集線器交換機基本工作原理及配置.ppt

網(wǎng)絡互連設備的基本工作原理及配置,許樂-,網(wǎng)絡互連,要求掌握各個層次的網(wǎng)絡互連設備，熟悉他們的功能與特性，以及它們之間的區(qū)別，能夠按實際需求使用這些設備，特別重點掌握路由器和交換機設備 網(wǎng)絡互連設備 物理層 中繼器（Repeater）、HUB 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)橋、交換機、網(wǎng)卡 網(wǎng)絡層 路由器（Router） 傳輸層-應用層 網(wǎng)關(guān)(Gateway）,網(wǎng)絡互連,中繼器（Repeater）:是連接網(wǎng)絡線路的一種裝置，常用于兩個網(wǎng)絡節(jié)點之間物理信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作。 1.主要作用 放大、再生二進制位信號（物理信號），延長電纜長度.聯(lián)結(jié)兩個不同的物理網(wǎng)段(只有兩個端口) 2.特性 只具有簡單的放大、再生物理信號的功能 只能連接相同或不同傳輸介質(zhì)的同類局域網(wǎng) 把多個獨立的物理網(wǎng)段連成一個大的物理網(wǎng)絡 用中繼器連接的局域網(wǎng)在物理上、邏輯上都是一個網(wǎng)絡 沒有任何隔離功能,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)絡站點都通過HUB接入到網(wǎng)絡中 是共享10Base-T、100Base-T的核心設備 放大、再生二進制位信號的功能 具有自動檢測和處理沖突信號的功能 具有自動隔離故障站點的功能,網(wǎng)絡互連,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.同一時刻只能有一臺工作站發(fā)送數(shù)據(jù),否則將會產(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)聽多點接入/碰撞檢測,多點接入,許多計算機以多點接入的方式連接在一根總線上，是總線型網(wǎng)絡。,載波監(jiān)聽,是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)；如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生碰撞。,碰撞檢測,就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小，由信號電壓擺動值的大小來判斷是否發(fā)生了碰撞。正常發(fā)送時，計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)都是使用曼徹斯特編碼的信號；發(fā)生碰撞時，信號會產(chǎn)生嚴重的失真。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,總線上的每一個工作的計算機都能檢測到 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)信號。 由于只有計算機 D 的地址與數(shù)據(jù)幀首部寫入的地址一致，因此只有 D 才接收這個數(shù)據(jù)幀。 其他所有的計算機（A, C 和 E）都檢測到不是發(fā)送給它們的數(shù)據(jù)幀，因此就丟棄這個數(shù)據(jù)幀而不能夠收下來。 具有廣播特性的總線上實現(xiàn)了一對一的通信。,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 從一個端口接收到一個數(shù)據(jù)幀后，便把從端口接收到的所有二進制位信號，無選擇的進行放大再生，并把放大后的信號，通過廣播的方式向其他所有端口分發(fā)出去。,網(wǎng)絡互連,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備，所有連在集線器上的站點共享一條傳輸通道，共享帶寬。 集線器采用半雙工（Half Duplex）通信方式 存在爭用信道的問題。以太網(wǎng)集線器使用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法來控制信道的分配,網(wǎng)絡互連,思考,1.集線器能不能夠無限制的級連?將會出現(xiàn)什么問題? 在共享式網(wǎng)絡中，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)絡沖突加劇，網(wǎng)絡帶寬利用率下降。 10 base-T網(wǎng)絡中的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)絡總長度不得超過5個區(qū)段，4臺網(wǎng)絡延長設備，且5個區(qū)段中只有3個區(qū)段可接網(wǎng)絡設備,網(wǎng)絡互連,網(wǎng)橋(Bridge) 網(wǎng)橋能將兩個以上獨立的物理網(wǎng)絡連接在一起，構(gòu)成一個單個的邏輯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，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的自學習表為空，這樣它不知道這個幀應從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，所以，采用廣播方式擴散到除入端口（這里是#1端口）外的所有其它端口（這里是#2端口）。