交換機維修手冊

1、交換機維修手冊第一章：交換機工作原理簡析“交換機”是一個舶來詞，源自英文“Switch，原意是“開關”，我國技術界在引入這個詞匯時，翻譯為“交換”。1993年，局域網交換設備出現(xiàn)。1994年，國內掀起了交換網絡技術的熱潮。交換機是一種用于電信號轉發(fā)的網絡設備（網絡設備及部件是連接到網絡中的物理實體?；镜木W絡設備有：計算機（無論其為個人電腦或服務器）、集線器、交換機、網橋、路由器、網關、網絡接口卡（NIC）、無線接入點（WAP）、打印機和調制解調器等）。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節(jié)點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網交換機（交換式集線器的簡稱。以太網是局域網采用的最通用的通信協(xié)

2、議標準）。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機（一種高速的網絡傳輸中繼設備，它較普通交換機而言采用了光纖電纜作為傳輸介質。光纖傳輸的優(yōu)點是速度快、抗干擾能力強）等。交換（switching）是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法，把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術的統(tǒng)稱。廣義的交換機（switch）就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設備。在計算機網絡系統(tǒng)中，交換概念的提出改進了共享工作模式。HUB集線器（英文稱為“Hub”?！癏ub”是“中心”的意思，集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點

3、上）也是一種共享設備，HUB本身不能識別目的地址，當同一局域網（是指在某一區(qū)域內由多臺計算機互聯(lián)成的計算機組）內的A主機給B主機傳輸數據時，數據包在以HUB為架構的網絡上是以廣播方式傳輸的，由每一臺終端通過驗證數據包頭的地址信息來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網絡上只能傳輸一組數據幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網絡帶寬（指在一個固定的時間內（1秒），能通過的最大位數據）。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣（用于在各個線路板卡之面實現(xiàn)高速的點到點連接）。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數據包以后，處理端口會查找內存中的地址對

4、照表以確定目的MAC（網卡的硬件地址）的NIC（網卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口，目的MAC若不存在廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會“學習”新的地址，并把它添加入內部MAC地址表中。使用交換機也可以把網絡“分段”，通過對照MAC地址表，交換機只允許必要的網絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發(fā)，可以有效的隔離廣播風暴（當廣播數據充斥網絡無法處理，并占用大量網絡帶寬，導致正常業(yè)務不能運行，甚至徹底癱瘓），減少誤包和錯包的出現(xiàn)，避免共享沖突。交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數據傳輸。每一端口都可視為獨立的網段，連接在其上的網絡設備獨自享有全部的帶寬

5、，無須同其他設備競爭使用。當節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數據時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數據，而且這兩個傳輸都享有網絡的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網交換機，那么該交換機這時的總流通量就等于2×10Mbps20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps。交換機的主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構（指用傳輸媒體互連各種設備的物理布局）、錯誤校驗、幀序列以及流控。目前交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN（虛擬局域網：一種將局域網設備從邏輯上劃分成一個個網段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興數據交換技術）的支持、對鏈路匯

6、聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能?？傊粨Q機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發(fā)數據包功能的網絡設備。交換機可以“學習”MAC地址，并把其存放在內部地址表中，通過在數據幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的地址。網絡節(jié)點上話務承載裝置、交換級、控制和信令設備以及其他功能單元的集合體。交換機能把用戶線路、電信電路和(或)其他要互連的功能單元根據單個用戶的請求連接起來。從本意上來講，交換只是一種技術概念，即完成信號由設備入口到出口的轉發(fā)。因此，只要是和符合該定義的所有設備都可被稱為交換設備?！敖粨Q”是一個涵義廣泛的詞語，當它被用來描述數據網絡第二層的設

7、備時，實際指的是一個橋接設備；而當它被用來描述數據網絡第三層的設備時，又指的是一個路由設備。 我們經常說到的以太網交換機實際是一個基于網橋技術的多端口第二層網絡設備，它為數據幀從一個端口到另一個任意端口的轉發(fā)提供了低時延、低開銷的通路。由此可見，交換機內部核心處應該有一個交換矩陣，為任意兩端口間的通信提供通路，或是一個快速交換總線，以使由任意端口接收的數據幀從其他端口送出。在實際設備中，交換矩陣的功能往往由專門的芯片（ASIC）完成。另外，以太網交換機在設計思想上有一個重要的假設，即交換核心的速度非常之快，以致通常的大流量數據不會使其產生擁塞，換句話說，交換的能力相對于所傳信息量而無窮大（與此

