交换机基础知识PPT讲稿.ppt

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1、交换机基础知识交换机基础知识第1页，共105页，编辑于2022年，星期四本章内容本章内容 交换机概述交换机概述 交换机的分类与性能指标交换机的分类与性能指标 交换机的接口与连接方式交换机的接口与连接方式 虚拟局域网与多层交换虚拟局域网与多层交换 交换机产品简介交换机产品简介第2页，共105页，编辑于2022年，星期四2.1 交换机概述交换机概述 1.1.交换机的基本概念交换机的基本概念 交换机交换机英文名称为英文名称为Switch，也称为交换式，也称为交换式集线器集线器,是一种基于是一种基于MACMAC地址识别，能完成封装地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以转发数据包功能的

2、网络设备。交换机可以“学习学习”MACMAC地址，并把其存放在内部地址表中，通地址，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。交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。第3页，共105页，编辑于2022年，星期四2.1.1 交换机简介交换机简介交换机的工作特点：交换机的工作特点：拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵所有的端口都挂接在这条背板总线上所有的端口都挂接在这条背板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控制电

3、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对照表以确定目的MAC地址的网卡（地址的网卡（NIC）挂接在哪个端）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目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会交换机会“学习学习”新的地址，并把它添加入内部新的地址，并把它添加入内部MAC地址地址表中。表中。第4页，共105页，编辑于2022年，星期四2.2.交换机的特性交换机的特性 与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能：与网桥和集线器相比，交换机从下面

4、几方面改进了性能：（1 1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。（2 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）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 或连接一个工或连接一个工作组，有效地解决拥挤现象。作组，有效地解决拥挤现象。（3 3）虚拟网（）虚拟网（Virtual LANVirtual LAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大 的的灵活性。灵活性。（4 4）端口密度可以与集线器相媲美）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络系统都

5、是有一个或几个服务器，而绝大部分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。网络性能好坏的关键。第5页，共105页，编辑于2022年，星期四3.3.交换机的三个主要功能交换机的三个主要功能（1 1）学习）学习 以太网交换机了解每一端口相连设备的以太网交换机了解每一端口相连设备的MACMAC地址，并将地址同相地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC

6、MAC地址表中。地址表中。（2 2）转发）转发/过滤过滤 当一个数据帧的目的地址在当一个数据帧的目的地址在MACMAC地址表中有映射时，它被转发到地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端组播帧则转发至所有端口）。口）。（3 3）消除回路）消除回路 当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。第6页，共105页，编辑于2022年，星期四2.1.2 交

7、换机的交换模式交换机的交换模式概念：概念：交换机将数据从一个端口转发至到另一个端口的处理交换机将数据从一个端口转发至到另一个端口的处理方式称为交换模式。方式称为交换模式。类型：类型：存储转发存储转发（Store and Forward）直通交换直通交换（CutThrough）碎片丢弃碎片丢弃（Fragmentfree）第7页，共105页，编辑于2022年，星期四2.2.1 1 交换机交换机概述概述第8页，共105页，编辑于2022年，星期四存储转发存储转发(Store and Forward)(Store and Forward)特点：特点：交换机接收到数据包后，首先将数据包存储到缓冲交换机接

8、收到数据包后，首先将数据包存储到缓冲器中，进行器中，进行CRC循环冗余校验循环冗余校验,如果这个数据包有如果这个数据包有CRC错误，则该包将被丢弃；如果数据包完整，交错误，则该包将被丢弃；如果数据包完整，交换机查询地址映射表将其转发至相应的端口。换机查询地址映射表将其转发至相应的端口。优点：优点：没有残缺数据包转发，可减少潜在的不必要的数据没有残缺数据包转发，可减少潜在的不必要的数据转发转发缺点：缺点：转发速率比直接转发方式慢。转发速率比直接转发方式慢。适用环境：适用环境：存储转发技术适用于普通链路质量或质量较为存储转发技术适用于普通链路质量或质量较为恶劣的网络环境，这种方式要对数据包进行处理

