交换机产品知识

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1、 第 1 页 共 10 页新员工入职产品知识培训新员工入职产品知识培训交换机交换机1 1 集线器集线器 集线器也叫 Hub，工作在 OSI 七层的第一层-物理层（最底层） ，没有相匹配的软件系统， 是纯硬件设备。集线器主要用来连接计算机等网络终端。 集线器是一种安装在以太网络接入层的网络设备。它具有多个端口，用于将主机连接到网 络。从一个端口接受电子信号，然后在所有其它端口重新生成（或重复）同一消息并发出。 目前，在市面上集线器并不多见， 集线器一般速率为 10M，难以对付现 在的网络应用，所以基本上已经被 淘汰，但是也还是可以见到的，需 要用在一些特殊的场合，比如说抓 包。 集线器是共享型的

2、设备，即一个集线器是共享型的设备，即一个 数据帧进去，它会向所有的其它端数据帧进去，它会向所有的其它端 口进行发送口进行发送，H6 发送的数据帧，集 线器在收到之后会发给其它所有的 电脑，其它的电脑网卡在收到数据 包之后看是否是发给自己的，如果 是发给自己的，那就对数据帧进行 处理，如果不是，则不进行任何处 理，直接丢弃，见左图：2 2 交换机交换机 交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要 传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。 广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 以太网交换机是一种用于接入层的设备

3、，它处在以太网交换机是一种用于接入层的设备，它处在 OSI 七层的第二层，即数据链路层。像七层的第二层，即数据链路层。像 集线器一样，交换机也可将多台主机连接到网络。但与集线器不同的是，交换机可以转发消集线器一样，交换机也可将多台主机连接到网络。但与集线器不同的是，交换机可以转发消 息到特定的主机。当一台主机发送消息到交换机上的另一台主机时，交换机将接受并解码帧，息到特定的主机。当一台主机发送消息到交换机上的另一台主机时，交换机将接受并解码帧， 以读取消息的物理以读取消息的物理 （MAC） 地址部分。地址部分。第 2 页 共 10 页如上图：每一台电脑在接上交换机之后，交换机上的 MAC 地址

4、表会自动记录这台的电脑 的 MAC 地址和对应的端口，同样的道理，交换机能够记录所有的接在它的下面的电脑的 MAC 地址和对应的端口。这样的话，当有数据帧传输到交换机，需要交换机进行转发时，交 换机就会查看这个帧的目的 MAC 地址是多少，然后再对应 MAC 地址表中的信息，就知道信 息是发给哪台电脑的了，从而不用给其它端口都发送。3 3 交换机的工作原理：交换机的工作原理： 3.1 在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。HUB 集线器就是一种 共享设备，HUB 本身不能识别目的地址，当同一局域网内的 A 主机给 B 主机传输数据时， 数据包在以 HUB 为架构的网络上是

5、以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头 的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一 组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。但是，交换机能 够使用 CSMA/CD 技术，防止有效防止数据帧之间发生冲突。 （这么多数据在局域网中进行传输，他们之间不发生碰撞时不可能的，这就中国的这么多 条高速公路一样，很多运输货物的卡车在高速公路上行驶，每天都有交通事故要发生。交 换机通过CSMA/CD（载波监听多路访问/差错控制）技术，就很好地解决了数据帧通过交 换机转发时的碰撞问题。 ） 3.2 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵

6、。交换机的所有的端口都挂接在这条 背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的 MAC（网卡的硬件地址）的 NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将 数据包传送到目的端口，目的 MAC 若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换 机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。 （交换机进行数据转发的过程，这就像每个人的姓名和自己的OA邮箱是一一对应的，如， 我的姓名叫夏玉峰，邮箱是，这两条信息在邮箱的通讯录里是相互对应的， 当大家给我发邮件时，只要输入我的名字，邮件就能自动生成我的邮箱地址，邮件就会发 送至我的邮箱，而不是给所有人都发送。

7、） 3.3 使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交 换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避 免共享冲突。 3.4 总之，交换机是一种基于总之，交换机是一种基于 MAC 地址地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换 机可以机可以“学习学习”MAC 地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接 收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。收者之间建立临时的交换路径，使数

8、据帧直接由源地址到达目的地址。4 4 交换机的应用：交换机的应用： 作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着交换 技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。 如果以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你还未对网 络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加 一个 10/100Mbps/1000Mbps 的交换机，它不仅可以处理 10Mbps 的常规以太网数据流，而且 还可以支持 100Mbps、1000Mbps 的快速以太网连接。 交换机一般是用在需要接入网络的电脑较多，为

9、了普通路由器端口匮乏的问题，加上几台 交换机能够顺利解决问题了，交换机应用如下图：第 3 页 共 10 页5 5 交换机的交换方式交换机的交换方式 5.15.1 直通式（直通式（CutCut ThroughThrough） 交换机检测到目标地址后即转发帧，如下图所示：5.25.2 存储转发（存储转发（StoreStore & & ForwardForward） 存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。完整地收到帧并检查无错后才转发， 见下图：第 4 页 共 10 页5.35.3 碎片隔离（碎片隔离（FragmentFragment FreeFree） 这是介于前两者之间的一种解决方案。

