交换机工作原理和技术

交换机工作原理和技术莆田学院现代教育技术中心2005年3月本章主要内容1交换机的概念2交换机的分类3交换机的连接4交换机的配置5交换机的交换技术6交换机的交换结构7交换机的技术指标8VLAN技术原理莆田学院现代教育技术中心2005年3月1交换机的概念按照线缆段微化的思想，线缆段越多，可用带宽就越高。极限情况是每一台计算机处在一个独立的缆段上。如果网络上有10台计算机，需要一个10端口的网桥将它们连接起来，但实现这样一个网桥不太现实，软件转发速度也跟不上。交换机将上述多端口的网桥硬件整合，以达到更低的成本和更高的性能。交换机内有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵，此背板总线带宽通常是交换机每个端口带宽的几十倍。交换机的所有端口都挂接在这条背板总线交换矩阵上，每个端口都有自己的固定带宽，同时具有两个信道，在同一时刻既可发送数据，又接收其他端口发送来的数据。与共享带宽（一个时间只能为一对网络节点服务）、无目的地进行数据发送（广播）的集线器不同，交换机可以在一个时间内同时为所有的网络节点服务，并可以有目的地发送数据，所以在带宽占用、减少阻塞、网络安全和全双工传输方面都是集线器不可相比的。莆田学院现代教育技术中心2005年3月交换机的功能交换机的每个端口都具有桥接功能，可以互联一个LAN或一台高性能计算机。所有端口由专用处理器进行控制，并经过控制管理总线转发信息。中高档交换机可以用专门的网管软件进行集中管理。可将每个端口所互联的网络工作站分割为独立的LAN（VLAN）。每个端口都与大带宽的背板连通，从而为每个端口提供专用的带宽。流量控制（网桥无流量控制能力）。采用专用集成电路（ASIC）处理器完成高速交换。莆田学院现代教育技术中心2005年3月2交换机的分类交换机和集线器不能“以貌取人”桌面型交换机和模块化交换机异在“按需定制”TP-linkTL-HP8MUHUBD-LinkDFE-916DXHUB

3ComSuperStack34400switch

3ComSwitchs莆田学院现代教育技术中心2005年3月按网络类型分类有线交换机和无线交换机10/100Mbps自适应标准以太网交换机1Gbps(千兆位)以太网交换机（模块化）10Gbps(万兆位)以太网交换机（全光纤接口）ATM交换机（传输介质一般采用光纤，成本高，通常用作ADSL和HFC的骨干节点，广泛用于电信、邮政网的主干网段）FDDI交换机（全光纤接口，成本高）莆田学院现代教育技术中心2005年3月Quidway®S8500

万兆核心路由交换机Quidway®S8500系列万兆核心交换机是由华为3Com公司自主开发的新一代高性能万兆核心路由交换机产品，可广泛应用于电子政务网核心层、校园网及教育城域网核心层、园区网和企业网核心层以及运营商IP城域网核心层、汇聚层。莆田学院现代教育技术中心2005年3月按网络规模分类企业级交换机一般采用模块配置，属于第三层或第四层千兆位（或以上）交换机，通常能支持500个信息点以上。部门级交换机一般为千兆位第三层交换机，固定配置或模块配置，通常能支持300～500个信息点。工作组级交换机一般为固定配置，10/100Mbps自适应，通常支持的信息点少于100个。莆田学院现代教育技术中心2005年3月按网管功能分类非网管型交换机不支持网络管理网管型交换机可通过网络方式进行管理，包括交换机各端口的流量控制、QoS和端口协议的配置等，以便使所有的网络资源尽可能处于最佳状态网管型交换机上都有一个“Console”控制端口(一般为RS232串口型)以便进行基本配置，有的还支持基于Web页面和Telnet远程登录网络等多种网络管理方式支持SNMP（简单网络管理协议），并采用RMON(RemoteMonitoring，远程监视）技术跟踪流量和会话状态（允许用户查看每个交换端口上的流量），增强了流量管理、监视与分析能力。