网络互连设备交换机基础和配置讲解课件

1、交换机基础交换机基础网桥的概念和工作原理在数据链路层扩展局域网是使用网桥。网桥工作在数据链路层，它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时，并不是向所有的端口转发此帧，而是先检查此帧的目的 MAC 地址，然后再确定将该帧转发到哪一个端口网桥隔离碰撞网桥的概念和工作原理在数据链路层扩展局域网是使用网桥。网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网桥的概念和工作原理使用网桥带来的好处 ：过滤通信量。 扩大了物理范围。提高了可靠性。可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。 使用网桥带来的缺点 ：

2、存储转发增加了时延。 在MAC 子层并没有流量控制功能。 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网，否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。 网桥的概念和工作原理使用网桥带来的好处 ：过滤通信量。 扩大网桥的概念和工作原理网桥和集线器（或转发器）不同 集线器在转发帧时，不对传输媒体进行检测。网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。若在发送过程中出现碰撞，就必须停止发送和进行退避。在这一点上网桥的接口很像一个网卡。但网桥却没有网卡。 由于网桥没有网卡，因此网桥并不改变它转发的帧的源地址。

3、 网桥的概念和工作原理网桥和集线器（或转发器）不同 以太网交换机1990 年问世的交换式集线器(switching hub)，可明显地提高局域网的性能。交换式集线器常称为以太网交换机(switch)或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层）。以太网交换机通常都有十几个端口。因此，以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥，可见交换机工作在数据链路层以太网交换机1990 年问世的交换式集线器(switchin以太网交换机的特点以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。 以太

4、网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高。 以太网交换机的特点以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并独占传输媒体的带宽对于普通 10 Mb/s 的共享式以太网，若共有 N 个用户，则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(10 Mb/s)的 N 分之一。使用以太网交换机时，虽然在每个端口到主机的带宽还是 10 Mb/s，但由于一个用户在通信时是独占而不是和其他网络用户共享传输媒体的带宽，因此对于拥有 N 对端口的交换机的总容量为 N10 Mb/s。独占传输媒体的带宽对于普通 10 Mb/s 的共享式以太网，网络互连设备交换机基础和配置讲解课件交换机的基本功能地址学习（Address

5、 learning）交换机可以记住在一个接口上所收到的每个数据帧的源MAC地址，并存储到MAC地址表中转发/过滤决定（Forward/filter decisons）当交换机某个接口上收到数据帧，就会查看目的MAC，并检查MAC地址表，从指定的端口转发数据帧，如果为广播帧或未知端口的MAC目的地址，则所有端口发送。交换机的基本功能地址学习（Address learning）网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网络互连设备交换机基础和配置讲解课件交换机的体系结构交换机的体系结构网络互连设备交换机基础和配置讲解课件交换机的每个端口都有一个发送侧和接收侧。端口的每一侧在逻辑上连接到纵横开关上。每个端

6、口的接收侧连接到横条，发送侧连接到纵条。交换机的每个端口都有一个发送侧和接收侧。端口的每一侧在逻辑上交换机的交换方式交换机的三种交换方式，直通转发、存储转发、碎片隔离。存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。 采用这种方式，所有的正常帧都可以通过，而残帧和超常帧都被交换机隔离。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高

7、速端口与低速端口间的协同工作。交换机的交换方式交换机的三种交换方式，直通转发、存储转发、碎网络互连设备交换机基础和配置讲解课件广播域的概念 广播所能影响的范围共享式网络是一个冲突域交换式网络是一个广播域。 广播域的概念 广播所能影响的范围桥接环路与生成树协议广播风暴及其危害：如果存在两条以上的链路，就必然形成了一个环路，交换机并不知道如何处理环路，只是周而复始地转发帧，形成一个“死循环”。最终这个死循环会造成整个网络处于阻塞状态，导致网络瘫痪。MAC地址系统失效问题桥接环路与生成树协议广播风暴及其危害：如果存在两条以上的链路网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网络互连设备交换机基础和配置讲解课

8、件生成树协议和生成树的工作原理相互传送bpdu，选根桥（根据桥Id最小）寻找根端口。网桥为每个端口记录收到的每一个BPDU的累计的根路径代价，收到最小累计代价的端口称为根端口。根网桥没有根端口。选择指定网桥。每个网桥确定了根端口后，连接同一网段上的网桥彼此发送BPDU。能够以最低的根代价转发一个帧从网段到根的网桥，称为指定网桥，而将该网桥连接到这个网段的端口就称为指定端口。根端口不能选为指定端口，一个网桥可有多个指定端口。形成生成树。当根网桥、每个网桥的根端口和指定端口被确定后，网桥的端口被划分为两组：转发端口是根端口和所有指定端口；其余的端口为阻塞端口。生成树协议和生成树的工作原理相互传送b

9、pdu，选根桥（根据桥步骤通过比较网桥优先级选取根网桥（给定广播域内只有一个根网桥）。其余的非根网桥只有一个通向根交换机的端口称为根端口。每个网段只有一个转发端口。根交换机所有的连接端口均为转发端口。步骤通过比较网桥优先级选取根网桥（给定广播域内只有一个根网桥Br1:100 根Br2:200Br4:500Br3:100Br5:100Br6:100网段1网段2网段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Br2:200Br4:500Br3:100四交换机的分类四交换机的分类网络互连设备交换机基础和配置讲解课件交换机的应用技术1、VLA

