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(wǎng)交換設備出現(xiàn)。1994年，國內掀起了交換網(wǎng)絡技術的熱潮。交換機是一種用于電信號轉發(fā)的網(wǎng)絡設備（網(wǎng)絡設備及部件是連接到網(wǎng)絡中的物理實體。基本的網(wǎng)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(wǎng)橋、路由器、網(wǎng)關、網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)交換機（交換式集線器的簡稱。以太網(wǎng)是局域網(wǎng)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(wǎng)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?shù)膬?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?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳酚缮系募夹g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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)（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(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構的網(wǎng)絡上是以廣播方式傳輸?shù)模擅恳慌_終端通過驗證數(shù)據(jù)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(wǎng)絡上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網(wǎng)絡帶寬（指在一個固定的時間內（1秒），能通過的最大位數(shù)據(jù)）。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(shù)據(jù)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(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)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(wǎng)絡“分段”，通過對照MAC地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)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(shù)據(jù)充斥網(wǎng)絡無法處理，并占用大量網(wǎng)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(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)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(shù)據(jù)時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)：一種將局域網(wǎng)設備從邏輯上劃分成一個個網(wǎng)段，從而實現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址。網(wǎng)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(jù)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(shù)據(jù)網(wǎng)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡第三層的設備時，又指的是一個路由設備。 我們經(jīng)常說到的以太網(wǎng)交換機實際是一個基于網(wǎng)橋技術的多端口第二層網(wǎng)絡設備，它為數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(wǎng)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(shù)據(jù)不會使其產(chǎn)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(wǎng)第二層交換機是基于多端口網(wǎng)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(wǎng)絡更易管理。其實交換機也就是擴展網(wǎng)絡，只是擴展后的網(wǎng)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(wǎng)絡設備）、集線器和網(wǎng)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(wǎng)的網(wǎng)絡互連設備。）那樣，當它轉發(fā)幀時，交換機會重新產(chǎn)生

9、一個不失真的方形電信號。3. 像網(wǎng)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(wǎng)橋那樣，交換機將局域網(wǎng)分為多個沖突域（在以太網(wǎng)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(wǎng)中，所有的節(jié)點共享傳輸介質）網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)的帶寬。5. 除了具有網(wǎng)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(wǎng)（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(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)流量，所以如果網(wǎng)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(shù)據(jù)包的話，交換機就無法發(fā)揮其優(yōu)化網(wǎng)絡性能的作用，反而降低了數(shù)據(jù)的傳輸速度，增加了網(wǎng)絡延遲。如果在那些負載較小，信息量較低的網(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)或少數(shù)幾臺通過ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line ，非對稱數(shù)字用戶環(huán)路，是一種新的數(shù)據(jù)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(wǎng)線插入交換機的接口，將貓的網(wǎng)線插入uplink接口。然后設置路由功能，DHCP等，就可以共享上網(wǎng)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(shù)字資料存貯和寬頻數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)絡市場，從事混合信號和數(shù)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(wǎng)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(wǎng)向千兆以太網(wǎng)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(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)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(shù)字系統(tǒng)

15、。POE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL, Power over LAN )或有源以太網(wǎng)( Active Ethernet)，有時也被簡稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標準以太網(wǎng)傳輸電纜的同時傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標準規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)不丟失；隨機是指數(shù)據(jù)不是線性依次存儲，

16、而是自由指定地址進行數(shù)據(jù)讀寫。即我們常說的內存。SDRAM從發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)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(jīng)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(chǎn)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(wǎng)控制芯片網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)關路由器設備的有線路由速度，提供了高水準的住宅網(wǎng)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(wǎng)（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(wǎng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(chǎn)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(shù)據(jù)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(chǎn)生。VCC2.5由電壓轉換芯片U9 (HM03145)