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1、网络设备 （交换机与路由器配置）2第6章 交换机交换机的英文名称为“Switch”，它是集线器的升 级换代产品。以交换机为主要连接设备的交换式网 络，解决了以集线器为主要连接设备的共享式网络 通信效率低、网络带宽不足和网络不易扩展等问题 ，从根本上改变了传统网络结构，解决了带宽瓶颈 问题。本章学习要点：l 交换机基础l 二层交换机l 三层交换机l 四层交换机l 虚拟局域网l 交换机产品与选购36.1 交换机基础交换机是一种基于MAC地址识别，能够封装、 转发数据包的网络设备。交换机通过分析数据包中 的MAC（网卡硬件地址）信息，可以在数据始发 者和目标接收者间建立临时通信路径，使数据包能 够在
2、不影响其他端口正常工作的情况下从源地址直 接到达目的地址。它改变了集线器向所有端口广播 数据的传输模式，从而节约网络带宽并提高网络执 行效率。56.1.1 交换机的功能交换机工作于OSI参考模型的第二层，主要用于 完成数据链路层和物理层的工作，如图6-1所示。交换 机的功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、 数据帧序列以及流量控制。66.1.2 主要交换技术交换（Switching）作为交换机的主要工作过程， 是指按照通信两端数据传输的需要，将数据发送至符合 要求的相应数据传输通道上的技术统称。1端口交换 2帧交换 3信元交换76.1.3 交换机的分类从1993年局域网交换设备的出现到现在
3、万兆交 换机的应用，不同交换机产品的工作速率及应用的 网络环境都不太一样。1根据网络覆盖范围划分2按照传输介质及传输速度划分3从应用规模划分4根据交换技术划分5根据架构特点划分6按照交换机的可管理性划分7按照网络构成划分8从OSI参考模型的应用层次划分6.1.4 交换机的接口类型作为交换式局域网的主要连接设备，随着交换 机功能的不断增强，各种各样的连接端口不断添加 到交换机中。1RJ-45接口2SC光纤接口3FDDI接口4AUI接口5BNC接口6Console接口86.1.5 交换机技术参数交换机中常见的技术参数:1交换方式2背板带宽3包转发率4传输速率5全双工6支持网络标准7内存容量8端口数
4、量9端口类型10MAC地址数量96.1.6 交换机与集线器的区别网络技术的不断发展，使得集线器与交换机之间 的差距越来越小。1工作层次不同2数据传输方式不同3端口带宽占用方式不同4工作模式不同106.2 二层交换机二层交换机是最早的交换技术产品，由 于它所随担的工作相对简单，又处于交换网 络的最底层，所以只需提供基本的二层数据 转发功能即可。目前二层交换机应用最为广 泛，一般应用于小型企业或大、中型企业网 络的接入层次。116.2.1 二层交换机工作原理二层交换机能够识别数据包中的MAC地址信息，然 后根据MAC地址进行数据包的转发，并将这些MAC地址 与对应的端口记录在内部的地址列表中。12
5、6.2.2 二层交换机发展趋势13局域网交换技术的不断进步，使得二层交换 机从最初的低速、非网管型产品逐渐发展成为现 在的高速、智能型网管产品。1.智能型网管2.千兆交换带宽6.2.3 二层交换机产品介绍二层交换机主要应用于小型网络或中型网络的接 入层骨干网络，下面将简单介绍几款百兆及千兆速率 的二层交换机产品。1.NETGEAR ProSafe FSM700系列2.金浪KN-S2526FG146.3 三层交换机随着网络的发展，传统的二层交换机已经无 法满足用户跨网段传输数据的需要。为此，人们 在二层交换机的基础上增加了三层路由模块，出 现了能够工作于网络层、在多网段间完成数据传 输的三层交换
6、机。6.3.1 三层交换机简介在实际应用中，三层交换机通过VLAN将一个大 的交换网络划分为多个较小的广播域，各个VLAN之 间再采用三层交换技术互相通信。它解决了局域网 中网段划分之后，各网段必须依赖第三层路由设备 进行管理的局面，解决了路由器传输速率低、结构 复杂所造成的网络瓶颈问题。6.3.2 三层交换机工作原理三层交换机实质上是将二层交换机与路由器结合 起来的网络设备，它既可以完成数据交换功能，又可 以完成数据路由功能。6.3.3 三层交换技术三层交换技术又称为多层交换技术、IP交换技 术等，相对于二层交换技术根据数据链路层地址信 息进行交换的特点，三层交换技术在网络层实现了 数据包的
