交换原理及vlan上

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1、第十章交换原理及Vlan（上）本章目标学习目标：1.掌握交换机的工作原理2.掌握Vlan工作原理及配置学习重点：1.Vlan工作原理及配置2.Vlan中继协议3.VTP协议配置4.交换机工作原理什么是以太网以太网由施乐公司PARC研究中心于1973年5月22日首次提出，经过不断的发展和创新，已成为世界上最流行的局域网技术。以太网是一种典型的广播网络。以太网是基于共享介质的广播式网络共享：共享带宽共享冲突广播：如果以太网想在网络中运行必须要解决上述三个问题交换机的出现解决了上述的三个问题以太网与CSMA/CDCSMA/CD（CarrierSenseMultipleAc

2、esswithCollisionDetection）即载波监听多路访问／冲突检测，它是广播式以太网共享传输介质的理论基础，用来解决冲突。CSMA/CD规定一个想传输数据的节点必须执行以下步骤：监视信道直到其空闲；传输数据，并监视信道是否有冲突发生；如果检测到冲突发生，则停止传输并发出一个冲突信号到网络上，以便其它节点知道网络上有冲突，再等待一个随机的时间，然后回到第一步。这个随机时间依如下规则选定：如果数据包冲突了n次（n<16），则此节点以等概率从0，1，2，…2n-1中随机选一个数K，然后等待K*512比特时间（在10Mbps以太网中1比特时间＝10-7秒），如果

3、n>15,则放弃发送。以太网络与802.3标准IEEE802.3标准规定了以太网的物理层和数据链路层。IEEE802.3规定的以太网物理层：10BASE-5使用粗同轴电缆，最大传输距离为500m；10BASE-2使用细同轴电缆，最大传输距离为200m；10BASE-T使用非屏蔽双绞线，最大传输距离为100m；10BASE-F使用光缆，最大传输距离为2000m；双绞线是以太网中最常用的线缆两个标准：TCP/IP模型里面的eternetIIOSI模型里面的802.3（MAC子层)和802.2(LLC子层)3种常用的802.3连接方式1、10Base-5：总线型结构，使用

4、粗缆和收发器连接主机。2、10Base-2：总线型结构，使用细缆和无源BNCT型接头连接主机。3、10Base-T：总线型（或星型）结构，双绞线和集线器连接主机。基于软件实现每个桥只能有一个生成树每个桥通常最多到16个端口桥基于硬件实现(ASIC)每个交换机可以有多个生成树有更多的端口交换机桥与交换机的比较透明桥接：只转发数据不修改数据交换机发送数据是透明的而路由器转发数据则不是透明因为至少TTL值是减少的帧交换直通转发Cut-through交换机检测到目标地址后即转发帧Frame交换机一确定帧的目的MAC地址和正确的端口号，就立即将帧转发出去。通常情况下，大约在收到

5、帧头14个字节左右就开始转发。这使得直通法比存储转发法具有更小且相对固定的延迟时间，但它连小于64字节的帧以及一些坏帧也一块儿转发，可能浪费带宽。追求数据传输的快速性但是会导致数据的不完整帧交换存贮转发Storeandforward完整地收到帧并检查无错后才转发直通转发交换机检测到目标地址后即转发帧FrameFrameFrameFrame交换机将帧向目的端口转发之前要先收到完整的帧并进行CRC校验、确定目的地址。交换机将整个帧存储在内存缓冲区中，直到它获得有效资源才将其发往目的地。好处是能够抛弃小于64字节的帧以及其他任何受损的帧，这样可以节约带宽。缺点是延迟较大且不

6、固定，因为它在转发之前要收到并处理完整的帧。将数据接受之后并存储起来，进行一次数据的检测若无错误则转发，追求数据的完整性，但是会使延迟增加，不过随着交换机硬件的发展，我们不会感受到延迟的困扰直通转发Cut-through交换机检测到目标地址后即转发帧Frame片断转发Fragmentfree(直通转发的修订版)—Cat1900的缺省模式(modifiedcut-through)交换机检测到帧的前64字节后即转发Frame存贮转发Storeandforward完整地收到帧并检查无错后才转发FrameFrameFrame帧交换多层交换第2层交换：本质上是多端口的透明桥接

7、，但比传统桥接增加了存储转发外的两种转发交换方式。2层交换机比桥增加了VLAN功能，同一交换机可以当作多个独立的桥使用，在分割冲突域的同时，分隔广播域。第3层交换：类似于路由，根据目的IP来转发帧，同时改变帧中的MAC地址，减少生存期TTL域，执行一次帧检测。但3层交换机使用ASIC来实现，传统路由器使用通用微处理器和软件来实现。Cisco实现了“路由一次，交换多次”的快捷交换方式。第4层交换：即交换机的ASIC硬件可以识别第4层的传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP，并且使用不同的服务层次来区分应用。也就是说，可以一次完成基于MAC地址、IP地