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1、第2讲 交换机的基本工作原理,主要内容,OSI参考模型第二层交换 广播风暴 交换机特性 交换机的组成,OSI参考模型第二层交换,局域网交换技术是作为对共享式局域网提供有效的网段划分的解决方案而出现的，它可以使每个用户尽可能地分享到最大带宽。交换机工作在在OSI七层网络模型中的数据链路层,因此交换机对数据包的转发是建立在MAC（Media Access Control）地址基础之上的，对于IP网络协议来说，它是透明的，即交换机在转发数据包时，不知道也无须知道信源机和信宿机的IP地址，只需知其物理地址即MAC地址。,HUB物理层设备 属于同一冲突域,SWITCH数据链路层设备 属于不同的冲突域,交
2、换式与共享式,OSI参考模型第二层交换,交换机在操作过程当中会不断的收集信息去建立MAC地址表称为地址学习，MAC地址表说明了某个MAC地址是在哪个端口上被发现的，所以当交换机收到一个TCPIP数据包时，它会查看该数据包的目的MAC地址，然后核对自己的MAC地址表以确认应该从哪个端口把数据包发出去。这功能由ASIC(Application Specific Integrated Circuit)进行，因此速度相当快，一般只需几十微秒，交换机便可决定一个IP数据包该往那里送。,OSI参考模型第二层交换,当交换机收到一个目标地址未知的数据包，就是说目的MAC地址不能在其MAC地址表中找到时，交换机
3、会把IP数据包从它每一个端口中送出去。 所以第二层的交换机无法控制广播，用交换机分割的网段虽然处于不同的冲突域中，但仍然处于同一个广播域中。因此，需要第三层设备（如路由器）来分割广播域。,广播风暴,广播风暴,当服务器想知道默认网关（路由器X）的MAC地址时，会起用ARP。那么一个ARP帧就是一个广播帧（目的MAC地址为全1）。当交换机A收到后此帧就会转发到网段2上。当交换机B收到后，又转发到网段1上，形成循环，这就是广播风暴，并且是双向循环。这极大的浪费了网络资源。避免循环机制可以通过阻塞（逻辑上）其中某一端口（不允许接收帧和发送帧）来消除广播风暴问题.,思考,交换机的特性,地址学习 转发或过
4、滤,地址学习,以太网交换机能够通过读取传送包的源MAC地址和记录帧进入交换机的端口来学习网络上每个设备的地址。然后，交换机把该信息加到它的转发数据库。地址是动态学习的。这意味着，当读取新MAC地址时它们被学习并存储在CAM（Content-Addressable Memory，内容可寻址存储器）。当在CAM中，没有找到的源被读取时，它被学习并存储以备将来使用。每次存储地址时，地址被打上时间标记，那些一段时间内还没有被引用的地址从列表中移走，通过移走过时的或老的地址。CAM维护了一个精确和有用的转发数据库。,转发或滤除,当主机A发一个帧给主机B时，由于目的MAC地址（主机B的MAC地址）已在MA
5、C地址表中存在对应项，故交换机将此帧直接发到B所在交换机的端口。而且交换机不会再将帧发往其它端口，这样就节省了其它端口上的带宽。这就是所谓的转发与过滤。,练习,以太网交换机是按照 （11） 进行转发的。 （11）AMAC地址 BIP地址 C协议类型 D端口号,交换机硬件组成,RAM:通常指动态存取存储器（DRAM），CPU执行CISCO IOS(Internetwork Operating System)软件时，在RAM中存储，运行启动配置文件running-config、ARP缓存等信息。 ROM：是交换机中由硬件实现的只读存储器，用于存放通电自检诊断程序、引导程序、ROM监控 FLASH闪
6、存：存放IOS映像文件。交换机关闭电源或重新启动时，闪存中的内容保留不变。 NVRAM：存储startup-config文件，系统启动时将使用该文件来配置软件。交换机关闭电源或重新启动时，NVRAM中的内容保留不变。,交换机的启动过程,交换机加电后，运行步骤如下： 执行通电自检POST诊断程序 执行引导程序，引导程序在FLASH闪存或其它地方查找IOS映像文件 如果找到IOS映像文件则引导并运行IOS，否则运行ROM监控程序 注：交换机在没找到CISCO IOS时，能从ROM启动，并进入ROM监控模式，它是一种诊断模式。,交换机操作系统IOS,IOS定义它是一个与硬件分离的软件体系结构，随网络技术的不断发展，可动态地升级以适应不断变化的技术（硬件和软件）。IOS可以被视作一个网际互连中枢：一个高度智能的管理员，负责管理的控制复杂的分布式网络资源的功能。,IOS功能：运载网络协议和功能对产生高速流量的设备进行连接 增加网络安全性提供网络的可扩展性来简易化网络的增长和冗余问题可靠的连接网络资源 IOS版本 主要版本号 辅助版本号 维护版本号 例：IOS版本号为12.3(9),
