網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件

1、交換機基礎(chǔ)交換機基礎(chǔ)網(wǎng)橋的概念和工作原理在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，它根據(jù) MAC 幀的目的地址對收到的幀進行轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋具有過濾幀的功能。當(dāng)網(wǎng)橋收到一個幀時，并不是向所有的端口轉(zhuǎn)發(fā)此幀，而是先檢查此幀的目的 MAC 地址，然后再確定將該幀轉(zhuǎn)發(fā)到哪一個端口網(wǎng)橋隔離碰撞網(wǎng)橋的概念和工作原理在數(shù)據(jù)鏈路層擴展局域網(wǎng)是使用網(wǎng)橋。網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)橋的概念和工作原理使用網(wǎng)橋帶來的好處 ：過濾通信量。 擴大了物理范圍。提高了可靠性?？苫ミB不同物理層、不同 MAC 子層和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太網(wǎng)）的局域網(wǎng)。 使用網(wǎng)橋帶來的缺點 ：

2、存儲轉(zhuǎn)發(fā)增加了時延。 在MAC 子層并沒有流量控制功能。 具有不同 MAC 子層的網(wǎng)段橋接在一起時時延更大。網(wǎng)橋只適合于用戶數(shù)不太多(不超過幾百個)和通信量不太大的局域網(wǎng)，否則有時還會因傳播過多的廣播信息而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。這就是所謂的廣播風(fēng)暴。 網(wǎng)橋的概念和工作原理使用網(wǎng)橋帶來的好處 ：過濾通信量。 擴大網(wǎng)橋的概念和工作原理網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同 集線器在轉(zhuǎn)發(fā)幀時，不對傳輸媒體進行檢測。網(wǎng)橋在轉(zhuǎn)發(fā)幀之前必須執(zhí)行 CSMA/CD 算法。若在發(fā)送過程中出現(xiàn)碰撞，就必須停止發(fā)送和進行退避。在這一點上網(wǎng)橋的接口很像一個網(wǎng)卡。但網(wǎng)橋卻沒有網(wǎng)卡。 由于網(wǎng)橋沒有網(wǎng)卡，因此網(wǎng)橋并不改變它轉(zhuǎn)發(fā)的幀的源地址。

3、 網(wǎng)橋的概念和工作原理網(wǎng)橋和集線器（或轉(zhuǎn)發(fā)器）不同 以太網(wǎng)交換機1990 年問世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(switch)或第二層交換機（表明此交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。以太網(wǎng)交換機通常都有十幾個端口。因此，以太網(wǎng)交換機實質(zhì)上就是一個多端口的網(wǎng)橋，可見交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)交換機1990 年問世的交換式集線器(switchin以太網(wǎng)交換機的特點以太網(wǎng)交換機的每個端口都直接與主機相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的主機都能像獨占通信媒體那樣，進行無碰撞地傳輸數(shù)據(jù)。 以太

4、網(wǎng)交換機由于使用了專用的交換結(jié)構(gòu)芯片，其交換速率就較高。 以太網(wǎng)交換機的特點以太網(wǎng)交換機的每個端口都直接與主機相連，并獨占傳輸媒體的帶寬對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個用戶，則每個用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。使用以太網(wǎng)交換機時，雖然在每個端口到主機的帶寬還是 10 Mb/s，但由于一個用戶在通信時是獨占而不是和其他網(wǎng)絡(luò)用戶共享傳輸媒體的帶寬，因此對于擁有 N 對端口的交換機的總?cè)萘繛?N10 Mb/s。獨占傳輸媒體的帶寬對于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件交換機的基本功能地址學(xué)習(xí)（Address