同時將源MAC地址MAC1寫到網(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)而來的幀。由于B2的自學習表也為空，于是它采用廣播方式擴散到除入端口（這里是#1端口）外的所有其它端口（這里是#2端口和#3端口）。同時將源MAC地址MAC1寫到網(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，網(wǎng)橋B2從#2端口收下該幀。網(wǎng)橋B2查其自學習表可知，剛收下的幀應從#1端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。同時將源MAC地址MAC4寫到網(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)而來的幀。網(wǎng)橋B1查其自學習表可知，剛收下的幀應從#1端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。同時將源MAC地址MAC4寫到網(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 是一種存儲轉(zhuǎn)發(fā)設備 支持任何網(wǎng)絡層及高層協(xié)議 根據(jù)MAC地址過濾數(shù)據(jù) 不能隔離廣播信息 能互連不同的網(wǎng)絡 用網(wǎng)橋互連起來的網(wǎng)絡是一個單個的邏輯網(wǎng),網(wǎng)橋的主要作用 將兩個以上局域網(wǎng)（物理網(wǎng)絡）互連為一個邏輯網(wǎng)絡 擴大網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍，實現(xiàn)更大范圍的局域網(wǎng)互連。 隔離一個物理網(wǎng)段的故障，提高了網(wǎng)絡的可靠性。 根據(jù)MAC地址對數(shù)據(jù)幀進行過濾,局域網(wǎng)交換機（LAN Switch） 1.交換機工作的邏輯機理 擺脫了CSMA/CD的約束 同時存在多個數(shù)據(jù)通道 是一個受控制的多端口開關(guān)矩陣,局域網(wǎng)交換機（LAN Switch）,交換機的結(jié)構(gòu)與工作過程,圖 交換機的結(jié)構(gòu)與工作過程,交換機進行數(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.在交換機技術(shù)上把這種 “獨享“道寬(網(wǎng)絡上稱之為“帶寬“)情況稱之為“交換“,這種網(wǎng)絡環(huán)境稱為“交換式網(wǎng)絡“,交換式網(wǎng)絡必須采用交換機(Switch) 來實現(xiàn).,交 換 技 術(shù),交換機工作方式,從一個端口發(fā)過來的數(shù)據(jù),其中會含有目的地的 MAC 地址,交換機在保存在自己緩存中的 MAC 地址表里尋找與這個數(shù)據(jù)包中包含的目的 MAC 地址對應的節(jié)點,找到以后,便在這兩個節(jié)點間架起了一條臨時性的專用數(shù)據(jù)傳輸通道。 建立虛連接通道 這兩個節(jié)點便可以不受干擾地進行通信了.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:在任一時刻只能有一個方向的數(shù)據(jù)流,即處于“半雙工“(Half Duplex)模式,交換機的工作特點,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，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC地址的網(wǎng)卡（NIC）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口,交換機的主要功能 在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間建立一條虛連接 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀 建立并維護交換表 交換機的主要特性 局域網(wǎng)交換技術(shù)操作在OSI的第二層 根據(jù)MAC地址進行幀轉(zhuǎn)發(fā)、幀過濾 每個交換機端口獨占帶寬 系統(tǒng)帶寬為端口帶寬 n (端口個數(shù)） 內(nèi)部可同時存在多個通信通道,交換機的地址學習能力,計算機打開電源后,安裝在該系統(tǒng)中的網(wǎng)卡會定期發(fā)出空閑包或信號,交換機即可據(jù)此得知它的存在以及其 MAC 地址,這就是所謂自動地址學習. 要注意交換機檔次越低,交換機的緩存就越小,也就是說為保存 MAC 地址所準備的空間也就越小,對應的就是它能記住的 MAC 地址數(shù)也就越少. 