9、，恶劣的网络环境，这种方式要对数据包进行处理，所以，延迟和帧的大小有关。所以，延迟和帧的大小有关。2.1.2 交换机的交换模式交换机的交换模式第9页，共105页，编辑于2022年，星期四直通交换直通交换(Cut(CutThrough)Through)特点：特点：交换机只读出数据帧的前交换机只读出数据帧的前6个字节，即通过地址映个字节，即通过地址映射表中查找目标地址，将数据帧传送到相应的端口射表中查找目标地址，将数据帧传送到相应的端口上。直通交换能够实现较少的延迟，因为在数据帧上。直通交换能够实现较少的延迟，因为在数据帧的目的地址被读出，确定了转发端口后马上开始转的目的地址被读出，确定了转发端口

10、后马上开始转发这个数据帧。发这个数据帧。优点：优点：转发速率快、减少延时和提高整体吞吐率转发速率快、减少延时和提高整体吞吐率缺点：缺点：会给整个交换网络带来许多垃圾通信包会给整个交换网络带来许多垃圾通信包适用环境：适用环境：网络链路质量较好、错误数据包较少的网络网络链路质量较好、错误数据包较少的网络环境，延迟时间跟帧的大小无关。环境，延迟时间跟帧的大小无关。2.1.2 交换机的交换模式交换机的交换模式第10页，共105页，编辑于2022年，星期四碎片丢弃（碎片丢弃（FragmentfreeFragmentfree）特点：特点：这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据这是介于前两者之间的一种

11、解决方案。它检查数据包的长度是否够包的长度是否够64个字节，如果小于个字节，如果小于64字节，说明字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于等于是假包，则丢弃该包；如果大于等于64字节，则发字节，则发送该包。送该包。优点：优点：数据处理速度比存储转发方式快数据处理速度比存储转发方式快缺点：缺点：比直通式慢比直通式慢适用环境：适用环境：一般的通讯链路一般的通讯链路2.1.2 交换机的交换模式交换机的交换模式第11页，共105页，编辑于2022年，星期四2.1.3 交换机与网桥的主要区别交换机与网桥的主要区别(1)(1)延延迟迟小小。交交换换机机通通过过硬硬件件实实现现，而而网网桥桥通通过过软软件件实

12、实现现。网网桥桥是是通通过过运运行行于于计计算算机机系系统统上上的的桥桥接接协协议议实实现现；交交换换机机使使用用了了 专专 用用 集集 成成 电电 路路（Application-Specific-Integrated Application-Specific-Integrated CircuitCircuit，ASIC)ASIC)，大大提高了网络转发速度。，大大提高了网络转发速度。(2)(2)端口多。端口多。交换机得端口密度远大于网桥。交换机得端口密度远大于网桥。(3)(3)功功能能强强大大。交交换换机机除除了了转转发发/过过滤滤的的功功能能，还还有有诸诸多多管管理理功能，如网络管理协议的支

13、持、虚拟局域网的划分等。功能，如网络管理协议的支持、虚拟局域网的划分等。第12页，共105页，编辑于2022年，星期四（1）在）在OSI/RM网络体系结构中的工作层次不同网络体系结构中的工作层次不同 集线器工作在物理层，而交换机工作在数据链路层。更高级的交换机集线器工作在物理层，而交换机工作在数据链路层。更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）、第四层（传输层）或更高层。可以工作在第三层（网络层）、第四层（传输层）或更高层。（2）数据传输方式不同）数据传输方式不同 集线器的数据传输方式是广播（集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，即所有端口处在一）方式，即所有端口处在一个冲突域

14、中；而交换机的数据传输一般只发生在源端口和目的端口之间，个冲突域中；而交换机的数据传输一般只发生在源端口和目的端口之间，即交换机的每个端口处在不同的冲突域。即交换机的每个端口处在不同的冲突域。（3）带宽占用方式不同）带宽占用方式不同 集线器所有端口共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己独立的带集线器所有端口共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己独立的带宽。宽。（4）传输模式不同）传输模式不同 集线器采用半双工方式进行数据传输；交换机采用全双工方式来传输数集线器采用半双工方式进行数据传输；交换机采用全双工方式来传输数据。据。2.1.3 交换机与集线器的主要区别交换机与集线器的

15、主要区别第13页，共105页，编辑于2022年，星期四2.1.3 交换机与集线器（交换机与集线器（HUB）的主要区别）的主要区别总结：总结：交换机与集线器有着本质的不同，无论在工作层次、交换机与集线器有着本质的不同，无论在工作层次、通讯方式、传输速度和可管理性上，都都存在明显的差别，通讯方式、传输速度和可管理性上，都都存在明显的差别，交换机与集线器相比具有无与伦比的优势。目前，交换机交换机与集线器相比具有无与伦比的优势。目前，交换机已经成为组网中的普遍使用的网络连接设备，而集线器已已经成为组网中的普遍使用的网络连接设备，而集线器已经逐渐在退出历史舞台。经逐渐在退出历史舞台。第14页，共105页

