交换型以太网与全双工以太网组网技术

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1、《计算机组网原理》原理篇第六章交换型以太网与全双工以太网组网技术8/27/20211上海交通大学计算机系本章重点以太网交换机是企业内部组网的中心设备为什么要使用以太网交换机交换机的基本工作原理交换机的结构几种不同的交换方式交换机分类基于交换机的组网方式采用交换机构建全双工以太网选择以太网交换机的要点8/27/20212上海交通大学计算机系第六章交换型以太网与全双工以太网组网技术6.1从共享型以太网发展到交换型以太网6.1.1共享型以太网系统存在的问题因在网段中存在碰撞，大大减少了每个站所获得的带宽。（共享带宽）HUB等价于总线8/27/20213上海交通大学计算机系8/27/20

2、214上海交通大学计算机系6.1.2交换型以太网系统的特点每个端口独享带宽端口之间交换互不冲突8/27/20215上海交通大学计算机系交换型以太网的优点每个端口的网段独享带宽最大带宽=端口带宽端口数端口之间可交换数据，且互不冲突端口网段广播信息互相隔离8/27/20216上海交通大学计算机系6.1.3以太网交换机工作的逻辑机理8/27/20217上海交通大学计算机系6.2网桥与交换机工作机理最简单的交换机就是多端口网桥6.2.1以太网上网桥的作用隔离网段的碰撞域6.2.2透明网桥根据端口——地址表寻找输出端口8/27/20218上海交通大学计算机系操作流程8/27/20219上海

3、交通大学计算机系发送站经交换机发送报文的过程：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，报文在同一个网段内传送。如该网段为以太网，则网段内按CSMA/CD方式工作。如发送站与接收站属不同端口，则查找端口-地址表，将报文发往目的端口。如在端口-地址表内查不到目的端口，则发广播报文。8/27/202110上海交通大学计算机系6.3以太网交换机结构6.3.1软件执行交换结构工作速度慢，很少使用。8/27/202111上海交通大学计算机系6.3.2矩阵交换结构交换速度快，延迟时间短，但端口扩展困难，矩阵存在阻塞，不易实现广播传送。8/27/202112上海交通大学计算机系6

4、.3.3总线交换结构便于扩展；易于管理；容易实现广播传送；容易实现多对一方式工作。要求背板速度高，几个Gbps~几十个Gbps。现在产品的背板速度已达到256Gbps。8/27/202113上海交通大学计算机系6.4以太网交换机的交换方式6.4.1静态交换方式人工配置8/27/202114上海交通大学计算机系6.4.2动态交换方式存储转发（StoreForward）直通（CutThrough）自适应（Adaptation）碎片丢弃（FragmentFree）8/27/202115上海交通大学计算机系1.存储转发优点：可靠性好缺点：处理延迟时间长8/27/202116上海交通大学计

5、算机系2.直通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。优点：处理延迟时间短。缺点：可靠性差。3.自适应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（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。该类型综合了前面两种方式的优点。8/27/202117上海交通大学计算机系4.碎片丢弃是一种折衷方案。当报文小于512位时（以太网最短帧），交换器不转发，大于512位时接直通方式工作。优点：过滤了小于512位的碎片，工作速度介于第1、2种方式之间。缺点：可靠性较第1种方式差。8/27/202118上海交通大学计算机系6.5以太网交换机

6、的分类和应用6.5.1按带宽分类10Mbps、100Mbps、1000Mbps……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。6.5.2按端口上支持的媒体分类双绞线、光缆一个交换器可支持多种传输介质8/27/202119上海交通大学计算机系6.5.3按架构分类堆叠式、机框式8/27/202120上海交通大学计算机系机框式优点：维修方便高可靠性系统集成和配置灵活8/27/202121上海交通大学计算机系补充：按交换机工作的协议层次分工作在数据链路层相当于多端口网桥工作在网络层同时具有路由功能，功能强，用于主干网。工作在传输层能识别端口号工作在应用层能区分不同的应用8/27

7、/202122上海交通大学计算机系组网方法的发展：从以路由器为中心到以交换机为中心8/27/202123上海交通大学计算机系6.5.4按应用分类与相应的典型组网方式层次化的体系结构SWSWSWSWSWSWSWHUBPCPCHUBPCPC………………………主干级部门级组级传输速率100Mbps~1000Mbps10Mbps~100Mbps10Mbps8/27/202124上海交通大学计算机系各层特性8/27/202125上海交通大学计算机系层次化结构的优点各层功能分工明确，便于设计