通常一臺交換機都具有 1024 個 MAC 地址記憶空間,都能滿足實際需求.,MAC地址表,MAC地址表 表的結(jié)構(gòu)是MAC地址和端口對。這個MAC地址表存放于交換機的緩存（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 地址學習：學習地址時，交換機要記錄兩件事： 記錄地址本身和入站端口號碼 將MAC地址的壽命清0；表中的地址壽命每秒加1，所壽命達到一個特定值，對應的MAC地址表項就會被刪除掉。這個過程叫老化。,地址學習過程,由于交換機能夠自動根據(jù)收到的以太網(wǎng)幀中的源 MAC 地址更新地址表的內(nèi)容,所以交換機使用的時間越長學到的 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)表設定了一個自動老化時間(Auto-aging),若某 MAC 地址在一定時間內(nèi)(默認為 300 秒)不再出現(xiàn),那么,交換機將自動把該 MAC 地址從地 址表中清除.當下一次該 MAC 地址重新出現(xiàn)時,將會被當作新地址處理.,交換機MAC地址表學習（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,交換機初始化時MAC地址表是空的。,A,B,D,交換機MAC地址表學習（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,主機之間互相發(fā)送數(shù)據(jù)，交換機會學習數(shù)據(jù)幀的源MAC地址。,A,C,B,D,交換機幀轉(zhuǎn)發(fā)原理,局域網(wǎng)交換機根據(jù)數(shù)據(jù)幀的MAC（Media Access Control）地址（即物理地址）進行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)操作。 交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀時，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)交換機所有端口轉(zhuǎn)發(fā)（除數(shù)據(jù)幀來的端口）；如果數(shù)據(jù)幀的目的地址是單播地址，但是這個地址并不在交換機的地址表中，那么也會向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)（除數(shù)據(jù)幀來的端口）；,交換機幀轉(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,交換機幀轉(zhuǎn)發(fā)原理,如果數(shù)據(jù)幀的目的地址在交換機的地址表中，那么就根據(jù)地址表轉(zhuǎn)發(fā)到相應的端口； 如果數(shù)據(jù)幀的目的地址與數(shù)據(jù)幀的源地址在一個網(wǎng)段上，它就會丟棄這個數(shù)據(jù)幀，交換也就不會發(fā)生。,交換機幀轉(zhuǎn)發(fā)原理（二）,已知單播幀 過濾操作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，實現(xiàn)通過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)中的一臺主機要和另一臺主機進行直接通信，必須要知道目標主機的MAC地址。 而在TCP/IP協(xié)議棧中，網(wǎng)絡層和傳輸層只關(guān)心目標主機的IP地址。 所謂地址解析（address resolution）就是主機在發(fā)送幀前將目標IP地址轉(zhuǎn)換成目標MAC地址的過程。,ARP過程 將IP映射到MAC地址,ARP 協(xié)議具有兩項基本功能： IP地址解析為 MAC 地址 維護映射的緩存,1,2,ARP過程 將IP映射到MAC地址,ARP過程 將IP映射到MAC地址,3,ARP過程 將IP映射到MAC地址,4,ARP過程 將IP映射到MAC地址,5,ARP過程 將IP映射到MAC地址,6,ARP過程 目的主機在本地網(wǎng)絡外,1,ARP過程 目的主機在本地網(wǎng)絡外,2,ARP過程 目的主機在本地網(wǎng)絡外,3,ARP過程 目的主機在本地網(wǎng)絡外,ARP過程 目的主機在本地網(wǎng)絡外,ARP過程 目的主機在本地網(wǎng)絡外,6,ARP過程 目的主機在本地網(wǎng)絡外,。,ARP過程 刪除地址映射,。,ARP緩存表老化機制,ARP緩存表采用了老化機制（即設置了生存時間TTL），在一段時間內(nèi)（一般15到20分鐘）如果表中的某一行沒有使用，就會被刪除，這樣可以大大減少ARP緩存表的長度，加快查詢速度。,查看ARP緩存表,在主機上進入DOS命令方式：arp a 二層交換機上很可能沒有ARP緩存表。 請思考： 如果不給交換機配置IP地址，交換機能否正常傳遞數(shù)據(jù)包？,存儲轉(zhuǎn)發(fā)(Store and Forward) 特點：交換機接收到數(shù)據(jù)包后，首先將數(shù)據(jù)包存儲到緩沖器中，進行CRC循環(huán)冗余校驗,如果這個數(shù)據(jù)包有CRC錯誤，則該包將被丟棄；如果數(shù)據(jù)包完整，交換機查詢地址映射表將其轉(zhuǎn)發(fā)至相應的端口。 