5、 learning）交換機可以記住在一個接口上所收到的每個數(shù)據(jù)幀的源MAC地址，并存儲到MAC地址表中轉(zhuǎn)發(fā)/過濾決定（Forward/filter decisons）當(dāng)交換機某個接口上收到數(shù)據(jù)幀，就會查看目的MAC，并檢查MAC地址表，從指定的端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，如果為廣播幀或未知端口的MAC目的地址，則所有端口發(fā)送。交換機的基本功能地址學(xué)習(xí)（Address learning）網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件交換機的體系結(jié)構(gòu)交換機的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件交換機的每個端口都有一個發(fā)送側(cè)和接收側(cè)。端口的每一側(cè)在邏輯上連接到縱橫開關(guān)上。每個端

6、口的接收側(cè)連接到橫條，發(fā)送側(cè)連接到縱條。交換機的每個端口都有一個發(fā)送側(cè)和接收側(cè)。端口的每一側(cè)在邏輯上交換機的交換方式交換機的三種交換方式，直通轉(zhuǎn)發(fā)、存儲轉(zhuǎn)發(fā)、碎片隔離。存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式是計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方式。它把輸入端口的數(shù)據(jù)包先存儲起來，然后進行CRC（循環(huán)冗余碼校驗）檢查，在對錯誤包處理后才取出數(shù)據(jù)包的目的地址，通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包。 采用這種方式，所有的正常幀都可以通過，而殘幀和超常幀都被交換機隔離。正因如此，存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時延時大，這是它的不足，但是它可以對進入交換機的數(shù)據(jù)包進行錯誤檢測，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)換，保持高

7、速端口與低速端口間的協(xié)同工作。交換機的交換方式交換機的三種交換方式，直通轉(zhuǎn)發(fā)、存儲轉(zhuǎn)發(fā)、碎網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件廣播域的概念 廣播所能影響的范圍共享式網(wǎng)絡(luò)是一個沖突域交換式網(wǎng)絡(luò)是一個廣播域。 廣播域的概念 廣播所能影響的范圍橋接環(huán)路與生成樹協(xié)議廣播風(fēng)暴及其危害：如果存在兩條以上的鏈路，就必然形成了一個環(huán)路，交換機并不知道如何處理環(huán)路，只是周而復(fù)始地轉(zhuǎn)發(fā)幀，形成一個“死循環(huán)”。最終這個死循環(huán)會造成整個網(wǎng)絡(luò)處于阻塞狀態(tài)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。MAC地址系統(tǒng)失效問題橋接環(huán)路與生成樹協(xié)議廣播風(fēng)暴及其危害：如果存在兩條以上的鏈路網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課

8、件生成樹協(xié)議和生成樹的工作原理相互傳送bpdu，選根橋（根據(jù)橋Id最?。ふ腋丝?。網(wǎng)橋為每個端口記錄收到的每一個BPDU的累計的根路徑代價，收到最小累計代價的端口稱為根端口。根網(wǎng)橋沒有根端口。選擇指定網(wǎng)橋。每個網(wǎng)橋確定了根端口后，連接同一網(wǎng)段上的網(wǎng)橋彼此發(fā)送BPDU。能夠以最低的根代價轉(zhuǎn)發(fā)一個幀從網(wǎng)段到根的網(wǎng)橋，稱為指定網(wǎng)橋，而將該網(wǎng)橋連接到這個網(wǎng)段的端口就稱為指定端口。根端口不能選為指定端口，一個網(wǎng)橋可有多個指定端口。形成生成樹。當(dāng)根網(wǎng)橋、每個網(wǎng)橋的根端口和指定端口被確定后，網(wǎng)橋的端口被劃分為兩組：轉(zhuǎn)發(fā)端口是根端口和所有指定端口；其余的端口為阻塞端口。生成樹協(xié)議和生成樹的工作原理相互傳送b

