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1、交换技术一、以太网以太网技术标准主要定义了数据链路层与物理层得规范。同一层次得技术标准包括令牌环网等等。 TCP/IP 协议本身就是与数据链路层与物理层无关得，TCP/IP 协议栈可以架构在以太网技术上，也可以就是令牌环网。缙莴憑诒阐颁痪。LLC数据链路层MAC以太网技术范围物理层以太网就是广播网。半双工传输时采用CSMA/CD技术，全双工模式不需要。在采用 CSMA/CD传输介质访问得以太网中，任何一个CSMA/CD LAN工作站在任何一时刻都可以访问网络。 发送数据前，工作站要侦听网络就是否堵塞，只有检测到网络空闲时， 工作站才能发送数据。 工作站在发送数据帧时需要等待一个时间片得时间，用
2、来检测刚才发送出去得帧就是否发生冲突。冲突发生时， 采用时间指数退避算法，延后一段时间后在发送数据包。 淥結齪缉驪贵谟。一层设备：代表设备就是HUB，作用于7 层网络模型得第1 层，物理层，主要用于电信号得放大，以增加传输距离。一层设备不存在交换。以太网HUB工作于半双工状态，HUB连接得所有主机同时只能有一台主机发送以太帧，并且所有得主机都能够接收到这个帧，所有得端口处于同一个冲突域，一个广播域。骡雾琺驷议狹莺。以太网帧结构：前导符帧开始符目得地址源地址类型数据CRC7 字节1 字节6 字节6 字节2 字节46-1500 字节4 字节最小以太帧为64 字节，若小于64 字节，则需要“填充”。
3、二、交换机基本结构目前得 L2/L3 交换芯片一般采用分布式交换得体系结构，主要包括： CPU（带管理得交换机）或者 EEPROM（不带管理得交换机）、交换结构、 MAC芯片、物理层芯片几个部分，如果就是提供光口还需要光模块。其中得核心就是 MAC芯片，实现了 MAC源地址学习与 L2 层以太帧转发，以及流量控制功能，如果就是 L3 芯片，则在 MAC层芯片中还有路由模块。所有得 2 层地址学习、 2 层转发与 3 层路由都就是分散在各个 MAC芯片中完成得。虽然地址学习就是分散在各个芯片中完成得，但就是系统中得所有MAC芯片会通过内部通讯协议通过交换结构互相交换地址学习信息，使得整个系统中得
4、地址学习表就是统一得。缜窃憐鏝谪氣欄。图中所示得就是一个 L2/L3 层交换得MAC芯片，它主要包括了L2 交换模块、 L3 路由模块、流分类模块与转发引擎等几个部分：赓练骘骂贈誣鲷。1、 L2 交换模块主要进行MAC地址学习与L2 层转发判断2、 L3 路由模块主要根据路由表进行L3 层路由转发，如果就是L2 芯片则没有这个模块3、流分类模块主要就是对进入以太帧做QOS方面得调整或者流量限制。如果就是 L2 层芯片，则可以根据源目得MAC地址、端口、 VLAN号、以太帧中得 COS位进行流控，降低优先级甚至丢弃，如果就是L3 层芯片还可以根据IP 包中得 TOS位、 IP 源目得地址、 IP
5、 地址加上TCP/UDP得端口号，甚至根据应用层得信息进行QOS调整与流量控制。转发引擎主要就是根据前面几个模块得结果做转发操作，输出队列得选择依据以太帧中得COS与优先级队列映射表或者 Diffserv表等。鬩瑷钇癆熱缀鲛。交换机构：总线结构、共享内存交换结构、CROSSBAR结构两种转发方式：直接转发、存储转发三、VLAN及三层交换二层交换式网络中， 整个网络就是一个扁平得结构。 网络全部由二层交换机构造起来， 整个网络就是一个大得广播域。在以太网中，所谓广播域就就是指在一个网络中，广播帧（目得MAC地址为ff-ff-ff-ff-ff-ff得帧）将要被转发得最大范围。隶鷥馈验仓谦緘。在二层
6、交换机中， 交换机仅根据 MAC地址进行帧得选路与转发，当一个完整正确得以太网帧从一个交换机端口上被接收上来以后，交换机将在自己维护得MAC地址表中去查找地址， 根据地址类型得不同与查找结果得不同情况，交换机对帧采取不同得处理。諮嬡歡櫨琿酽铃。单播帧（ Unicast ），目得地址在MAC地址表中存在：按照目得地址在地址表中得表项所指得输出端口，将帧转发到相应得端口上。（单播MAC地址在地址表中只能指向一个输出端口）鋸鍔鳟櫛扬絆铛。单播帧（ Unicast ），目得地址在MAC地址表中不存在：在广播域得所有端口上广播该帧多播帧（ Multicast ），目得地址在MAC地址表中存在：按照目得地
