清华紫光网联科技清华紫光网联科技以太网以太网交换技术交换技术技术部技术部（第一版）（第一版）交换机交换机 交换机工作原理 交换技术的相关功能与特性 第2层与第3层交换机交换机交换机 交换机=多口网桥（Multi-port Bridge），每个端口对应一个节 点或LAN段 连接局域网的不同网段(广播域) 不是传统以太网广播式（ Broadcast）包传输技术 自学习（Auto Self-learning） 网卡地址（MAC Address）及包 检查过滤 切割大型网络、各网段频带独立 有效地提高网络整体性能Switch交换机的工作原理交换机：网络同时可有多个节点发送数据(全双工)HubHubHubPCServer使用以太网交换机的优点可用带宽大增加（消除传统共享式以 太网拥塞问题） 传输时延大大降低 升级现有局域网简单方便，不需改变 已有硬件和软件设备 采用模块化结构设计，扩展灵活简便 管理维护方便 提供多种模块，能适应各种网络应用 和网络技术的发展交换技术相关功能与特性MAC地址自学习 交换方式 生成树 自动协商与自适应 流量控制 背板带宽 全双工技术交换机如何学习地址地址是动态学习. 当交换机读取新地址时被学习并加到转发数据库中， 形MAC地址表. 每个地址都打上时间标记，过时或老的地址将被移走.ABDCESwitch端口2端口1MAC地址 端口 A1 B1 C2 D2 E2MAC地址 端口 C2 D2 E2 A1 B1交换方式直通交换(Cut-Thrugh)：收到帧的目的地址即开始 转发DATA/HDR帧源站目的站碎片丢弃（Fragment Free）:接收到64字节后开始转 发，过滤掉小于64字节的冲突碎片交换方式DATA/HDRDATA/HDR帧高速缓存源站目的站存储转发Store&Forward：分析并接受整个帧到高速 缓存中，进行差错检验，按地址表转发端口- 地址表差错 检验差错 检验生成树协议 （Spanning-Tree Protocol）生成树协议的主要功能是复制交换或桥 接的路径而不造成网络中环路延时的影 响 生成树协议使用的生成树算法通过稳定 的生成树网络拓扑来防止环路生成树协议状态听（没有帧转发，听帧 ）阻塞（没有帧转发，听帧 ）学习（没有帧转发，学习地址）转发（帧转发，学习地址 ）无效（没有帧转发，没有听帧 ）生成树步骤选择一个根桥 确定到根的路径 中止循环生成树生成树（Spanning Tree） 避免回路 冗余备份DB桥网络1网络2网络3网络4AC屏蔽DB网络3网络1网络2网络4AC接通关闭Spanning tree 通过屏蔽 网桥的通路来消除封闭数 据回路的发生。Spanning tree 当网桥连接的回路发生故 障时，网桥自动接通屏蔽 的通路，以使网络正常连 通。桥桥桥自动协商与 10/100M、全双工/半双工自适应 自动协商优先级排队表1AUTO（自动协 商）2100FD（100Mbps全双工）3100HD（100Mbps半双工）410FD （10Mbps全双工）510HD （10Mbps半双工）100M100M有自动协商的10/100M设备FLPFLPFLPNLP老站点FLP：快速链路脉冲（有协商功能）NLP：正常链路脉冲（无协商功能）10M流量控制： 通过动态分配内部缓冲存储区来进行数据 交换的流量控制。 半双工下使用背压流量控制方式 全双工下使用802.3x全双工流控机制流量控制流量控制-背压背压信号SWITCH流量控制缓存缓存缓存数据流交换机将缓 存动态的分 配给各端口缓存达到一个门 限值时，向后发 出一个背压信号流量控制全双工的流控IEEE802.3x规范中描述：全双工的流量控制 在某些情况下是非常有用的，比如在交换机上多个端口连 接的PC都向连接服务器的端口上传数据（往Server上写东 西）的时候，有无流控的交换机是有明显区别的。PCPCPCServer流量控制-全双工背板带宽背板带宽：交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所 能吞吐的最大数据量具有无阻塞交换能力的交换机的背板带宽至少应为200M 端 口数路有多宽？全双工技术全双工以太网能同时传送和接收不同的数据包 在两端的网络接口卡需要有全双工能力 利用两对电缆的优点，数据的发和收都发生在隔离 的无竞争线路，因此产生无冲突 两个方向都提供了100%的带宽端 口 控 制端 口 控 制发收发收第2层和第3层交换有两种方法交换数据帧第2层和第3层交换 第2层交换： 数据帧是基于MAC地址信息交换； 建立和维护MAC地址交换表； 数据通信设备制造商决定第2层地址，是唯一的。 