9、pdu，選根橋（根據(jù)橋步驟通過比較網(wǎng)橋優(yōu)先級選取根網(wǎng)橋（給定廣播域內(nèi)只有一個根網(wǎng)橋）。其余的非根網(wǎng)橋只有一個通向根交換機的端口稱為根端口。每個網(wǎng)段只有一個轉(zhuǎn)發(fā)端口。根交換機所有的連接端口均為轉(zhuǎn)發(fā)端口。步驟通過比較網(wǎng)橋優(yōu)先級選取根網(wǎng)橋（給定廣播域內(nèi)只有一個根網(wǎng)橋Br1:100 根Br2:200Br4:500Br3:100Br5:100Br6:100網(wǎng)段1網(wǎng)段2網(wǎng)段3根端口根端口根端口根端口根端口指 定 端 口指定端口指定端口阻塞端口阻塞端口指定端口Br1:100 根Br2:200Br4:500Br3:100四交換機的分類四交換機的分類網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件交換機的應(yīng)用技術(shù)1、VLA

10、N虛擬局域網(wǎng) VLAN 是由一些局域網(wǎng)網(wǎng)段構(gòu)成的與物理位置無關(guān)的邏輯組。這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。每一個 VLAN 的幀都有一個明確的標(biāo)識符，指明發(fā)送這個幀的工作站是屬于哪一個 VLAN。VLAN可以隔離廣播域虛擬局域網(wǎng)其實只是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。 交換機的應(yīng)用技術(shù)1、VLAN網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件2堆疊與級聯(lián)堆疊(Stack)和級聯(lián)(Uplink)是多臺交換機或集線器連接在一起的兩種方式。堆疊技術(shù)是目前在以太網(wǎng)交換機上擴展端口使用較多的另

11、一類技術(shù)，是一種非標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。各個廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。堆疊技術(shù)的最大的優(yōu)點就是提供簡化的本地管理，將一組交換機作為一個對象來管理。堆疊的接口具有很高的帶寬，一般在1Gbps以上。 2堆疊與級聯(lián)堆疊(Stack)和級聯(lián)(Uplink)是多臺網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件級聯(lián)級聯(lián)通常是用普通網(wǎng)線把幾個交換機連接起來。交換機的接口通常為MDI-X的,UPLINK接口是MDI的。也有交換機是MDI-X和MDI自適

12、應(yīng)的,也就是根據(jù)對端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備給的信號自動調(diào)整為MDI-X或MDI。為了方便進行級聯(lián)，某些交換機上提供一個兩用端口，可以通過開關(guān)或管理軟件將其設(shè)置為MDI或MDIX方式。更進一步，某些交換機上全部或部分端口具有MDI/MDIX自校準(zhǔn)功能，可以自動區(qū)分網(wǎng)線類型，進行級聯(lián)時更加方便。級聯(lián)級聯(lián)通常是用普通網(wǎng)線把幾個交換機連接起來。 3. IRF(華為)IRF（Intelligent Resilient Framework）是一項構(gòu)建智能彈性架構(gòu)的技術(shù)。使用IRF技術(shù)，用戶可以將多臺設(shè)備連接起來組成一個“聯(lián)合設(shè)備”（Fabric），并將這些設(shè)備看作單一設(shè)備進行管理和使用。組成Fabric 的每臺設(shè)備稱為

13、一個Unit。使用IRF 的主要優(yōu)點是：可以對多臺設(shè)備統(tǒng)一管理，降低了管理成本?？梢酝ㄟ^增加設(shè)備來擴展端口數(shù)量和交換能力，使用戶可以按需購買、平滑擴容，在網(wǎng)絡(luò)升級時最大限度地保護已有投資。通過多臺設(shè)備之間的互相備份增強了設(shè)備的可靠性，避免了單點故障，減少了業(yè)務(wù)中斷。3. IRF(華為)IRF（Intelligent ResIRF 的典型組網(wǎng)如圖所示。其中，相同類型的交換機（即Unit）組成一個Fabric，F(xiàn)abric 作為核心交換機，下行通過多條鏈路匯聚連接到工作組交換機，上行同樣通過鏈路匯聚接入服務(wù)器群。IRF 的典型組網(wǎng)如圖所示。其中，相同類型的交換機（即Uni4鏈路聚合鏈路聚合，顧名思