16、，编辑于2022年，星期四2 2.2.2 交换机的分类与性能指标交换机的分类与性能指标第15页，共105页，编辑于2022年，星期四2.2.1 交换机的分类交换机的分类从应用区域划分：广域网交换机和局域网交换机从应用区域划分：广域网交换机和局域网交换机 广域网交换机广域网交换机:主要应用于电信领域，提供通信基础平台。主要应用于电信领域，提供通信基础平台。局域网交换机局域网交换机:应用于局域网络，用于连接终端设备，如应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。机及网络打印机等。注意：我们重点学习的是局域网交换机。注意：我们重点学习的是局域网交换机。第16页，共105页，编辑于202

17、2年，星期四2.2.1 交换机的分类交换机的分类按组建园区网的网络拓扑结构层次，可划分为：按组建园区网的网络拓扑结构层次，可划分为：接入层交换接入层交换机机、汇聚层交换机汇聚层交换机和和核心层交换机。核心层交换机。核心层交换机核心层交换机:一般采用机箱式模块化设计，机箱中可承载一般采用机箱式模块化设计，机箱中可承载管理模块、光端口模块、高速电口模块、电源等，具有很高的管理模块、光端口模块、高速电口模块、电源等，具有很高的背板容量；背板容量；汇聚层交换机汇聚层交换机:可以是机箱式模块化交换机，也可以是固定可以是机箱式模块化交换机，也可以是固定配置的交换机，具有较高的接入能力和带宽，一般会包含光端

18、配置的交换机，具有较高的接入能力和带宽，一般会包含光端口、高速电口等端口；口、高速电口等端口；接入层交换机接入层交换机:一般是固定配置的交换机，端口密度较大，一般是固定配置的交换机，端口密度较大，具有较高的接入能力，以具有较高的接入能力，以10/100M10/100M端口为主，以固定端口或扩展端口为主，以固定端口或扩展槽方式提供槽方式提供1000Mbps1000Mbps的上联端口。的上联端口。第17页，共105页，编辑于2022年，星期四核心层（核心层（core layercore layer）核核心心层层交交换换机机是是整整个个网网络络的的中中心心交交换换机机，具具有有最最高高的的交交换换性

19、性能能，用用于于连连接接和和汇汇聚聚各各汇汇聚聚层层交交换换机机的的流流量量。核核心心层层交交换换机机一一般般采采用用高高档档的的3 3层层交交换换机机，这这类类交交换换机机具具有有很很高高的的交交换换背背板板带带宽宽和和较较多多的的高高速速以以太太网网端端口口或或光光纤纤端端口口。比比如如Cisco Cisco 40004000、45004500、50005000和和65006500系列等。系列等。第18页，共105页，编辑于2022年，星期四汇聚层（汇聚层（distribution layerdistribution layer）汇汇聚聚层层交交换换机机用用于于汇汇聚聚接接入入层层交交换换

20、机机的的流流量量，并并上上连连至至核核心心层层交交换换机机。一一般般采采用用3 3层层交交换换机机，比比 如如Cisco Cisco 35503550系系 列列、华华 为为 的的Quidway Quidway S3526ES3526E等等。这这类类交交换换机机一一般般具具有有一一定定数数量量的的高速端口，以提供较高的数据吞吐能力。高速端口，以提供较高的数据吞吐能力。第19页，共105页，编辑于2022年，星期四3层式交换网络交换网络拓扑结构第20页，共105页，编辑于2022年，星期四双冗余热备份网络拓扑结构 第21页，共105页，编辑于2022年，星期四 根据根据传输介质、传输速度以及发展历

21、史传输介质、传输速度以及发展历史上看，局域网上看，局域网交换机有这样一些类型：交换机有这样一些类型：以太网交换机以太网交换机快速以太网交换机快速以太网交换机千兆以太网交换机千兆以太网交换机万兆以太网交换机万兆以太网交换机FDDI交换机交换机ATM交换机交换机令牌环令牌环交换机交换机2.2.1 交换机的分类交换机的分类第22页，共105页，编辑于2022年，星期四2.2.1 交换机的分类交换机的分类从规模与应用上分为从规模与应用上分为 企业级交换机企业级交换机 部门级交换机部门级交换机 工作组交换机工作组交换机第23页，共105页，编辑于2022年，星期四根据根据架构架构特点，人们还将局域网交换