10、它检查数据包的长度是否够 64 个字节，如果小于 64 字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于 64 字节，则发送该包。这种方式也不提供 数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。6 6 交换机的分类：交换机的分类： 从广义上来看，交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用 于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设 备，如 PC 机及网络打印机等。如下，左边为局域网交换机，右边为广域网交换机：从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机（传输速度达到 100Mbps） 、千兆以太网交换机、FDDI 交换

11、机、ATM 交换机和令牌环交换机等。 从规模应用上又可分为企业级交换机（一般都是三层交换机，即带路由功能的交换机，价 格较昂贵，接口也较少，也叫核心层交换机） 、部门级交换机（也叫汇聚层交换机）和工作组 交换机（接入层交换机，接口较多，电脑网卡一般都是接在）等。各厂商划分的尺度并不是 完全一致的，一般来讲，企业级交换机都是机架式，部门级交换机可以是机架式（插槽数较 少） ，也可以是固定配置式，而工作组级交换机为固定配置式（功能较为简单） 。另一方面， 从应用的规模来看，作为骨干交换机时，支持 500 个信息点以上大型企业应用的交换机为企 业级交换机，支持 300 个信息点以下中型企业的交换机为

12、部门级交换机，而支持 100 个信息 点以内的交换机为工作组级交换机。7 7 交换机基本功能交换机基本功能 交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换 机还具备了一些新的功能，如对虚拟局域网（VLAN）的支持、对链路汇聚（trunk）的支持， 甚至有的还具有防火墙（如，防 ARP 攻击）的功能。 交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以 太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或 FDDI 等的高速连第 5 页 共 10 页接端口

13、，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。 一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入 速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的关键服 务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。8 8 交换机的内部结构交换机的内部结构 交换机是一个二层设备，它的内部结构比较简单，下面就一个普通的交换机的内部构造：滤波器（滤波器（filter）和交换芯片也是交换机的两大最主要的部件，也是判断是否具有交换功）和交换芯片也是交换机的两大最主要的部件，也是判断是否具有交换功 能的主要依据。其次，像管理型交

14、换机以及更复杂的交换机，内部除了有这两大部件之外，能的主要依据。其次，像管理型交换机以及更复杂的交换机，内部除了有这两大部件之外， 还有内存、存储交换机软件的还有内存、存储交换机软件的 flash、光纤接口等部件。、光纤接口等部件。3 3 单播单播 多播多播 广播广播 当前的网络中有三种通讯模式：单播、广播、多播(组播)，其中的组播出现时间最晚但同 时具备单播和广播的优点，最具有发展前景。 1）单播 单播即一对一的数据传送。网络节点之间的通信就好像是人们之间的对话一样，如果一个 人对另外一个人说话，那么用网络技术的术语来描述就是“单播” ，此时信息的接收和传递只 在两个节点之间进行。 单播在网

15、络中得到了广泛的应用，网络上绝大部分的数据都是以单播的形式传输的，只是 一般网络用户不知道而已。例如，你在收发电子邮件、浏览网页时，必须与邮件服务器、 Web 服务器建立连接，此时使用的就是单播数据传输方式。 （单播就像老师在下面给你解答你提出的问题，只有你一个人去问老师，老师给你的解答 也只有你一个人听得到。 ） 2）广播 广播即一对多的数据传输。在本地网络中，某台主机需要将消息同时发送到所有其它主机 可以通过“广播”消息来实现。当主机需要查找信息，但又不确切了解其它主机可以提供的 信息时，广播非常有用。 （就像一位老师，他站在讲台上讲课时，就是一种广播，下面所有的人都能听到你讲的是 什么。

16、 ）第 6 页 共 10 页3）多播（组播） 组播即一个组内部的广播，实行的是组内的一对多。当主机需要向某一部分端口发送数据 时，如果说使用单播一个一个地发送的话，非常浪费时间，这时它就可以直接以组播的形式 发送，没有必要向所有其它主机都发送，这样可以大大地节约网络资源，提高传输的效率。 （对于一个学校而言，每个班级上的都是不同的课，这个时候你的老师他的讲课也不需要 全校所有的班级都听到，所以他只需要你这一个班级能听到就 OK 了，所以他选择的就是组 播，但是对于你们而言，老师对你们这个班级的学生进行的是广播。 ）9 9 交换机与集线器的区别：交换机与集线器的区别： 集线器为共享式带宽，连接在集线器上的任何一个设备发送数据时，其它所有设备必须等 待，此设备享有全部带宽，通讯完毕，再由其它设备使用带宽。正因此，集线器连接了一个 冲突域的网络。所有设备相互交替使用，就好象大家一起过