優(yōu)點：沒有殘缺數(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：轉(zhuǎn)發(fā)速率比直接轉(zhuǎn)發(fā)方式慢。 適用環(huán)境：存儲轉(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)絡環(huán)境，這種方式要對數(shù)據(jù)包進行處理，所以，延遲和幀的大小有關(guān)。,交換機的交換模式,直通交換(CutThrough) 特點：交換機只讀出數(shù)據(jù)幀的前6個字節(jié)，即通過地址映射表中查找目標地址，將數(shù)據(jù)幀傳送到相應的端口上。直通交換能夠?qū)崿F(xiàn)較少的延遲，因為在數(shù)據(jù)幀的目的地址被讀出，確定了轉(zhuǎn)發(fā)端口后馬上開始轉(zhuǎn)發(fā)這個數(shù)據(jù)幀。 優(yōu)點：轉(zhuǎn)發(fā)速率快、減少延時和提高整體吞吐率 缺點：會給整個交換網(wǎng)絡帶來許多垃圾通信包 適用環(huán)境：網(wǎng)絡鏈路質(zhì)量較好、錯誤數(shù)據(jù)包較少的網(wǎng)絡環(huán)境，延遲時間跟幀的大小無關(guān)。,交換機的交換模式,碎片丟棄（Fragmentfree） 特點：這是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64個字節(jié)，如果小于64字節(jié)，說明是假包，則丟棄該包；如果大于等于64字節(jié)，則發(fā)送該包。 優(yōu)點：數(shù)據(jù)處理速度比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快 缺點：比直通式慢 適用環(huán)境：一般的通訊鏈路,交換機的交換模式,交換機與網(wǎng)橋的主要區(qū)別,(1)延遲小。交換機通過硬件實現(xiàn)，而網(wǎng)橋通過軟件實現(xiàn)。網(wǎng)橋是通過運行于計算機系統(tǒng)上的橋接協(xié)議實現(xiàn)；交換機使用了專用集成電路（Application-Specific-Integrated Circuit，ASIC)，大大提高了網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)速度。 (2)端口多。交換機得端口密度遠大于網(wǎng)橋。 (3)功能強大。交換機除了轉(zhuǎn)發(fā)/過濾的功能，還有諸多管理功能，如網(wǎng)絡管理協(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，而交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層。更高級的交換機可以工作在第三層（網(wǎng)絡層）、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沖突域中；而交換機的數(shù)據(jù)傳輸一般只發(fā)生在源端口和目的端口之間，即交換機的每個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，而交換機的每個端口都具有自己獨立的帶寬。 （4）傳輸模式不同 集線器采用半雙工方式進行數(shù)據(jù)傳輸；交換機采用全雙工方式來傳輸數(shù)據(jù)。,交換機與集線器的主要區(qū)別,交換機與集線器（HUB）的主要區(qū)別,總結(jié)： 交換機與集線器有著本質(zhì)的不同，無論在工作層次、通訊方式、傳輸速度和可管理性上，都都存在明顯的差別，交換機與集線器相比具有無與倫比的優(yōu)勢。目前，交換機已經(jīng)成為組網(wǎng)中的普遍使用的網(wǎng)絡連接設備，而集線器已經(jīng)逐漸在退出歷史舞臺。,交換機的分類與性能指標,交換機的分類,從應用區(qū)域劃分：廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換機 廣域網(wǎng)交換機: 主要應用于電信領(lǐng)域，提供通信基礎平臺。 局域網(wǎng)交換機則: 應用于局域網(wǎng)絡，用于連接終端設備，如PC機及網(wǎng)絡打印機等。,注意：我們重點學習的是局域網(wǎng)交換機。,交換機的分類,按組建園區(qū)網(wǎng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)層次，可劃分為：接入層交換機、匯聚層交換機和核心層交換機。 核心層交換機: 一般采用機箱式模塊化設計，機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: 可以是機箱式模塊化交換機，也可以是固定配置的交換機，具有較高的接入能力和帶寬，一般會包含光端口、高速電口等端口； 接入層交換機: 一般是固定配置的交換機，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)交換機有這樣一些類型： 以太網(wǎng)交換機 快速以太網(wǎng)交換機 千兆以太網(wǎng)交換機 萬兆以太網(wǎng)交換機 FDDI交換機 ATM交換機 令牌環(huán)交換機 ,交換機的分類,根據(jù)架構(gòu)特點，人們還將局域網(wǎng)交換機分為 機架式 帶擴展槽固定配置式 不帶擴展槽固定配置式,交換機的分類,按照OSI的七層網(wǎng)絡模型，交換機又可以分為： 第二層交換機 第三層交換機 第四層交換機 第七層交換機 基于MAC地址工作的第二層交換機最為普遍，用于網(wǎng)絡接入層和匯聚層。