22、机分为特点，人们还将局域网交换机分为机架式机架式带扩展槽固定配置式带扩展槽固定配置式不带扩展槽固定配置式不带扩展槽固定配置式 2.2.1 交换机的分类交换机的分类第24页，共105页，编辑于2022年，星期四按照按照OSI的七层网络模型，交换机又可以分为：的七层网络模型，交换机又可以分为：第二层交换机第二层交换机第三层交换机第三层交换机第四层交换机第四层交换机第七层交换机第七层交换机 基于基于MACMAC地址工作的第二层交换机最为普遍，用于网络地址工作的第二层交换机最为普遍，用于网络接入层和汇聚层。基于接入层和汇聚层。基于IPIP地址和协议进行交换的第三层交换地址和协议进行交换的第三层交换机应

23、用于网络的核心层，也少量应用于汇聚层。部分第三层机应用于网络的核心层，也少量应用于汇聚层。部分第三层交换机也同时具有第四层交换功能，可以根据数据帧的协议交换机也同时具有第四层交换功能，可以根据数据帧的协议端口信息进行目标端口判断。第四层以上的交换机称之为应端口信息进行目标端口判断。第四层以上的交换机称之为应用型交换机，主要用于互联网数据中心。用型交换机，主要用于互联网数据中心。2.2.1 交换机的分类交换机的分类第25页，共105页，编辑于2022年，星期四按照交换机的按照交换机的可管理性可管理性，可分为：，可分为：可管理型交换机可管理型交换机不可管理型交换机不可管理型交换机 两者区别在于对两

24、者区别在于对SNMPSNMP、RMONRMON等网管协议的支持。可管理等网管协议的支持。可管理型交换机便于网络监控、流量分析，但成本也相对较高。大型交换机便于网络监控、流量分析，但成本也相对较高。大中型网络在汇聚层应该选择可管理型交换机，在接入层视应中型网络在汇聚层应该选择可管理型交换机，在接入层视应用需要而定，核心层交换机则全部是可管理型交换机。用需要而定，核心层交换机则全部是可管理型交换机。2.2.1 交换机的分类交换机的分类第26页，共105页，编辑于2022年，星期四2.2.1 交换机的分类交换机的分类按照交换机可否堆叠分为按照交换机可否堆叠分为 可堆叠交换机可堆叠交换机 不可堆叠交换

25、机不可堆叠交换机第27页，共105页，编辑于2022年，星期四2.2.1 交换机的分类交换机的分类从应用的角度划分，交换机又可分为：从应用的角度划分，交换机又可分为：电话交换机（电话交换机（PBX）：）：主要应用于电信领域，提供语音通主要应用于电信领域，提供语音通讯。讯。数据交换机（数据交换机（Switch）：）：应用于计算机网络。应用于计算机网络。注意：注意：我们重点学习的是数据交换机。我们重点学习的是数据交换机。第28页，共105页，编辑于2022年，星期四背板带宽与端口速率背板带宽与端口速率模块化与固定配置模块化与固定配置专用芯片与通用芯片专用芯片与通用芯片单单/多多MAC地址类型地址类

26、型2.2.2 交换机的主要性能指标交换机的主要性能指标第29页，共105页，编辑于2022年，星期四背板带宽与端口速率背板带宽与端口速率 背板带宽和端口速率是衡量交换机的交换能力的主要背板带宽和端口速率是衡量交换机的交换能力的主要参数。参数。背板带宽背板带宽：指通过交换机所有通信的最大值。：指通过交换机所有通信的最大值。交换机的端口速率交换机的端口速率：每秒通过的比特数。：每秒通过的比特数。10Mbps 100Mbps 1000Mbps10000Mbps2.2.2 交换机的主要性能指标交换机的主要性能指标第30页，共105页，编辑于2022年，星期四模块化与固定配置模块化与固定配置模块化交换机