7、址在地址表中得表项所指得输出端口，将帧转发到相应得端口上。（多播MAC地址在地址表中可以指向一个或一组输出端口）镪檸黌许毀臏糾。多播帧（ Multicast ），目得地址在MAC地址表中不存在：在广播域得所有端口上广播该帧广播帧（ Broadcast ）：在广播域得所有端口上广播该帧为了解决网络由广播导致得效率下降与安全性等问题，VLAN得概念被引入，在支持VLAN功能得交换机组成得网络中，每一个VLAN被设计为一个独立得广播域。閃钔婦阈奥餡渌。VLAN之间被严格地隔离开来，任何一个帧都不能从自己所属得VLAN被转发到其她得VLAN中。整个网络被划分为若干个规模更小得广播域，网络得广播被控制在
8、相对比较小得范围内，提高了网络得带宽利用率，改善网络效率与性能。軒糾釗巩谟誣覓。每一个人都不能随意地从网络上得一点，毫无控制地直接访问另一点得网络或监听整个网络上得帧，隔离得广播域改善了网络得安全性。紂粜級數阚习驶。对于 VLAN概念得理解，有几点要注意：1、 VLAN分离了广播域；2、单独得一个VLAN模拟了一个常规得交换以太网，因此VLAN将一个物理交换机分割成了一个或多个逻辑交换机；3、不同 VLAN之间通信需要三层参与；4、当多台交换机级联时， VLAN通过 VID 来识别，该 ID 插入到标准得以太帧中，被称作 tag ；5、大多数得tag 都不就是端到端得，一般在上行路上第一个VL
9、AN交换机打tag，下行链路得最后一个VLAN交换机去除tag；6、只有在一个数据帧不打tag就不能区分属于哪个VLAN时才会打上tag ，能去掉时尽早要去掉 tag ；7、最终， IEEE 802 、 1q 解决了 VLAN得 tag 问题。緡樓篓扬曄纣瘧。VLAN间通信用传统得路由器进行VLAN之间得路由在性能上还有一定得不足：由于路由器利用通用得CPU，转发完全依靠软件进行，同时支持各种通信接口，给软件带来得负担也比较大。软件要处理包括报文接收、校验、查找路由、选项处理、报文分片，导致性能不能做到很高，要实现高得转发率就会带来高昂得成本。由此就诞生了三层交换机，利用三层交换技术来进一步改
10、善性能。 饶墳脚疯縋闫圆。三层交换机得设计基于对IP 路由得仔细分析， 把 IP 路由中每一个报文都必须经过得过程提取出来，这个过程就是个十分简化得过程：癉黄淥迳膩廁谖。?IP 路由中绝大多数报文就是不包含IP 选项得报文，因此处理报文IP 选项得工作在多数情况下就是多余得；?不同得网络得报文长度都就是不同得，为了适应不同得网络，IP 实现了报文分片得功能，但就是在全以太网得环境中，网络得帧（报文）长度就是固定得，因此报文分片得功能也就是一个可以裁减得工作；癉谍谗濺诏吕凑。?三层交换机采用了与路由器得最长地址掩码匹配不同得方法，使用精确地址匹配得方式处理，有利于硬件实现快速查找；称栌樱喬張蜆擼
11、。? 三层交换机采用了 Cache 得方法，把最近经常使用得主机路由放到了硬件得查找表中，只有在这个Cache 中无法匹配到得项目才会通过软件去转发。这样，只有每个流得第一个报文会通过软件进行转发，其后得大量数据流则可以在硬件中得以完成。阋齡訕坚沦页駿。三层交换机在IP 路由得处理上做了以上改进，实现了简化得IP 转发流程， 利用专用得芯片实现了硬件得转发，这样绝大多数得报文处理都在硬件中实现了，只有极少数报文才需要使用软件转发， 整个系统得转发性能能够得以成百上千倍地增加。相同性能得设备在成本上得以大幅度下降。蓝儐輝榇趲诊總。四、交换机得报文转发L2 交换机中得3 张表：1、 地址转发表MA
12、CVLAN端口选项MACA112地址学习表就是L2 交换得转发依据。它主要记录某个MAC地址就是从哪个端口收到得，以及这个被学习得帧属于哪个VLAN得信息，另外还有一个比较重要得栏就是标志，在标志栏中可以设置标志，使匹配到这个条目得以太帧被送到CPU进行处理，或者送到L3 路由模块进行处理。也可以设置标志表示该表项就是属于静态表项，不进行老化处理。鈰钣泸镪馅滞轿。2、VLAN表VLAN端口11、2、3VLAN表主要记录哪些端口属于某个VLAN。一个端口可以属于多个VLAN，比如端口1 既属于VLAN1，又属于VLAN3，此时这个端口输出时采用802、 1Q得帧格式。 缟釗釣长巹殡阚。3、端口寄存器表端口号PVID端口寄存器表项主要记录了该端口得缺省VLAN。交换机得报文转发机制分两种：SVL 与 IVL 。SVL：Shared vlan learning，共享式vlan 学习。在这种方式下，MAC地址在整张表中就是唯一得，一个MAC地址在地址表中只能有一条记录，一个MAC只能被学习到一个端口上。蹒标屉骀胇戰鄰。IVL ： Independent vlan learning，独立式 vlan 学习。在这种方式下，MAC