莆田学院现代教育技术中心2005年3月交换鞋机的国Co祝ns循ol巩e控缠制端棵口可进密行网台络管缓理的趣交换铲机上肃一般猫都有禾一个传“C戏on灿so陷le蔬”端歌口，美它是赏专门直用于锅对交期换机演进行茂配置夺和管宪理的谋。通过句Co面ns疑ol欧e端踢口连破接并地配置羡交换氏机，呀是配鸽置和朽管理牌交换阀机必秆须经盗过的盾步骤老。因穷为其椒他方罚式的劣配置势往往释需要柱借助构于I纺P地瘦址、塘域名无或设隙备名姑称才旬可以存实现庄，而俘新购至买的管交换蒸机显按然不苍可能苍内置泰有这蔽些参杨数，牲所以俱Co容ns象ol欺e端崖口是要最常胞用、滑最基仙本的醉交换师机管讯理和毁配置候端口辛。绝大仁多数催交换浪机都驻采用植RJ茎－4转5端滥口，色但也守有少每数采巴用D批B－强9串般口端饺口或巩DB卧－2染5串计口端罗口。DB绣-9曲串行耍端口DB尾-2肺5串狭行端落口莆田统学院许现代剑教育慌技术评中心污2老00皆5年颈3月按协瘦议层探次分谊类第二腰层交宰换机夏（网占桥技朝术）使用汤可编葡程的仪AS稍IC寸（专熄用集穴成电辩路）速通过规高速宜背板每/总谢线（彼速率暂可达脉每秒圣几十碎GB港）并彻基于唉MA射C地稀址完仪成不功同端锄口间石的数争据转给发，糊价格荣最低剑，性屠能亦沙最低欢，支洽持V蛛LA缘瑞N，逗通常邪为非预网管接型第三变层交删换机液（路谷由技它术）使用东可编亭程的帜AS泰IC拌（专蚀用集蕉成电配路）追而不欲是运格行在恼处理勒器之群上的伍软件简进行屈数据富转发递和I辉P路贺由处剧理，微具有话线速啦路由评功能蝴，可饿为每凭个端乞口配质置独恶立的薄IP摄地址领，可辱根据屯IP啄地址居划分宿为小乔而独议立的惨VL积AN善——认既可臭完成仇第二蛾层交门换机膨的端怒口交清换功睬能，伐又能炊完成途部分凳路由蒜器的比路由怒功能第四容层交弓换机能够富基于透传输猜层中竞的T切CP给/U饮DP气应用悲端口庸号决宵定传无输，旁即根巾据端距口主胀机的废应用训需求吸来自绍主确竹定或奥动态柜限制较端口今的交显换过真程和扣数据递流量票，即窜具有负第四恩层智伍能应尸用交赢换需仇求莆田道学院苦现代伴教育择技术危中心招2镰00蛇5年群3月第七左层交却换技资术亦称垮“第诵七层剥认知缘瑞技术染”，剑是目色前最展新的罩交换米技术显，可昨以实和现有呼效的页数据紫流优适化和料智能压负载弊均衡贱。用户晌不仅屯能验且证是姜否在名发送秘正确络的内师容，裹而且膀还能血打开歌网络线上传累送的跳数据衬包（罗不用拌考虑骨IP攀地址胜或端浪口）政，并厅根据馒包中剑的信陕息做钉出负旋载均羽衡决往定。如端嗓口8耍0，荡除了逮WE请B传紧输流域，还灾有许君多类争型的般传输岛流（并如流仿媒体盆数据更）通节过此俯端口僚传输默。第箩四层微交换访无法裕区分魄这两挡种类披型的形数据增，而胳第七掀层交篇换可调以自寺由地任完全泊打开菠传输仗流的促应用转层/叠表示婶层，社仔细重分析艳其中内的内抗容，赶根据乏应用费的类竭型而犬非仅障仅根板据I狭P和糟端口删号做铅出更装智能扭的负角载均昨衡决奔定，课比如怎规定容WE峰B传未输流才具有包更高觉优先辩级。目前杂还没社有这延类第辆七层廊的标缴准。莆田申学院跳现代进教育池技术丑中心单2聋00饰5年盐3月3帽交换摊机的码连接当单钥一交龄换机圾所能现够提加供的昌端口零数量后不足捕以满龄足网睛络计您算机毫的需肺求时熟，必散须要独有两蛇个以悠上的韵交换派机提劳供相银应数竿量的咐端口粮，这驼也就朗要涉具及到嫂交换散机之益间连磨接的烫问题远。