主页-[名宇娱乐]「主页」交换机基础知识 一、交换机定义： 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的统称。 交换机根据工作位置的不同， 可以分 为广域网交换机和局域网交换机。广域的交换机（ switch ）就是一种在通信系统中完成信息 交换功能的设备，它应用在数据链路层。 交换机有多个端口， 每个端口都具有桥接功能，可 以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。 许多新型的 Client ／Server 应用程序以及多媒体技术的出现，导致了传统的共享式网络远远 不能满足要求，这也就推动了局域网交换机的出现。 局域网交换机拥有许多端口， 每个端口有自己的专用带宽， 并且可以连接不同的网段。 交 换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量。 为了进一步提 高性能，每个端口还可以只连接一个设备。 为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的 连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口， 如 100M 以太网端口、 FDDI 端口或 155M ATM 端口，从而保证 .整个网络的传输性能 在计算机网络系统中，交换概念的提出改进了共享工作模式。而 HUB 集线器就是一种物 理层共享设备， HUB 本身不能识别 MAC 地址和 IP 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 为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通 过验证数据报头的 MAC 地址来确定是否接收。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。 通 俗的说，普通交换机是不带管理功能的，一根进线，其他接口接到电脑上就可以了。 二、交换机原理： 工作在数据链路层， 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。 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，广播到所有的端口，接收端 口回应后交换机会“学习”新的 MAC 地址，并把它添加入内部 MAC 地址表中。使用交换 机也可以把网络“分段” ，通过对照 IP 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，可以有效的减少冲突域，但它不能划分网络层广播，即广播域。 传统的交换机本质上是具有流量控制能力的多端口网桥，即传统的（二层）交换机。 把路由技术引入交换机， 可以完成网络层路由选择， 故称为三层交换， 这是交换机的新进展。 交换机（二层交换）的工作原理 交换机和网桥一样， 是工作在链路层的联网设备， 它的各个端口都具有桥接功能， 每个端口 可以连接一个 LAN 或一台高性能网站或服务器，能够通过自学习来了解每个端口的设备连 接情况。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。 同时可以用专门的网管软件进行集中管理。 除此之外，交换机为了提高数据交换的速度和 效率，一般支持多种方式。 （1）存储转发： 所有常规网桥都使用这种方法。 它们在将数据帧发柱其他端口之前，要把收到的帧完全存 储在内部的存储器中， 对其检验后再发往其他端口， 这样其延时等于接收一个完整的数据帧 的时间及处理时间的总和。 如果级联很长时，会导致严重的性能问题，但这种方法可以过滤掉错误的数据帧。 （2 ）切入法： 这种方法只检验数据帧的目标地址， 这使得数据帧几乎马上就可以传出去， 从而大大降低延 时。 其缺点是： 错误帧也会被传出去。 错误帧的概率较小的情况下， 可以采用切入法以提高传输速度。 而错 误帧的概率较大的情况下，可以采用存储转发法／以减少错误帧的重传。 三、交换机的特性 通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽， 而且是竞争带宽。 可能由于个别用户需要 更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少， 甚至被迫等待， 因而也就耽误了通信和信 息处理。 利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多 独立的网段， 减少竞争带宽的用户数量， 增加每个用户的可用带宽， 从而缓解共享网络的拥 挤状况。 由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护 用户以前在介质方面的投资， 并提供良好的可扩展性， 因此交换机不但是网桥的理想替代物， 而且是集线器的理想替代物。 与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能： （1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。 （2 ）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备或连接一个 工作组，有效地解决拥挤现像。这种方法人们称之为网络微分段（ Micro 一 segmentation ） 技术。 （3 ）虚拟网（ VirtuaI LAN ）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。我 们将在后面专门介绍虚拟网。 （4 ）端口密度可以与集线器相媲美 一般的网络系统都是有一个或几个服务器， 而绝大部分都是普通的客户机。 客户机都需要访 问服务器，这样就导致服务器的通信和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。 交换机就主要从提高连接服务器的端口的速率以及相应的帧缓冲区的大小， 来提高整个网络 的性能，从而满足用户的要求。 一些高档的交换机还采用全双工技术进一步提高端口的带宽。 以前的网络设备基本上都是采 用半双工的工作方式， 即当一台主机发送数据包的时候， 它就不能接收数据包， 当接收数据 包的时候，就不能发送数据包。 由于采用全双工技术，即主机在发送数据包的同时，还可以接收数据包，普通的 10M 端口 就可以变成 20M 端口，普通的 100M 端口就可以变成 200M 端口，这样就进一步提高了信 息吞吐量。 四、交换机的配置 我们下面以 Cisco 公司的 Catlystl900 交换机为例，介绍交换机的一般配置过程。 对一台新的 Catlystl900 交换机，使用它的缺省配置就可以工作了。这因为它是一种将软件 装在 FlashMemory 中的硬件设备，当加电时，它首先要进行一系列自检，对所有端口进行 测试之后，交换机就处于工作状态。 这时它的交换表是空的，它可以通过自学习来了解各个端口的设备连接情况，并将设备的 MAC 地址记录在交换表中，当有信息交换时，交换机就根据交换表来进行数据转发。 但为了便于对它进行网络管理， Catlystl900 交换机自己有一个 MAC 地址，这样就可以为它 分配一个 IP 地址和屏蔽码。网络管理员须通过交换机的串口接一台终端或仿真终端，才能 为它指定一个 IP 地址，其缺省值是 0 ．0．0．0 。指定 IP 地址以后，网络管理员就可以通过 网络进行远程管理了。 Catlystl900 交换机的配置界面是菜单形式，缺省配置下，它的所有端 口都属于同一个 VLAN ，很多情况下都不需要作什么修改。 （1）将微机串口通过 RS 一 232 电缆与 Cata1yst1900 的 Console 口连接，运行仿真终端软件， Catalyst 1900 启动后。 （2 ）回车后，进入主菜单： （3 ）按“ S”键，进入系统配置菜单： （配置系统名，位置，日期） （4 ）在主菜单中按“ N ”键进入网络管理菜单 （5 ）配置 IP 地置 （6 ）配置 SNMP 参数 五、交换机的种类 交换机是数据链路层设备，它可将多个物理 LAN 网段连接到一个大型网络上，与网络类似 交换机传输和溢出也是基于 MAC 地址的传输。由于交换机是用硬件实现的，因此，传输速 度很快。传输数据包时，交换机要么使用存储 转发交换方式，要么使用断 通交换方式。 目前有许多类型的交换机， 其中包括 ATM 交换机， LAN 交换机和不同类型的 WAN 交换机。 ATM 交换机 ATM （Asynchronous Transfer Mode ）交换机为工作组，企业网络中枢以及其它众多领域提 供了高速交换信息和可伸缩带宽的能力。 ATM 交换机支持语音，视频和文本数据应用，并 可用来交换固定长度的信息单位（有时也称元素） 。企业网络是通过 ATM 中枢链路连接多 个 LAN 组成的。 局域网交换机 LAN 交换机用于多 LAN 网段的相互连接， 它在网络设备之间进行专用的无冲突的通信， 同 时支持多个设备间的对话。 LAN 交换机主要是用于高速交换数据帧。 通过 LAN 交换机将一 个 0Mbps 以太网与一个 100Mbps 以太网互联
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