27、模块化交换机：具有很强的可扩展性，可在机箱内提供一系列扩展模块，如千兆：具有很强的可扩展性，可在机箱内提供一系列扩展模块，如千兆位以太网模块、位以太网模块、FDDI模块、模块、ATM模块、快速以太网模块、令牌环模块等，所模块、快速以太网模块、令牌环模块等，所以能够将具有不同协议、不同拓扑结构的网络连接起来。但是它的价格一般也以能够将具有不同协议、不同拓扑结构的网络连接起来。但是它的价格一般也比较昂贵。模块化交换机一般作为骨干交换机来使用。比较昂贵。模块化交换机一般作为骨干交换机来使用。固定配置交换机固定配置交换机：一般具有固定端口配置，比如：一般具有固定端口配置，比如Cisco公司的公司的Ca

28、talyst l900/2900交换机，交换机，Bay公司的公司的BayStack350/450交换机等。固定配置交换交换机等。固定配置交换机的可扩充性显然不如模块化交换机，但是价格要低得多。机的可扩充性显然不如模块化交换机，但是价格要低得多。2.2.2 交换机的主要性能指标交换机的主要性能指标第31页，共105页，编辑于2022年，星期四专用芯片与通用芯片专用芯片与通用芯片 X86：通用计算机芯片通用计算机芯片ASIC：（Application-Specific-Integrated Circuit）NP：专用网络处理器专用网络处理器2.2.2 交换机的主要性能指标交换机的主要性能指标第32

29、页，共105页，编辑于2022年，星期四单单/多多MAC地址类型地址类型 单单MAC交换机交换机：每个端口只有一个：每个端口只有一个MAC地址地址多多MAC交换机交换机：每个端口捆绑有多个：每个端口捆绑有多个MAC硬件地址硬件地址 单单MACMAC交换机主要用于连接最终用户、网络共享资源或交换机主要用于连接最终用户、网络共享资源或非桥接路由器，它们不能用于连接集线器或含有多个网络非桥接路由器，它们不能用于连接集线器或含有多个网络设备的网段；多设备的网段；多MACMAC交换机的每个端口可以看作是一个集交换机的每个端口可以看作是一个集线器，而多线器，而多MACMAC交换机可以看作是集线器的集线器。

30、交换机可以看作是集线器的集线器。2.2.2 交换机的主要性能指标交换机的主要性能指标第33页，共105页，编辑于2022年，星期四2.3 2.3 交换机的接口与连接方式交换机的接口与连接方式第34页，共105页，编辑于2022年，星期四2.3.1 交换机的接口类型交换机的接口类型 交换机的接口是随着网络类型的变化和传输介质的交换机的接口是随着网络类型的变化和传输介质的发展而产生的不同的接口规格，主要有：发展而产生的不同的接口规格，主要有：双绞线双绞线RJ-45接口接口光纤接口光纤接口AUI接口与接口与BNCConsole接口接口FDDI接口接口第35页，共105页，编辑于2022年，星期四双绞

31、线双绞线RJ-45接口接口 数量最多、应用最广的一数量最多、应用最广的一种接口类型，它属于以太网接种接口类型，它属于以太网接口类型。它不仅在最基本的口类型。它不仅在最基本的10Base-T10Base-T以太网网络中使用，以太网网络中使用，还在目前主流的还在目前主流的100Base-TX100Base-TX快快速以太网和速以太网和1000Base-TX1000Base-TX千兆千兆以太网中使用。以太网中使用。2.3.1 交换机的接口类型交换机的接口类型第36页，共105页，编辑于2022年，星期四光纤接口光纤接口 目前光纤传输介质发展相目前光纤传输介质发展相当迅速，各种光纤接口也是层当迅速，各

32、种光纤接口也是层出不穷，分别应用于出不穷，分别应用于100Base-100Base-FXFX、1000Base-FX1000Base-FX等网络中。等网络中。在局域网交换机中，在局域网交换机中，SCSC类型类型是一种常见的光纤接口，是一种常见的光纤接口，SCSC接接口的芯在接头里面，右图所示口的芯在接头里面，右图所示的是一款的是一款100Base-FX100Base-FX网络的网络的SCSC光纤接口模块。光纤接口模块。2.3.1 交换机的接口类型交换机的接口类型第37页，共105页，编辑于2022年，星期四AUI接口接口 这是专门用于连接粗同这是专门用于连接粗同轴电缆的，目前这种网络在轴电缆的