8、相反，ATM交換機在設計上的思路是，認為交換的能力相對所傳信息量而言有限）。雖然以太網第二層交換機是基于多端口網橋發(fā)展而來，但畢竟交換有其更豐富的特性，使之不但是獲得更多帶寬的最好途徑，而且還使網絡更易管理。其實交換機也就是擴展網絡，只是擴展后的網絡的帶寬獨享，就是交換機上沒個端口帶寬都和主的帶寬相同，是速度快。最后簡略的概括一下交換機的基本功能：1. 像集線器一樣，交換機提供了大量可供線纜連接的端口，這樣可以采用星型拓撲布線。2. 像中繼器（對信號進行再生和還原的網絡設備）、集線器和網橋（一種在鏈路層實現(xiàn)中繼，常用于連接兩個或更多個局域網的網絡互連設備。）那樣，當它轉發(fā)幀時，交換機會重新產生

9、一個不失真的方形電信號。3. 像網橋那樣，交換機在每個端口上都使用相同的轉發(fā)或過濾邏輯4. 像網橋那樣，交換機將局域網分為多個沖突域（在以太網中，如果某個CSMA/CD（即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方法 在以太網中，所有的節(jié)點共享傳輸介質）網絡上的兩臺計算機在同時通信時會發(fā)生沖突，那么這個CSMA/CD網絡就是一個沖突域），每個沖突域都是有獨立的寬帶，因此大大提高了局域網的帶寬。5. 除了具有網橋、集線器和中繼器的功能以外，交換機還提供了更先進的功能，如虛擬局域網（VLAN）和更高的性能。使用交換機的目的就是盡可能的減少和過濾網絡中的數據流量，所以如果網絡中的某臺交換機由于安裝位置設置不當，幾

10、乎需要轉發(fā)接收到的所有數據包的話，交換機就無法發(fā)揮其優(yōu)化網絡性能的作用，反而降低了數據的傳輸速度，增加了網絡延遲。如果在那些負載較小，信息量較低的網絡中也盲目添加交換機的話，同樣也可能起到負面影響。受數據包的處理時間、交換機的緩沖區(qū)大小以及需要重新生成新數據包等因素的影響，在這種情況下使用簡單的HUB要比交換機更為理想。因此，我們不能一概認為交換機就比HUB有優(yōu)勢，尤其當用戶的網絡并不擁擠，尚有很大的可利用空間時，使用HUB更能夠充分利用網絡的現(xiàn)有資源。目前個人比較多寬帶接入方式就是ADSL，因此就ADSL的接入來簡單的說明一下。ADSL貓大多具有路由功能（很多的時候廠家在出廠時將路由功能屏蔽

11、了，因為電信安裝時大多是不啟用路由功能的，啟用DHCP：動態(tài)主機配置協(xié)議。打開ADSL的路由功能），如果個人上網或少數幾臺通過ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line ，非對稱數字用戶環(huán)路，是一種新的數據傳輸方式）。本身就可以了，如果電腦比較多只需要再購買一個或多個集線器或者交換機。接上交換機，所有電腦再接到交換機上，各個機器的網線插入交換機的接口，將貓的網線插入uplink接口。然后設置路由功能，DHCP等，就可以共享上網了。第二章：D-Link DGS-1224TP的框架圖第三章：專業(yè)術語Marvell（邁威科技（集團）有限公司，現(xiàn)更中文名美滿，意思是

12、“美麗和諧”。）是一家提供全套寬帶通信和存儲解決方案的全球領先半導體廠商，是一個針對高速，高密度，數字資料存貯和寬頻數字數據網絡市場，從事混合信號和數字信號處理集成電路設計、開發(fā)和供貨的廠商。Marvell是全球十大無晶片工廠半導體設計公司，單單包括手機應用處理器，同時也包括通信處理器、存儲、WiFi等芯片。GBIC（GigaStack Gigabit Interface Converter）是千兆位接口轉換器的簡稱，是將千兆位電信號轉換為光信號的接口器件，是一個通用的、低成本的千兆位以太網堆疊模塊，可提供交換機間的高速連接，既可建立高密度端口的堆疊，又可實現(xiàn)與服務器或千兆位主干的連接，為快速

13、以太網向千兆以太網的過渡，提供了廉價的、高性能的選擇方案。此外，借助于光纖，還可實現(xiàn)與遠程高速主干網絡的連接。GBIC模塊分為兩大類，一是普通級聯(lián)使用的GBIC模塊，二是堆疊專用的GBIC模塊。支持熱插拔。光纖接口是用來連接光纖線纜的物理接口。其原理是利用了光從光密介質進入光疏介質從而發(fā)生了全反射。通常有SC、ST、FC等幾種類型，它們由日本NTT公司開發(fā)。FC是Ferrule Connector的縮寫，其外部加強方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用于100Base-FX。SFP （Small Form-factor Pluggables）一種基