从什根本驱上来帖讲，辰交换择机之腐间的菊连接搁不外帜乎两吊种方防式，授一是悬堆叠茫，一色是级小联。级联销(U冷pl晴in丈k)上层螺交换李机普镇通以郑太网央端口始与下睁层交恩换机奸的U控pl映in瞧k（责级联玩）端无口连跪接需要券注意嚼的是忍交换件机不傻能无劈燕限制再级联袭，超魂过一叨定数劈燕量的兔交换百机进毒行级董联，贷最终崖会引志起广主播风撤暴，额导致盘网络煌性能远严重绕下降睡。堆叠改(S挑ta贱ck垄)几台戚交换内机堆腰叠在袜一起扬，采蹈用专捕用堆垒叠电脱缆进益行连券接堆叠州中的燃所有怪交换闸机可泰视为耳一个中整体庆交换查机来暮进行惑管理遥，但寻必须坏有专锦门端栋口（廊Up在和D悦ow搅n，昼通常欧都是舌D型答25锐孔接齿口）群集舌（集安群）堆叠段和级绢联技坏术的首综合痒，可毯将分鹊布各岩处的膨交换鸡机逻担辑地妻组合悠到一织起，唇其中质一台臣为Co葱mm昌an里de冲r（管砖理者段），膝其他和交换攀机则婆处于限从属西地位狮，由Co际mm横an蛛de讯r统一孕管理煎。莆田考学院闪现代渐教育雾技术懂中心详2漠00至5年请3月堆叠究和级抢联的乱区别堆叠草(S虽ta催ck时)和例级联甚(U赏pl妙in券k)齿是多贫台交财换机饶或较集线曾器连玩接在丈一起飞的两模种方铅式。裳它们泥的主离要腹目的束是增秀加端骆口密客度。收但它遵们实秘现的含方法吃不同题。级联扯是通器过集叮线器亲的某驻个端拾口与龄其它评集线屈器相枪连的茫，如剧使用内一个鞋集线说器U倾PL牵IN兆K口困到另赔一个录的普菌通端蛛口；勿而堆亦叠是氧通过引集线盈器的诉背板谎连接节起来株的，迎它是峡一种拿建立天在芯稳片级致上的标连接锁，如励2个毕24武口交葱换机海堆叠签起来贱的效令果就壳像是颈一个薪48梦口的榆交换驰机，列优点帝是不争会产切生瓶奔颈的舒问题朋。级联凑可通脉过一氧根双喉绞线许在任迅何网效络设轻备厂域家的饲交换社机之驻间，复集线箭器之械间，但或交妈换机遮与集嚼线器慢之间继完成绳。而倘堆叠准只有延在自馅己厂孩家的女设备卵之间钞，且源此设泄备必糟须具铲有堆沸叠功羞能才区可实吹现。胜级联苏只需枣单做耀一根欢双绞鬼线(填或其煎他媒跃介)秀，堆缴叠需恢要专宜用的吗堆叠无模块悬和堆厘叠线懂缆。交换延机的剃级联加在理补论上庆是没轰有级彼联个妄数限锡制的蜂(注姥意：永集线集器级锁联有句个数殊限制鸟，且姓10贼M和瓦10西0M交的要盼求不互同)壁，而想堆叠扭各个敌厂家吴的设臣备会欧标明锤最大肝堆叠柏个数诉。莆田者学院适现代料教育免技术看中心病2青00败5年络3月堆叠痒和级瓦联的习区别拖（续不）级联香相对臣容易品，但秒堆叠圣这种蜡技术炭有级巡寿联不翼可达修到的哗优势框。首爱先，率多台峰交换莫机堆直叠在窃一起绪，从快逻辑肆上来贼说，或它们瓣属于疮同一目个设掉备。畅这样同，如跳果你语想对猪这几碗台交汪换机体进行慎设置利，只觉要连滩接到府任何突一台闲设备境上，科就可雨看到痰堆叠雷中的唯其他狮交换资机。默而级庸联的疫设备殿逻辑食上是简独立殖的，罚如果醒想要见网管呈这些权设备允，必孕须依醋次连惧接到银每个厕设备哈。多个孝设备仍级联筹会产存生级被联瓶样颈。底例如乌，两艰个百箱兆交刑换机声通过绩一根墨双绞幸线级赛联，然则它哥们的忌级联离带宽塔是百殿兆。光这样叛不同吨交换垂机之俩间的驼计算哪机要聪通讯售，都腐只能衫通过透这百乞兆带猜宽。招而两妈个交描换机鸡通过缝堆叠义连接尸在一停起，般堆叠等线缆始将能弹提供股高于台1G默的背私板带盟宽，烂极大各地减纸低了满瓶颈岩。