33、，目前这种网络在局域网中已不多见。现在部局域网中已不多见。现在部分交换机保留了分交换机保留了AUIAUI接口。接口。AUI AUI接口是一个接口是一个1515针针“D D”形接口，类似于显示器形接口，类似于显示器接口。这种接口在其他网络接口。这种接口在其他网络设备中也可以见到，如路由设备中也可以见到，如路由器，甚至服务器中。右图中器，甚至服务器中。右图中所示的是交换机上的所示的是交换机上的AUIAUI接口接口示意图。示意图。2.3.1 交换机的接口类型交换机的接口类型第38页，共105页，编辑于2022年，星期四BNC 接口接口 这是专门用于连接细同这是专门用于连接细同轴电缆的接口，目前提供这

34、轴电缆的接口，目前提供这种接口的交换机比较少见。种接口的交换机比较少见。个别交换机保留个别交换机保留BNCBNC接口，主接口，主要是用于与细同轴电缆作为要是用于与细同轴电缆作为传输介质的令牌网络连接。传输介质的令牌网络连接。右图是右图是BNCBNC接口的网卡。接口的网卡。2.3.1 交换机的接口类型交换机的接口类型第39页，共105页，编辑于2022年，星期四Console接口接口 用于配置交换机而使用用于配置交换机而使用的接口。的接口。不同交换机的不同交换机的ConsoleConsole接受有所不同，有些与接受有所不同，有些与CiscoCisco路由器一样采用路由器一样采用RJ-RJ-454

35、5类型类型ConsoleConsole接口，而有接口，而有的则采用串口作为的则采用串口作为ConsoleConsole接口。接口。2.3.1 交换机的接口类型交换机的接口类型第40页，共105页，编辑于2022年，星期四FDDI接口接口 在早期的在早期的100Mbps100Mbps时代，时代，还有一种还有一种FDDIFDDI网络类型，即网络类型，即“光纤分布式数据接口光纤分布式数据接口”，其传输介质也是光纤，其接其传输介质也是光纤，其接口类型如右图。目前由于它口类型如右图。目前由于它的优势不明显，已经很少见的优势不明显，已经很少见了。了。2.3.1 交换机的接口类型交换机的接口类型第41页，共

36、105页，编辑于2022年，星期四2.3.2 交换机的连接方式交换机的连接方式 我们常见的网络都是多台网络设备连接在一起，我们我们常见的网络都是多台网络设备连接在一起，我们来看交换机之间有哪些连接方式：来看交换机之间有哪些连接方式：级联级联冗余冗余堆叠堆叠第42页，共105页，编辑于2022年，星期四级联级联 是最常见的连接方式，即使用网线将两个交换机连接起来。有使用光是最常见的连接方式，即使用网线将两个交换机连接起来。有使用光纤介质连接和双绞线介质连接两种情况。纤介质连接和双绞线介质连接两种情况。光纤介质连接：光纤介质连接：直接连接的两个交换机端口要保证一致的光纤规格、端口速率，发送信号直接

37、连接的两个交换机端口要保证一致的光纤规格、端口速率，发送信号光纤端口与接收信号光纤端口相连。光纤端口与接收信号光纤端口相连。双绞线介质连接：双绞线介质连接：分普通端口和使用分普通端口和使用Uplink端口级联两种情况。普通端口之间相连，使用交端口级联两种情况。普通端口之间相连，使用交叉双绞线；一台交换机使用叉双绞线；一台交换机使用UPlink端口相连使用直通双绞线。端口相连使用直通双绞线。注意：注意：目前有些交换机已实现智能判断，即使用交叉线或直通线均可在两台交目前有些交换机已实现智能判断，即使用交叉线或直通线均可在两台交换机之间建立连接。换机之间建立连接。2.3.2 交换机的连接方式交换机的

38、连接方式第43页，共105页，编辑于2022年，星期四冗余冗余SpanningTree冗余连接：冗余连接：工作方式是工作方式是StandBy，一条链，一条链路在工作，其余链路处于待机路在工作，其余链路处于待机(StandBy)状态，效率没有状态，效率没有提高，可靠性提高。提高，可靠性提高。PortTrunking连接：连接：多条冗余连接链路实现负载分担。多条冗余连接链路实现负载分担。交换机之间联结带宽成倍提高，可靠性已得到增强。交换机之间联结带宽成倍提高，可靠性已得到增强。2.3.2 交换机的连接方式交换机的连接方式第44页，共105页，编辑于2022年，星期四堆叠堆叠 只有支持堆叠的交换之间