基于IP地址和協(xié)議進行交換的第三層交換機應用于網(wǎng)絡的核心層，也少量應用于匯聚層。部分第三層交換機也同時具有第四層交換功能，可以根據(jù)數(shù)據(jù)幀的協(xié)議端口信息進行目標端口判斷。第四層以上的交換機稱之為應用型交換機，主要用于互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。,交換機的分類,按照交換機的可管理性，可分為： 可管理型交換機 不可管理型交換機 兩者區(qū)別在于對SNMP、RMON等網(wǎng)管協(xié)議的支持。可管理型交換機便于網(wǎng)絡監(jiān)控、流量分析，但成本也相對較高。大中型網(wǎng)絡在匯聚層應該選擇可管理型交換機，在接入層視應用需要而定，核心層交換機則全部是可管理型交換機。,交換機的分類,交換機的分類,從應用的角度劃分，交換機又可分為： 電話交換機（PBX）：主要應用于電信領(lǐng)域，提供語音通訊。 數(shù)據(jù)交換機（Switch）： 應用于計算機網(wǎng)絡。,注意：我們重點學習的是數(shù)據(jù)交換機。,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,交換機的主要性能指標,背板帶寬與端口速率 背板帶寬和端口速率是衡量交換機的交換能力的主要參數(shù)。 背板帶寬：指通過交換機所有通信的最大值。 交換機的端口速率：每秒通過的比特數(shù)。 10Mbps 100Mbps 1000Mbps 10000Mbps,交換機的主要性能指標,模塊化與固定配置 模塊化交換機：具有很強的可擴展性，可在機箱內(nèi)提供一系列擴展模塊，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、不同拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡連接起來。但是它的價格一般也比較昂貴。模塊化交換機一般作為骨干交換機來使用。 固定配置交換機：一般具有固定端口配置，比如Cisco公司的Catalyst l900/2900交換機，Bay公司的BayStack350/450交換機等。固定配置交換機的可擴充性顯然不如模塊化交換機，但是價格要低得多。,交換機的主要性能指標,專用芯片與通用芯片 X86： 通用計算機芯片 ASIC： （Application-Specific-Integrated Circuit ） NP： 專用網(wǎng)絡處理器,交換機的主要性能指標,單/多MAC地址類型 單MAC交換機：每個端口只有一個MAC地址 多MAC交換機：每個端口捆綁有多個MAC硬件地址 單MAC交換機主要用于連接最終用戶、網(wǎng)絡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網(wǎng)絡設備的網(wǎng)段；多MAC交換機的每個端口可以看作是一個集線器，而多MAC交換機可以看作是集線器的集線器。,交換機的主要性能指標,交換機的接口與連接方式,交換機的接口類型,交換機的接口是隨著網(wǎng)絡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。,交換機的接口類型,光纖接口 目前光纖傳輸介質(zhì)發(fā)展相當迅速，各種光纖接口也是層出不窮，分別應用于100Base-FX、1000Base-FX等網(wǎng)絡中。在局域網(wǎng)交換機中， SC類型是一種常見的光纖接口，SC接口的芯在接頭里面，右圖所示的是一款100Base-FX網(wǎng)絡的SC光纖接口模塊。,交換機的接口類型,AUI接口 這是專門用于連接粗同軸電纜的，目前這種網(wǎng)絡在局域網(wǎng)中已不多見?，F(xiàn)在部分交換機保留了AUI接口。 AUI接口是一個15針“D”形接口，類似于顯示器接口。這種接口在其他網(wǎng)絡設備中也可以見到，如路由器，甚至服務器中。右圖中所示的是交換機上的AUI接口示意圖。,交換機的接口類型,BNC 接口 這是專門用于連接細同軸電纜的接口，目前提供這種接口的交換機比較少見。個別交換機保留BNC接口，主要是用于與細同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的令牌網(wǎng)絡連接。 右圖是BNC接口的網(wǎng)卡。,交換機的接口類型,Console接口 用于配置交換機而使用的接口。 不同交換機的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。,交換機的接口類型,FDDI接口 在早期的100Mbps時代，還有一種FDDI網(wǎng)絡類型，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)勢不明顯，已經(jīng)很少見了。