交换型以太网与全双工以太网组网技术.ppt

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1、 计算机组网原理计算机组网原理原理篇原理篇第六章第六章 交换型以太网与全双工以太网交换型以太网与全双工以太网组网技术组网技术10/26/20221 本章重点本章重点 以太网交换机是企业内部组网的中心设备以太网交换机是企业内部组网的中心设备n为什么要使用以太网交换机为什么要使用以太网交换机n交换机的基本工作原理交换机的基本工作原理n交换机的结构交换机的结构n几种不同的交换方式几种不同的交换方式n交换机分类交换机分类n基于交换机的组网方式基于交换机的组网方式n采用交换机构建全双工以太网采用交换机构建全双工以太网n选择以太网交换机的要点选择以太网交换机的要点10/26/20222第六章第六章 交换型

2、以太网与全双工以太交换型以太网与全双工以太网组网技术网组网技术6.1 6.1 从共享型以太网发展到交换型以太网从共享型以太网发展到交换型以太网6.1.1 6.1.1 共享型以太网系统存在的问题共享型以太网系统存在的问题因在网段中存在碰撞，大大减少了每个因在网段中存在碰撞，大大减少了每个站所获得的带宽。（共享带宽）站所获得的带宽。（共享带宽）等价于等价于总线总线10/26/2022310/26/202246.1.2 6.1.2 交换型以太网系统的特点交换型以太网系统的特点每个端口独享带宽每个端口独享带宽端口之间交换互不冲突端口之间交换互不冲突10/26/20225交换型以太网的优点交换型以太网的

3、优点1.1.每个端口的网每个端口的网段独享带宽段独享带宽2.2.最大带宽最大带宽=端口端口带宽带宽 端口数端口数3.3.端口之间可交端口之间可交换数据，且互换数据，且互不冲突不冲突4.4.端口网段广播端口网段广播信息互相隔离信息互相隔离10/26/202266.1.3 6.1.3 以太网交换机工作的逻辑机理以太网交换机工作的逻辑机理10/26/202276.2 6.2 网桥与交换机工作机理网桥与交换机工作机理最简单的交换机就是多端口网桥最简单的交换机就是多端口网桥6.2.1 6.2.1 以太网上网桥的作用以太网上网桥的作用隔离网段的碰撞域隔离网段的碰撞域6.2.2 6.2.2 透明网桥透明网桥

4、根据端口根据端口地址表寻找输出端口地址表寻找输出端口10/26/20228操作流程操作流程10/26/20229发送站经交换机发送报文的过程发送站经交换机发送报文的过程：n交换机检测发送站与接收站位于同一个交换机检测发送站与接收站位于同一个端口，则不转发该报文，报文在同一个端口，则不转发该报文，报文在同一个网段内传送。如该网段为以太网，则网网段内传送。如该网段为以太网，则网段内按段内按CSMA/CD方式工作。方式工作。n如发送站与接收站属不同端口，则查找如发送站与接收站属不同端口，则查找端口端口-地址表，将报文发往目的端口。地址表，将报文发往目的端口。n如在端口如在端口-地址表内查不到目的端口

5、，则地址表内查不到目的端口，则发广播报文。发广播报文。10/26/2022106.3 6.3 以太网交换机结构以太网交换机结构6.3.1 6.3.1 软件执行交换结构软件执行交换结构工作速度慢，很少使用。工作速度慢，很少使用。10/26/2022116.3.2 6.3.2 矩阵交换结构矩阵交换结构交换速度快，延迟时间短，但端交换速度快，延迟时间短，但端口扩展困难，矩阵存在阻塞，不易实口扩展困难，矩阵存在阻塞，不易实现广播传送。现广播传送。10/26/2022126.3.3 6.3.3 总线交换结构总线交换结构便于扩展；易于管理；容易实现广播传送；便于扩展；易于管理；容易实现广播传送；容易实现多

6、对一方式工作。容易实现多对一方式工作。要求背板速度高，几个要求背板速度高，几个GbpsGbps几十个几十个GbpsGbps。现在产品的背板速度已达到现在产品的背板速度已达到256Gbps256Gbps。10/26/2022136.4 6.4 以太网交换机的交换方式以太网交换机的交换方式6.4.1 6.4.1 静态交换方式静态交换方式人工配置人工配置10/26/2022146.4.2 6.4.2 动态交换方式动态交换方式存储转发存储转发 （Store ForwardStore Forward）直通直通 （Cut ThroughCut Through）自适应自适应 （AdaptationAdapt

7、ation）碎片丢弃碎片丢弃 （Fragment FreeFragment Free）10/26/2022151.1.存储转发存储转发优点：可靠性好优点：可靠性好缺点：处理延迟时间长缺点：处理延迟时间长10/26/2022162.2.直通直通输入端收到报文的目的地址字段后，输入端收到报文的目的地址字段后，经查表，直接转到输出端口。经查表，直接转到输出端口。优点：处理延迟时间短。优点：处理延迟时间短。缺点：可靠性差。缺点：可靠性差。3.3.自适应自适应一般情况下交换器工作在直通方式，一般情况下交换器工作在直通方式，工作速度很快。当检测到出错率高工作速度很快。当检测到出错率高（如丢包个数增加）或帧