14、于寡聚核苷酸基因芯片雜交數據鑒定的不同基因型之間序列上的多態(tài)性，可以簡單的理解為GBIC的升級版本。SFP模塊（體積比GBIC模塊減少一半，可以在相同面板上配置多出一倍以上的端口數量。由于SFP模塊在功能上與GBIC基本一致，因此，也被有些交換機廠商稱為小型化GBIC（Mini-GBIC）。老外稱為“SFP”，可以意譯為寡聚核苷酸多態(tài)性。CPLD (Complex Programmable Logic Device)復雜可編程邏輯器件。其基本設計方法是借助集成開發(fā)軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標芯片中，實現(xiàn)設計的數字系統(tǒng)

15、。POE也被稱為基于局域網的供電系統(tǒng)(POL, Power over LAN )或有源以太網( Active Ethernet)，有時也被簡稱為以太網供電，這是利用現(xiàn)存標準以太網傳輸電纜的同時傳送數據和電功率的最新標準規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網系統(tǒng)和用戶的兼容性。Flash是存儲芯片的一種，通過特定的程序可以修改里面的數據。SDRAM:Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步動態(tài)隨機存儲器，同步是指 Memory工作需要同步時鐘，內部的命令的發(fā)送與數據的傳輸都以它為基準；動態(tài)是指存儲陣列需要不斷的刷新來保證數據不丟失；隨機是指數據不是線性依次存儲，

16、而是自由指定地址進行數據讀寫。即我們常說的內存。SDRAM從發(fā)展到現(xiàn)在已經經歷了四代，分別是：第一代SDR SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3 SDRAM。(顯卡上的DDR已經發(fā)展到DDR5)。工作電壓：SDR：3.3V DDR：2.5V DDR2：1.8V DDR3：1.5V。第四章：主板元件認識1.8V轉換芯片產生5V供電信號傳輸變壓器1.0V電壓轉換芯片2.5V電壓轉換芯片1.2V電壓轉換芯片3.3V電壓轉換芯片自適應以太網控制芯片網卡驅動芯片SDROM12V供電輸入接口Flash25MHz基準時鐘頻率CPLD編程芯片光纖驅動芯片CPU光纖接

17、口網絡接口編程器控制POE板接口燒錄編程器的接口調制解調器（軟貓）復位芯片（U44、U45、U11）時鐘芯片（U48、U14）門控芯片1.5V轉換管緩沖器燈板接口88E6218 CPU88E6218是邁恩科技公司開發(fā)的、一個先進的單芯片高性能CPU，提高了系列網關路由器設備的有線路由速度，提供了高水準的住宅網關的功能和應用程序的性能，擁有先進的交換結構的服務質量（QoS）的支持，集成快速以太網（FE）物理層，具有用于調試和調制解調器備份的UART，以及先進的虛擬電纜測試儀電纜的診斷功能。88E6218CPU是住宅網關應用的理想解決方案。1、封裝： 2、內部方框圖：3、內部功能定義：SDRAM

18、& Flash Interface內存和閃存接口（內存控制器）Internal Interconnect Controller內部互聯(lián)控制器Timers & Interrupts定時器和中斷Queue Controller隊列控制器SRAM 1 Mb Packet Buffer & MAC AddressSRAM的1M數據包緩沖區(qū)和MAC地址MAC Address Look-upMAC地址查找FE PHY Port物理層端口Interface接口（端口）Data SRAM 8KB Tightly Coupled8KB的SRAM數據緊耦合Enhanced 88E6052

19、Switch with Four PriortyQoS + MACs + SRAM四開關電路4、工作原理圖：供電部分電路工作原理圖：1、3.3V供電。2、2.5V供電。3、1.5V供電。4、PLL鎖相環(huán)供電。5、CONTROL控制信號，控制Q1產生VCC1.5V。內存端口電路工作原理圖。下圖為端口接口電路工作原理圖。74LVC245緩沖器74LVC245是一個三態(tài)門的緩沖器，可以實現(xiàn)數據的雙向傳輸。1、內部方框圖：2、工作原理圖：第五章：供電框架圖5V由U25（1117）低壓差三端穩(wěn)壓器將12V電壓轉換而來。VCC3.3由電壓轉換芯片U1（HM03145）產生。VCC2.5由電壓轉換芯片U9 (HM03145)