7、高速转发。它检查数据包信息，并根据网 络层目标地址（IP地址）转发数据包。6.3.4 三层交换机产品介绍1.中兴ZXR10 3900系列 2.NETGEAR ProSafe FSM7300系列6.4 四层交换机三层交换机消除了高速网络中路由器带来的数 据传输瓶颈，但对于网络中设备负载不均衡的问题 却无能为力。为此，人们开始寻求一种能够识别不 同应用，并按照相应优先级进行高速传输的解决方 案，在这种需求之下，四层交换机应运而生。206.4.1 四层交换机简介四层交换机工作于OSI参考模型的第四层，即 传输层。四层交换机在决定传输时不仅仅依据 MAC地址（数据链路层信息）或源/目标IP地址 （网络
8、层信息），它可以直接面对网络中的具体 应用，通过分析数据包中的TCP/UDP（传输层 信息）应用端口号，四层交换机可以做出向何处 转发数据流的智能决定.216.4.2 四层交换机工作原理四层交换机在工作中会为支持不同应用的服 务器组设立虚拟IP地址，并且在网络的域名服务 器（DNS）中并不存储应用服务器的真实地址， 而是每项应用的服务器组所对应的虚拟IP地址。 当用户发出应用申请时，四层交换机会从该项应 用的服务器组中选择最佳服务器，并将数据包目 的地址中的虚拟IP地址改为最佳服务器的真实IP 地址，然后通过三层交换模块将该连接请求传给 该服务器。226.4.3 如何选择四层交换机v交换速度v
9、服务器容量平衡算法v表容量v冗余备用连接236.4.4 四层交换机产品介绍Berkeley Networks公司的ExponeNT E4和 Alteon Networks公司的ACEswith 180两款四层交换 机具有突出的性能和灵活性，能够比二层和三层交换 机做出更智能的转发决定。由于把分析数据包的指令 代码嵌入到了ASIC中去实现，所以交换延时极短。 Alteon的四层交换技术能够对服务器的性能和运行状 况进行实时监测，并根据不同服务器的健康状况，将 来访的数据流以经济高效的方式分配到合适的服务器 上。同时，ACEswith 180具有Web高速缓存重定向功 能，能把发往远程Intern
10、et主机的HTTP通信拦截，然 后将这些通信重新定向到本地的高速缓存服务器上。246.5 虚拟局域网虚拟局域网（VLAN，Virtual Local Area Network），是指在交换局域网的基础上，通过网络 管理软件创建的可跨越不同网段、不同网络的逻辑网 络。一个VLAN便是一个逻辑子网（即一个逻辑广播 域）。它可以覆盖多个网络，允许处于不同地理位置 的网络用户加入到一个逻辑子网中。256.5.1 虚拟局域网概述VLAN是一种将局域网内的设备进行逻辑划分成多 个网段，从而实现虚拟工作组的新兴技术，它是为了 解决以太网的广播以及安全性等问题而提出的。在虚 拟局域网内，能够方便地进行用户的增
11、加、删除、移 动等工作，提高网络管理的效率。此外，虚拟局域网 在使用带宽、灵活性、性能等方面，都显示出巨大优 势。 266.5.2 虚拟局域网的划分VLAN四种划分技术，分别是基于交换 机端口划分、基于MAC地址划分、基于网 络层划分和根据IP组播。在不同的网络环 境中，需要选择合适的方式进行划分、管 理和配置。276.5.3 虚拟局域网标签交换机在进行VLAN数据传输时，需要为数据帧 添加标明所属VLAN的标签信息。目前，主要有两种 VLAN数据帧格式，分别为IEEE 802.1.Q帧格式和 Cisco公司的ISL帧格式。286.6.1 常见交换机产品ZXR10 1508ZXR10 1516
12、ZXR10 1524 网络协议和标准支持基本以太网协议IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE802.3z、 IEEE802.3ab、IEEE 802.3x10/100M/1000Mbps RJ-45端口816241000Mbps SFP无22 交换方式存储转发 背板带宽16Gbps32Gbps48Gbps 包转发率11.9Mpps23.81Mpps35.71Mpps MAC地址表8K8K8K 外形尺寸（WHL ）16510032mm44016144mm29中兴ZXR10 1500系列交换机产品规格:6.6.2 选购交换机的有关问题各网络产品公司纷纷推出不同功能、种类的交 换机产品，而且市场上交换机的价格也越来越低。但 是，众多的品牌的系列产品也给用户带来了一定的选 择困难，下面将对选择交换机时需要注意的几个问题 进行介绍。30