39、只有支持堆叠的交换之间才可进行堆叠，使用专用的堆才可进行堆叠，使用专用的堆叠线通过交换机上提供的堆叠叠线通过交换机上提供的堆叠接口使用一定的连接方式连接接口使用一定的连接方式连接起来。起来。多台交换机的堆叠是靠一多台交换机的堆叠是靠一个提供背板总线带宽的多口堆个提供背板总线带宽的多口堆叠母模块与单口的堆叠子模块叠母模块与单口的堆叠子模块相连实现的，并插入不同的交相连实现的，并插入不同的交换机实现交换机的堆叠。换机实现交换机的堆叠。2.3.2 交换机的连接方式交换机的连接方式第45页，共105页，编辑于2022年，星期四交换机堆叠连接方法交换机堆叠连接方法 堆叠中的所有交换机可视为一个整体的交换

40、机来进行管理，也就是说，堆叠中堆叠中的所有交换机可视为一个整体的交换机来进行管理，也就是说，堆叠中所有的交换机从拓扑结构上可视为一个交换机。堆栈在一起的交换机可以当作一台交所有的交换机从拓扑结构上可视为一个交换机。堆栈在一起的交换机可以当作一台交换机来统一管理。交换机堆叠技术采用了专门的管理模块和堆栈连接电缆，这样做的换机来统一管理。交换机堆叠技术采用了专门的管理模块和堆栈连接电缆，这样做的好处是，一方面增加了用户端口，能够在交换机之间建立一条较宽的宽带链路，这样好处是，一方面增加了用户端口，能够在交换机之间建立一条较宽的宽带链路，这样每个实际使用的用户带宽就有可能更宽（只有在并不是所有端口都

41、在使用情况下）。每个实际使用的用户带宽就有可能更宽（只有在并不是所有端口都在使用情况下）。另一方面多个交换机能够作为一个大的交换机，便于统一管理。另一方面多个交换机能够作为一个大的交换机，便于统一管理。第46页，共105页，编辑于2022年，星期四可堆叠交换机常用的堆叠方式有两种可堆叠交换机常用的堆叠方式有两种：菊花型菊花型 菊花型堆叠要求堆叠交菊花型堆叠要求堆叠交换机通过堆叠接口或模块首尾相换机通过堆叠接口或模块首尾相连，是一种类似于普通的交换机连，是一种类似于普通的交换机之间级联连接，通过相对高速的之间级联连接，通过相对高速的端口串接和软件的支持，最终实端口串接和软件的支持，最终实现构建一

42、个多交换机的层叠结构。现构建一个多交换机的层叠结构。第47页，共105页，编辑于2022年，星期四可堆叠交换机常用的堆叠方式有两种可堆叠交换机常用的堆叠方式有两种：星型星型 星型堆叠是需要一个星型堆叠是需要一个主交换机，其它是从交换机，主交换机，其它是从交换机，每台从交换机都通过堆叠接每台从交换机都通过堆叠接口或模块与主交换机相连。口或模块与主交换机相连。这种方式要求主交换机的交这种方式要求主交换机的交换容量（背板带宽）要比从换容量（背板带宽）要比从交换机的要大。交换机的要大。第48页，共105页，编辑于2022年，星期四堆叠和级联的区别堆叠和级联的区别连接方式不同：连接方式不同：级联是两台交

43、换机通过两个级联是两台交换机通过两个PORT互联，而堆叠是交换互联，而堆叠是交换机通过专门的背板堆叠模块相连。堆叠可以增加设备总带宽，而级联是不能增加设机通过专门的背板堆叠模块相连。堆叠可以增加设备总带宽，而级联是不能增加设备的总带宽。备的总带宽。通用行不同：通用行不同：级联可通过光纤或双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间级联可通过光纤或双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间进行连接，而堆叠只有在自己厂家的设备之间，且设备必须具有堆叠功能才可实现。进行连接，而堆叠只有在自己厂家的设备之间，且设备必须具有堆叠功能才可实现。连接距离不同：连接距离不同：级联的设备之间可以有较远的距离（级联的设备之间可