,交換機的接口類型,交換機的連接方式,我們常見的網(wǎng)絡都是多臺網(wǎng)絡設備連接在一起，我們來看交換機之間有哪些連接方式： 級聯(lián) 冗余 堆疊,級聯(lián) 是最常見的連接方式，即使用網(wǎng)線將兩個交換機連接起來。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： 直接連接的兩個交換機端口要保證一致的光纖規(guī)格、端口速率，發(fā)送信號光纖端口與接收信號光纖端口相連。 雙絞線介質(zhì)連接： 分普通端口和使用Uplink端口級聯(lián)兩種情況。普通端口之間相連，使用交叉雙絞線；一臺交換機使用UPlink端口相連使用直通雙絞線。 注意：目前有些交換機已實現(xiàn)智能判斷，即使用交叉線或直通線均可在兩臺交換機之間建立連接。,交換機的連接方式,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(StandBy)狀態(tài)，效率沒有提高，可靠性提高。 PortTrunking連接：多條冗余連接鏈路實現(xiàn)負載分擔。交換機之間聯(lián)結(jié)帶寬成倍提高，可靠性已得到增強。,交換機的連接方式,堆疊 只有支持堆疊的交換及之間才可進行堆疊，使用專用的堆疊線通過交換機上提供的堆疊接口使用一定的連接方式連接起來。 多臺交換機的堆疊是靠一個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現(xiàn)的，并插入不同的交換機實現(xiàn)交換機的堆疊。,交換機的連接方式,交換機堆疊連接方法,當網(wǎng)絡規(guī)模增長時，固定端口交換機的擴展能力會受到制約。 為了使交換機滿足大型網(wǎng)絡對端口的數(shù)量要求，一般在較大型網(wǎng)絡中都采用交換機的堆疊方式來解決。要注意的是只有可堆疊交換機才具備這種端口，所謂可堆疊交換機，就是指一個交換機中一般同時具有“UP“和“DOWN“堆疊端口。當多個交換機連接在一起時，其作用就像一個模塊化交換機一樣，堆疊在一起交換機可以當作一個單元設備來進行管理。一般情況下，當有多個交換機堆疊時，其中存在一個可管理交換機，利用可管理交換機可對此可堆疊式交換機中的其他“獨立型交換機”進行管理。,交換機堆疊連接方法,堆疊中的所有交換機可視為一個整體的交換機來進行管理，也就是說，堆疊中所有的交換機從拓撲結(jié)構(gòu)上可視為一個交換機。堆棧在一起的交換機可以當作一臺交換機來統(tǒng)一管理。交換機堆疊技術(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，能夠在交換機之間建立一條較寬的寬帶鏈路，這樣每個實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）。另一方面多個交換機能夠作為一個大的交換機，便于統(tǒng)一管理。,可堆疊交換機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通過堆疊接口或模塊首尾相連，是一種類似于普通的交換機之間級聯(lián)連接，通過相對高速的端口串接和軟件的支持，最終實現(xiàn)構(gòu)建一個多交換機的層疊結(jié)構(gòu)。,可堆疊交換機常用的堆疊方式有兩種：,星型 星型堆疊是需要一個主交換機，其它是從交換機，每臺從交換機都通過堆疊接口或模塊與主交換機相連。這種方式要求主交換機的交換容量（背板帶寬）要比從交換機的要大。,堆疊和級聯(lián)的區(qū)別 連接方式不同：級聯(lián)是兩臺交換機通過兩個PORT互聯(lián)，而堆疊是交換機通過專門的背板堆疊模塊相連。堆疊可以增加設備總帶寬，而級聯(lián)是不能增加設備的總帶寬。 通用性不同：級聯(lián)可通過光纖或雙絞線在任何網(wǎng)絡設備廠家的交換機之間進行連接，而堆疊只有在自己廠家的設備之間，且設備必須具有堆疊功能才可實現(xiàn)。 連接距離不同：級聯(lián)的設備之間可以有較遠的距離（100米-幾百米），而堆疊的設備之間距離十分有限，必須在幾米以內(nèi)。,交換機的連接方式,交換機產(chǎn)品簡介,交換機產(chǎn)品簡介,目前市場上的交換機產(chǎn)品很多，網(wǎng)絡基礎設施建設成為當前一項熱門應用，近20年來，網(wǎng)絡技術(shù)日新月異，網(wǎng)絡產(chǎn)品層出不窮，更新?lián)Q代十分迅速。所以網(wǎng)絡產(chǎn)品市場品種繁多。市面上網(wǎng)絡產(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）的交換機產(chǎn)品以“Catalyst”為商標， 曾經(jīng)生產(chǎn)了500、1900、2800、2900、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、8500等十多個系列的交換機產(chǎn)品，產(chǎn)品線經(jīng)過交換技術(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。順序為由低端到高端。,思科產(chǎn)品,低端產(chǎn)品 2900的背板帶寬為3.2G，最多48個10/100M自適應端口，所有端口均支持全雙工通訊。 型號有普通10/100BaseTx交換機，如C2912、C2924