14、義是將幾個鏈路作聚合處理，這幾個鏈路必須是同時連接兩個相同的設(shè)備，其優(yōu)點價格便宜，性能接近千兆以太網(wǎng)不需要重新布線，也無須考慮千兆網(wǎng)傳輸距離極限問題可以捆綁任何相關(guān)的端口，也可以隨時取消，靈活性很高鏈路聚合可以提供負(fù)載均衡能力以及系統(tǒng)容錯4鏈路聚合鏈路聚合，顧名思義是將幾個鏈路作聚合處理，這幾個網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配置講解課件5端口與地址綁定綁定可以使主機必須與某一端口進行綁定，也就是，特定主機只有在某個特定端口下發(fā)出數(shù)據(jù)幀，才能被交換機接受并傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，如果這臺主機移動到其他位置，則無法實現(xiàn)正常的聯(lián)網(wǎng)。5端口與地址綁定綁定可以使主機必須與某一端口進行綁定，也就網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備交換機基礎(chǔ)和配

15、置講解課件6端口鏡像端口鏡像主要用于網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量的監(jiān)測。就是設(shè)置交換機使它將某一端口的流量在必要的時候鏡像給網(wǎng)管設(shè)備所在的端口，從而實現(xiàn)網(wǎng)管設(shè)備對某一端口的監(jiān)視。端口鏡像中的源和目的端口的速率必須匹配，否則可能會丟棄數(shù)據(jù)。在使用端口鏡像時，源和目的端口必須位于同一VLAN內(nèi)。6端口鏡像端口鏡像主要用于網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量的監(jiān)測。就是設(shè)置交三層交換機1三層交換機簡介傳統(tǒng)的80/20原則（80%的流量停留在局域子網(wǎng)，只有20%的流量會穿過主干網(wǎng)到達一個遠端網(wǎng)絡(luò)）已經(jīng)不再適用。傳統(tǒng)的交換機處理第二層的幀，第三層交換機處理數(shù)據(jù)分組。由于第三層交換機對數(shù)據(jù)分組進行重定向，它們與路由器極其相似，但L3交換機比

16、路由器提供的功能要少些。三層交換機1三層交換機簡介為了解決布線距離較短的問題中繼器，同時為了適合星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，產(chǎn)生集線器。為了解決沖突域的問題網(wǎng)橋，同時為了適合星形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，產(chǎn)生交換機。為了解決廣播域的問題，同時解決冗余路徑數(shù)據(jù)分組尋徑問題路由器，但路由器采用逐分組分析包頭轉(zhuǎn)發(fā)的機制，造成數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)時延較大需要一種具有二層交換機的速度，同時可以進行廣播隔離，并且可以解決冗余路徑尋徑的設(shè)備三層交換機為了解決布線距離較短的問題中繼器，同時為了適合星形的拓簡單地說，三層交換技術(shù)就是：二層交換技術(shù)三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。它解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器

17、低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。三層交換機應(yīng)具有的功能分組轉(zhuǎn)發(fā)：根據(jù)路由表進行分組的轉(zhuǎn)發(fā)路由處理：能夠通過路由協(xié)議創(chuàng)建和維護路由表安全服務(wù)：如提供防火墻分組過濾的功能特殊服務(wù)：如提供封裝和拆封幀，封裝和拆封分組，流量優(yōu)先等簡單地說，三層交換技術(shù)就是：二層交換技術(shù)三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。它解2三層交換機的主要技術(shù) 第三層交換機因網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商而異。 專用方法各個廠家的專用交換方法各有特點。絕大多數(shù)情況下，這些產(chǎn)品處理第一個分組，然后再一個分組序列中預(yù)測其余分組的目的地址，當(dāng)分組序列的目的地址確定以后，后來的分組享有與第一個分組相同的權(quán)限，繞開第三層的處理，整體上加快了處理過程。也就是所說的，“一次路由，隨后交換”的技術(shù)，如3com公司的fastip技術(shù)、cisco的tag switching技術(shù)。2三層交換機