44、以有较远的距离（100米米-几百米），几百米），而堆叠的设备之间距离十分有限，必须在几米以内。而堆叠的设备之间距离十分有限，必须在几米以内。2.3.2 交换机的连接方式交换机的连接方式第49页，共105页，编辑于2022年，星期四2.42.4多层交换多层交换和和虚拟局域网虚拟局域网第50页，共105页，编辑于2022年，星期四2.4.1 三层交换三层交换概念概念 三层交换是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在三层交换是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSIOSI网络标准模型中的第二层网络标准模型中的第二层-数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络

45、模型数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术三层转发技术。三层转发技术。特点特点解决了局域网中网段划分之后，网段间子网必须依赖路由器进行管理的解决了局域网中网段划分之后，网段间子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。第51页，共105页，编辑于2022年，星期四2.4.1 三层交换三层交换 三层交换是相对于传统的交换概念而提出的。传统的交换技术是

46、在OSI网络参考模型中的第二层（即数据链路层）进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是二层交换技术+三层转发技术，三层交换机就是“二层交换机+基于硬件的路由器”。第52页，共105页，编辑于2022年，星期四 那么三层交换是怎样实现的呢？三层交换的技术细节那么三层交换是怎样实现的呢？三层交换的技术细节非常复杂，不可能一下子讲清楚，不过您可以简单地将三非常复杂，不可能一下子讲清楚，不过您可以简单地将三层交换机理解为由一台路由器和一台二层交换机构成，如层交换机理解为由一台路由器和一台二层交换机构成，如下图所示。下图所示。第53页，共105页

47、，编辑于2022年，星期四 两台处于不同子网的主机通信，必须要通过路由器进行两台处于不同子网的主机通信，必须要通过路由器进行路由。在上图中，主机路由。在上图中，主机A向主机向主机B发送的第发送的第1个数据包必须要个数据包必须要经过三层交换机中的路由处理器进行路由才能到达主机经过三层交换机中的路由处理器进行路由才能到达主机B，但，但是当以后的数据包再发向主机是当以后的数据包再发向主机B时，就不必再经过路由处理器时，就不必再经过路由处理器处理了，因为三层交换机有处理了，因为三层交换机有“记忆记忆”路由的功能。路由的功能。三层交换机的路由记忆功能是由路由缓存来实现的三层交换机的路由记忆功能是由路由缓

48、存来实现的。当。当一个数据包发往三层交换机时，三层交换机首先在它的缓存一个数据包发往三层交换机时，三层交换机首先在它的缓存列表里进行检查，看看路由缓存里有没有记录，如果有记录列表里进行检查，看看路由缓存里有没有记录，如果有记录就直接调取缓存的记录进行路由，而不再经过路由处理器进就直接调取缓存的记录进行路由，而不再经过路由处理器进行处理，这样的数据包的路由速度就大大提高了。如果三层行处理，这样的数据包的路由速度就大大提高了。如果三层交换机在路由缓存中没有发现记录，再将数据包发往路由处交换机在路由缓存中没有发现记录，再将数据包发往路由处理器进行处理，处理之后再转发数据包。理器进行处理，处理之后再转

49、发数据包。第54页，共105页，编辑于2022年，星期四三层交换机工作原理 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。成数据交换功能，又可以完成数据路由功能。第55页，共105页，编辑于2022年，星期四类型：类型：纯硬件纯硬件和和纯软件纯软件两大类两大类 2.4.1 三层交换三层交换第56页，共105页，编辑于2022年，星期四2.4.2 多层交换多层交换概念：概念：随着交换技术的不断发展，以及交换机产品的不断更随着交换技术的不断发展，以及交换机产品的不断更新

50、，在传统交换机上实现的功能日益变得丰富起来。现在新，在传统交换机上实现的功能日益变得丰富起来。现在不仅有了不仅有了“路由功能的交换机路由功能的交换机”，有些交换机还具有通过，有些交换机还具有通过辨别第四层协议端口的能力，有人将此类型的交换机称为辨别第四层协议端口的能力，有人将此类型的交换机称为第四层交换机，甚至还有可以识别应用层协议的交换机，第四层交换机，甚至还有可以识别应用层协议的交换机，因而，也出现了因而，也出现了“应用层交换机应用层交换机”的概念。凡是超越传统的概念。凡是超越传统工作在二层的交换大家统称为工作在二层的交换大家统称为“多层交换多层交换”。第57页，共105页，编辑于2022