第3层交换： 数据包是基于网络层信息交换； 它检查数据包信息并基于网络层目的地址转发数 据包； 它也支持路由功能 一般由网络管理员决定第3层地址二层交换机的数据转发源MAC地址：000493000001目的MAC地址： 0004930000021发送数据查询MAC地址表 ，找到MAC地址 对应的端口号， 进行转发2端口号 MAC地址 15 000493000002 14 000493000001 转发数据3MAC地址： 000493000002虚拟局域网VLANVLAN是网络设备（如交换机）上连接的 不受物理位置限制的用户的一个逻辑组 在一个VLAN上的设备或用户可以按功能 、部门、应用等分类 VLAN创建了不限于物理段的单一广播域 ，并像一个子网一样对待 VLAN通过交换机上的软件来实现虚拟局域网VLANVLAN设备LAN网段1LAN网段3LAN网段2LAN网段4技术部 VLAN市场部 VLANVLAN的工作原理技术部VLAN168.168.10.0市场部VLAN168.168.20.0交换机路由器内部桥 或路由内部桥 或路由.1.1ADEGCBFVLAN的优点能够减少在解决移动、添加和修 改等问题时管理开销 提供控制广播活动的功能 支持工作组和网络的安全性 利用现有的集线器以节省开支VLAN划分基于端口技术部VLAN 1 成员市场部VLAN 2 成员VLAN设备 1 2 3 4 5 6 7 8 VLAN划分基于MAC地址VLAN设备00-50-fc-00-00-01 00-50-fc-00-00-02 00-50-fc-00-00-0600-50-fc-00-00-03 00-50-fc-00-00-04 00-50-fc-00-00-0500-50-fc-00-00-0100-50-fc-00-00-0600-50-fc-00-00-0300-50-fc-00-00-05技术部VLAN 1市场部VLAN 21 2 3 4 5 6 7 8 00-50-fc-00-00-0200-50-fc-00-00-04VLAN 1VLAN 2VLAN划分基于协议VLAN设备VLAN IPXVLAN Apple TalkIPXIPXApple TalkApple TalkIPXApple Talk技术部VLAN市场部VLAN1 2 3 4 5 6 7 8 基于MAC 或 IP地址的VLAN，按照MAC或IP 来标识计算机主干交换机以太交换机 1 2 3 4 5 6 7 8 以太交换机 1 2 3 4 5 6 7 8 VLAN1VLAN2IP子网1IP子网2跨交换机的VLANMAC&IP协议MAC&IP协议基于802.1q，按照标记来转发数据。主干交换机以太交换机 1 2 3 4 5 6 7 8 以太交换机 1 2 3 4 5 6 7 8 VLAN1VLAN2IP子网1IP子网2跨交换机的VLAN802.1q的标记ID802.1q的标记ID并行连接Port Trunking让多条物理链路以一条虚拟的逻辑链路连接，虚拟的 逻辑链路的带宽等于多条物理链路连接带宽之和带宽可达800M100M交换机100M交换机带宽200M三层交换机功能性能注意：并非是二层交换 机加路由模块！二层交换机 (以太网/快速以 太网)传统路由器路由交换机 (千兆以太网) 路由器的功能 交换机的性能三层交换机的原理IP地址： 192.168.100.21发送数据查询内部MAC地址 表，找到MAC地址 对应的端口号，进 行二层转发2端口号 MAC地址 15 000493000002 14 000493000001 转发数据3源IP地址：192.168.100.1MAC地址： 000493000001目的IP地址：192.168.100.1MAC地址： 000493000002MAC地址： 000493000002三层交换机的原理IP地址： 192.168.100.21发送数据转发数据3源IP地址：192.168.100.1MAC地址： 000493000001目的IP地址：192.168.100.1MAC地址： 000493000002MAC地址： 000493000002根据路由协议RIP&RIP2&RIPOSPF进行 路由寻址，找到相应主机的IP地址和 MAC地址，将MAC地址返回给发送端， 发送端按的到的MAC地址进行转发2三层交换的优点提供基于线速无阻塞交换背板带宽 提供第三层的 IP 路由功能，实现子网间通讯 提供流量控制（Flow Control）、服务质量（ QoS）、分级传送、IP组播（Multicast）、生 成树（Spanning Tree）等功能，可有效地增 强网络传输能力，提高网络性能 提供灵活的流量流，使用网络分层来决定最 佳路径和包含广播域谢谢！网址：WWW.UNISNET.COM