8、碎片太多时，（如丢包个数增加）或帧碎片太多时，交换器自动切换到存储转发方式工作。交换器自动切换到存储转发方式工作。该类型综合了前面两种方式的优点。该类型综合了前面两种方式的优点。10/26/2022174.4.碎片丢弃碎片丢弃是一种折衷方案。是一种折衷方案。当报文小于当报文小于512512位时（以太网最位时（以太网最短帧），交换器不转发，大于短帧），交换器不转发，大于512512位时位时接直通方式工作。接直通方式工作。优点：过滤了小于优点：过滤了小于512512位的碎片，位的碎片，工作速度介于工作速度介于 第第1 1、2 2种方式之间。种方式之间。缺点：可靠性较第缺点：可靠性较第1 1种方式差

9、。种方式差。10/26/2022186.5 6.5 以太网交换机的分类和应用以太网交换机的分类和应用6.5.1 6.5.1 按带宽分类按带宽分类10Mbps10Mbps、100Mbps100Mbps、1000Mbps1000Mbps往往一个交换器上有不同速率的往往一个交换器上有不同速率的端口，称为不对称式交换器。端口，称为不对称式交换器。6.5.2 6.5.2 按端口上支持的媒体分类按端口上支持的媒体分类双绞线、光缆双绞线、光缆一个交换器可支持多种传输介质一个交换器可支持多种传输介质10/26/2022196.5.3 6.5.3 按架构分类按架构分类堆叠式、机框式堆叠式、机框式10/26/20

10、2220机框式优点：机框式优点：1.1.维修方便维修方便2.2.高可靠性高可靠性3.3.系统集成和配置灵活系统集成和配置灵活10/26/202221补充：按交换机工作的协议层次分补充：按交换机工作的协议层次分n工作在数据链路层工作在数据链路层 相当于多端口网桥相当于多端口网桥n工作在网络层工作在网络层 同时具有路由功能，功能强，用于主同时具有路由功能，功能强，用于主干网。干网。n工作在传输层工作在传输层 能识别端口号能识别端口号n工作在应用层工作在应用层 能区分不同的应用能区分不同的应用10/26/202222组网方法的发展：从以路由器为中心到以交换机为中心组网方法的发展：从以路由器为中心到以

11、交换机为中心10/26/2022236.5.4 6.5.4 按应用分类与相应的典型组网方式按应用分类与相应的典型组网方式层次化的体系结构层次化的体系结构主干级主干级部门级部门级组级组级传输速率传输速率100Mbps1000Mbps100Mbps1000Mbps10Mbps100Mbps10Mbps100Mbps10Mbps10Mbps10/26/202224各层特性各层特性10/26/202225层次化结构的优点层次化结构的优点1.1.各层功能分工明确，便于设计、各层功能分工明确，便于设计、实现和调试实现和调试2.2.充分发挥不同规格交换器的功能充分发挥不同规格交换器的功能3.3.层次结构使内

12、部网的信息流与业层次结构使内部网的信息流与业务流的流向、流量基本一致务流的流向、流量基本一致10/26/202226以交换机为中心组网的拓扑结构以交换机为中心组网的拓扑结构10/26/202227通过交换机与不同网络的连接通过交换机与不同网络的连接10/26/2022286.6 6.6 全双工以太网全双工以太网6.6.1 6.6.1 全双工以太网技术的重要性全双工以太网技术的重要性增加带宽、扩展网段长度增加带宽、扩展网段长度发送与接收可同时进行，不会发发送与接收可同时进行，不会发生冲突碰撞。所以不受生冲突碰撞。所以不受CSMA/CDCSMA/CD的约的约束，扩展了网段长度。束，扩展了网段长度。

13、10/26/2022296.6.2 6.6.2 全双工以太网技术特点全双工以太网技术特点由由一对线连接，发送与接收同时进行一对线连接，发送与接收同时进行点对点的通信点对点的通信不可以用不可以用HUBHUB速率提高一倍速率提高一倍扩展距离扩展距离实际上仅对实际上仅对100100BASE FXBASE FX有意义。有意义。其余标准下因受电光信号本身的传输其余标准下因受电光信号本身的传输损耗影响，在实际应用中并不能加长损耗影响，在实际应用中并不能加长距离。距离。10/26/2022306.6.3 6.6.3 全双工以太网技术的应用全双工以太网技术的应用10/26/202231选择以太网交换器的要点：

14、选择以太网交换器的要点：1.1.交换技术交换技术存储转发、直通、自适应存储转发、直通、自适应2.2.吞吐量和背板速度吞吐量和背板速度吞吐量指所有端口同时收发数据速吞吐量指所有端口同时收发数据速率的总和率的总和3.3.端口传输速率端口传输速率10/26/2022324.4.延迟时间延迟时间接收到数据直至目的端口开始发送接收到数据直至目的端口开始发送5.5.端口端口MACMAC地址个数地址个数MACMAC地址个数越多，每个端口可以地址个数越多，每个端口可以连接的主机就越多连接的主机就越多6.6.全双工能力全双工能力7.7.虚拟网（虚拟网（VLANVLAN）能力能力8.8.网络管理能力网络管理能力提供完善的管理软件提供完善的管理软件10/26/202233