级联酒还有武一个迷堆叠葛达不棍到的纯目的固，是漏增加柳连接孟距离烫。比敲如，乱一台雷计算舱机离矛交换充机较仙远，专超过应了单虏根双盾绞线摊的最叉长距楼离1友00困米，匹则可睁在中押间再仙放置壶一台陡交换厅机，强使计见算机释与此闪交换之机相奴连。允堆叠恢线缆与最长互也只睁有几该米，案所以苹堆叠罩时应宽予考嫩虑。堆叠脆和级那联各临有优饰点，虫在实闭际的讽方案绸设计轧中经州常同锅时出倾现，拦可灵个活应镜用。参考昼阅读民：莆田肚学院仙现代女教育促技术律中心劝2砖00洲5年拦3月Up边li舱nk损端口莆田花学院顿现代隙教育认技术命中心歼2运00野5年芹3月GB据IC吵端口啊模块GB斩IC淡（G粘ig殊aS估ta折ck李G祖ig耐ab图it欺I户nt树er星fa钓ce匠C末on洲ve敞rt音er栏）是射一个附通用闲的、细低成凭本的倘千兆错位以蜓太网浓堆叠肿模块演，可挑提供蹦交换炉机间咳的高嘴速连育接，速既可劳建立枯高密虚度端至口的零堆叠盖，又竿可实扬现与来服务赴器或昼千兆兔位主茎干的吗连接贫，为咸快速鸽以太拾网向栏千兆伪以太键网的虑过渡虎，提淋供了算廉价凝的、湾高性秤能的皆选择左方案锤。此伤外，请借助播于光班纤，扑还可逮实现咳与远奏程高突速主端干网呜络的命连接赴。G岗BI吸C模火块分悲为两以大类洞，一继是普片通级将联使励用的睁GB狸IC穴模块踪蝶，二批是堆愈叠专滩用的锤GB烫IC兆模块绑。莆田再学院辱现代捉教育页技术矮中心皇2茶00杂5年素3月级联约GB钉IC值模块级联属使用阻的G押BI游C模默块分宿为4白种，珍一是苹10悦00醒Ba层se猴-T无G螺BI平C模乖块（凡如图梁1所困示）榨，适撤用于晓超五包类或攀六类危双绞慨线，衰最长阔传输延距离统为1群00阶米；判二是住10层00充Ba僚se煤-籍SX发G傅BI沟C模唤块(拾如图嫩2所减示)沸，适铺用于应多模躺多纤剧，最厉长传划输距慢离为数50晨0米抗；三遍是1赌00誓0柄Ba贼se旬-L册X去GB半IC客模块颈，适职用于腿单模挎光纤奴,最惭长传页输距立离为窄10壤千米浪；四乌是1垮00组0B童as眉e-导ZX遥G渴BI队C，矿适用购于长较波单黎模光叹纤，甩最长叨传输悄距离拒为7台0千胆米~的10窜0千讲米。图1筋1酷00出0B钉as逐e-丘T抛GB序IC屯模块图2鸭1颠00恨0B睡as辈e-胁SX济G余BI玻C模茎块莆田垮学院逝现代锦教育准技术旺中心胀2隶00除5年顾3月安装胳在G靠BI滋C插陶槽中莫的G要BI秆C模逆块GB质IC曲模块隔安装诉于千抽兆以丹太网作模块随的G乎BI暂C插原槽中敢，用畅于提否供与纪其他洞交换管机和勤服务欠器的昆千兆痰位连弱接。安装逢在G春BI匙C插守槽中坝的G芒BI征C模恰块莆田校学院侧现代灰教育钻技术雀中心均2缝00俘5年朽3月堆叠顶GB剖IC片模块堆叠维GB眼IC础模块震用于演实现叮交换睬机之证间的赵廉价首千兆羞连接午。如货图所闯示为觉适用笼于C添is拉co召C栗at摊al禾ys烂t腐29碌50各/3涉55东0的幻玉Gi扯ga取St倍ac裤k亮GB资IC权堆叠蛮模块碧。需垮要注支意的某是，非Gi党ga呜St前ac忠k竟GB秧IC拿专门翼用于惕交换伸机之挽间的饼千兆预位堆通叠，冰Gi涨ga叨St塔ac始k践GB村IC克之间奸的连木接采设用专蒜门的室堆叠怖电缆催。Ci踏sc哨o蜡Gi阁ga阻St蓬ac贷k窑GB胀IC璃堆叠伤模块魔和电错缆莆田检学院盼现代品教育真技术逢中心津2柔00卡5年触3月SF敏P模控块SF感P（尊Sm南al生l飞Fo扮rm盗-f纳ac种to之r冤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