10、N虚拟局域网 VLAN 是由一些局域网网段构成的与物理位置无关的逻辑组。这些网段具有某些共同的需求。每一个 VLAN 的帧都有一个明确的标识符，指明发送这个帧的工作站是属于哪一个 VLAN。VLAN可以隔离广播域虚拟局域网其实只是局域网给用户提供的一种服务，而并不是一种新型局域网。 交换机的应用技术1、VLAN网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网络互连设备交换机基础和配置讲解课件2堆叠与级联堆叠(Stack)和级联(Uplink)是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。堆叠技术是目前在以太网交换机上扩展端口使用较多的另

11、一类技术，是一种非标准化技术。各个厂商之间不支持混合堆叠，堆叠模式为各厂商制定。目前流行的堆叠模式主要有两种：菊花链模式和星型模式。堆叠技术的最大的优点就是提供简化的本地管理，将一组交换机作为一个对象来管理。堆叠的接口具有很高的带宽，一般在1Gbps以上。 2堆叠与级联堆叠(Stack)和级联(Uplink)是多台网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网络互连设备交换机基础和配置讲解课件网络互连设备交换机基础和配置讲解课件级联级联通常是用普通网线把几个交换机连接起来。交换机的接口通常为MDI-X的,UPLINK接口是MDI的。也有交换机是MDI-X和MDI自适

12、应的,也就是根据对端网络设备给的信号自动调整为MDI-X或MDI。为了方便进行级联，某些交换机上提供一个两用端口，可以通过开关或管理软件将其设置为MDI或MDIX方式。更进一步，某些交换机上全部或部分端口具有MDI/MDIX自校准功能，可以自动区分网线类型，进行级联时更加方便。级联级联通常是用普通网线把几个交换机连接起来。 3. IRF(华为)IRF（Intelligent Resilient Framework）是一项构建智能弹性架构的技术。使用IRF技术，用户可以将多台设备连接起来组成一个“联合设备”（Fabric），并将这些设备看作单一设备进行管理和使用。组成Fabric 的每台设备称为

13、一个Unit。使用IRF 的主要优点是：可以对多台设备统一管理，降低了管理成本。可以通过增加设备来扩展端口数量和交换能力，使用户可以按需购买、平滑扩容，在网络升级时最大限度地保护已有投资。通过多台设备之间的互相备份增强了设备的可靠性，避免了单点故障，减少了业务中断。3. IRF(华为)IRF（Intelligent ResIRF 的典型组网如图所示。其中，相同类型的交换机（即Unit）组成一个Fabric，Fabric 作为核心交换机，下行通过多条链路汇聚连接到工作组交换机，上行同样通过链路汇聚接入服务器群。IRF 的典型组网如图所示。其中，相同类型的交换机（即Uni4链路聚合链路聚合，顾名思

14、义是将几个链路作聚合处理，这几个链路必须是同时连接两个相同的设备，其优点价格便宜，性能接近千兆以太网不需要重新布线，也无须考虑千兆网传输距离极限问题可以捆绑任何相关的端口，也可以随时取消，灵活性很高链路聚合可以提供负载均衡能力以及系统容错4链路聚合链路聚合，顾名思义是将几个链路作聚合处理，这几个网络互连设备交换机基础和配置讲解课件5端口与地址绑定绑定可以使主机必须与某一端口进行绑定，也就是，特定主机只有在某个特定端口下发出数据帧，才能被交换机接受并传输到网络上，如果这台主机移动到其他位置，则无法实现正常的联网。5端口与地址绑定绑定可以使主机必须与某一端口进行绑定，也就网络互连设备交换机基础和配

15、置讲解课件6端口镜像端口镜像主要用于网络中数据流量的监测。就是设置交换机使它将某一端口的流量在必要的时候镜像给网管设备所在的端口，从而实现网管设备对某一端口的监视。端口镜像中的源和目的端口的速率必须匹配，否则可能会丢弃数据。在使用端口镜像时，源和目的端口必须位于同一VLAN内。6端口镜像端口镜像主要用于网络中数据流量的监测。就是设置交三层交换机1三层交换机简介传统的80/20原则（80%的流量停留在局域子网，只有20%的流量会穿过主干网到达一个远端网络）已经不再适用。传统的交换机处理第二层的帧，第三层交换机处理数据分组。由于第三层交换机对数据分组进行重定向，它们与路由器极其相似，但L3交换机比

16、路由器提供的功能要少些。三层交换机1三层交换机简介为了解决布线距离较短的问题中继器，同时为了适合星形的拓扑结构，产生集线器。为了解决冲突域的问题网桥，同时为了适合星形的拓扑结构，产生交换机。为了解决广播域的问题，同时解决冗余路径数据分组寻径问题路由器，但路由器采用逐分组分析包头转发的机制，造成数据分组转发时延较大需要一种具有二层交换机的速度，同时可以进行广播隔离，并且可以解决冗余路径寻径的设备三层交换机为了解决布线距离较短的问题中继器，同时为了适合星形的拓简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术三层转发技术。它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器

17、低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。三层交换机应具有的功能分组转发：根据路由表进行分组的转发路由处理：能够通过路由协议创建和维护路由表安全服务：如提供防火墙分组过滤的功能特殊服务：如提供封装和拆封帧，封装和拆封分组，流量优先等简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术三层转发技术。它解2三层交换机的主要技术 第三层交换机因网络设备提供商而异。 专用方法各个厂家的专用交换方法各有特点。绝大多数情况下，这些产品处理第一个分组，然后再一个分组序列中预测其余分组的目的地址，当分组序列的目的地址确定以后，后来的分组享有与第一个分组相同的权限，绕开第三层的处理，整体上加快了处理过程。也就是所说的，“一次路由，随后交换”的技术，如3com公司的fastip技术、cisco的tag switching技术。2三层交换机