有提高，可靠性提高。 PortTrunking連接：多條冗余連接鏈路實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)。交換機(jī)之間聯(lián)結(jié)帶寬成倍提高，可靠性已得到增強(qiáng)。,交換機(jī)的連接方式,堆疊 只有支持堆疊的交換及之間才可進(jìn)行堆疊，使用專用的堆疊線通過(guò)交換機(jī)上提供的堆疊接口使用一定的連接方式連接起來(lái)。 多臺(tái)交換機(jī)的堆疊是靠一個(gè)提供背板總線帶寬的多口堆疊母模塊與單口的堆疊子模塊相連實(shí)現(xiàn)的，并插入不同的交換機(jī)實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的堆疊。,交換機(jī)的連接方式,交換機(jī)堆疊連接方法,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增長(zhǎng)時(shí)，固定端口交換機(jī)的擴(kuò)展能力會(huì)受到制約。 為了使交換機(jī)滿足大型網(wǎng)絡(luò)對(duì)端口的數(shù)量要求，一般在較大型網(wǎng)絡(luò)中都采用交換機(jī)的堆疊方式來(lái)解決。要注意的是只有可堆疊交換機(jī)才具備這種端口，所謂可堆疊交換機(jī)，就是指一個(gè)交換機(jī)中一般同時(shí)具有“UP“和“DOWN“堆疊端口。當(dāng)多個(gè)交換機(jī)連接在一起時(shí)，其作用就像一個(gè)模塊化交換機(jī)一樣，堆疊在一起交換機(jī)可以當(dāng)作一個(gè)單元設(shè)備來(lái)進(jìn)行管理。一般情況下，當(dāng)有多個(gè)交換機(jī)堆疊時(shí)，其中存在一個(gè)可管理交換機(jī)，利用可管理交換機(jī)可對(duì)此可堆疊式交換機(jī)中的其他“獨(dú)立型交換機(jī)”進(jìn)行管理。,交換機(jī)堆疊連接方法,堆疊中的所有交換機(jī)可視為一個(gè)整體的交換機(jī)來(lái)進(jìn)行管理，也就是說(shuō)，堆疊中所有的交換機(jī)從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上可視為一個(gè)交換機(jī)。堆棧在一起的交換機(jī)可以當(dāng)作一臺(tái)交換機(jī)來(lái)統(tǒng)一管理。交換機(jī)堆疊技術(shù)采用了專門的管理模塊和堆棧連接電纜，這樣做的好處是，一方面增加了用戶端口，能夠在交換機(jī)之間建立一條較寬的寬帶鏈路，這樣每個(gè)實(shí)際使用的用戶帶寬就有可能更寬（只有在并不是所有端口都在使用情況下）。另一方面多個(gè)交換機(jī)能夠作為一個(gè)大的交換機(jī)，便于統(tǒng)一管理。,可堆疊交換機(jī)常用的堆疊方式有兩種：,菊花型 菊花型堆疊要求堆疊交換機(jī)通過(guò)堆疊接口或模塊首尾相連，是一種類似于普通的交換機(jī)之間級(jí)聯(lián)連接，通過(guò)相對(duì)高速的端口串接和軟件的支持，最終實(shí)現(xiàn)構(gòu)建一個(gè)多交換機(jī)的層疊結(jié)構(gòu)。,可堆疊交換機(jī)常用的堆疊方式有兩種：,星型 星型堆疊是需要一個(gè)主交換機(jī)，其它是從交換機(jī)，每臺(tái)從交換機(jī)都通過(guò)堆疊接口或模塊與主交換機(jī)相連。這種方式要求主交換機(jī)的交換容量（背板帶寬）要比從交換機(jī)的要大。,堆疊和級(jí)聯(lián)的區(qū)別 連接方式不同：級(jí)聯(lián)是兩臺(tái)交換機(jī)通過(guò)兩個(gè)PORT互聯(lián)，而堆疊是交換機(jī)通過(guò)專門的背板堆疊模塊相連。堆疊可以增加設(shè)備總帶寬，而級(jí)聯(lián)是不能增加設(shè)備的總帶寬。 通用性不同：級(jí)聯(lián)可通過(guò)光纖或雙絞線在任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠家的交換機(jī)之間進(jìn)行連接，而堆疊只有在自己廠家的設(shè)備之間，且設(shè)備必須具有堆疊功能才可實(shí)現(xiàn)。 連接距離不同：級(jí)聯(lián)的設(shè)備之間可以有較遠(yuǎn)的距離（100米-幾百米），而堆疊的設(shè)備之間距離十分有限，必須在幾米以內(nèi)。,交換機(jī)的連接方式,交換機(jī)產(chǎn)品簡(jiǎn)介,交換機(jī)產(chǎn)品簡(jiǎn)介,目前市場(chǎng)上的交換機(jī)產(chǎn)品很多，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)成為當(dāng)前一項(xiàng)熱門應(yīng)用，近20年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品層出不窮，更新?lián)Q代十分迅速。所以網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品市場(chǎng)品種繁多。市面上網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的廠家很多。如CISCO、HP、3COM、華為、華三（H3C）、銳捷、神州數(shù)碼、D-LINK等。,思科產(chǎn)品,Cisco（思科）的交換機(jī)產(chǎn)品以“Catalyst”為商標(biāo)， 曾經(jīng)生產(chǎn)了500、1900、2800、2900、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、8500等十多個(gè)系列的交換機(jī)產(chǎn)品，產(chǎn)品線經(jīng)過(guò)交換技術(shù)的不斷發(fā)展，以及逐漸規(guī)范，目前思科在產(chǎn)的產(chǎn)品線為：500、2900、3500、3700、4500、4900和6500。順序?yàn)橛傻投说礁叨恕?思科產(chǎn)品,低端產(chǎn)品 2900的背板帶寬為3.2G，最多48個(gè)10/100M自適應(yīng)端口，所有端口均支持全雙工通訊。 型號(hào)有普通10/100BaseTx交換機(jī)，如C2912、C2924