交换机技术与应用.ppt

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1、第3章交换机技术与应用基本内容交换机概述交换机的接口与连接线缆交换机的性能与选型交换机配置基础交换机的互连技术交换机的VLAN技术交换机的生成树技术基本内容交换机概述交换机的接口与连接线缆交换机的性能与选型交换机配置基础交换机的堆叠技术交换机的VLAN技术交换机的生成树技术3.1交换机概述一、交换机的定义交换机(Switch)，是一种基于MAC地址识别、能够完成数据帧封装与转发功能的网络设备。交换机工作在OSI模型中的第二层，用于连接工作站、服务器、路由器、集线器和其他交换机。其主要作用是快速高效、准确无误地转发数据帧。在网络拓扑结构中用图标表示为：交换机

2、的图标表示二层交换机汇聚三层交换机核心交换机交换机的图标表示核心交换机模块化汇聚交换机固化汇聚交换机接入交换机三层堆叠交换机二层堆叠交换机二、交换机的体系结构1、总线结构2、共享存储器结构3、矩阵结构1、总线结构二、交换机的体系结构各个模块共享同一背板总线结构每个输入端通过输入处理部件（输入逻辑）连接到总线上，每个输出端通过输出处理部件（输出逻辑）连接到总线上。数据利用时分多工传输（TDM）方式在总线上传输。总线采用时分方式划分时隙分配给每个输入部件。各路输入交换数据经过输入处理部件，再经过总线由输出处理部件取出，形成各路输出信号。基于总线结构的交换机背板

3、最高容量平均为2Gbps。总线交换结构的特点2、共享存储器结构共享存储器结构的特点共享存储器结构是总线结构的变形，使用大量的高速RAM来存储输入数据。各路输入数据经过输入处理部件进入存储器，输出处理部件从存储器中取出数据，形成各路输出信号。存储器相当于数据缓冲池。3、矩阵结构N×N交换矩阵图1-18交换矩阵结构矩阵结构的特点矩阵结构交换机又称为纵横制交换机。目前绝大多数高端交换机都使用这种交换方式。由于高速集成电路的发展，这种结构易于构建高速的交换模块；结构的可扩展性与其实现方法有关，己知背板交换容量可以扩展到100Gbps；成本和复杂性高是这种交换机容量

4、增加的主要限制因素。三、交换机的工作原理交换是指将数据帧（报文）从接入端口转发到目的端口的过程;交换机的工作是执行两个基本操作：交换数据帧——将从某一端口收到的数据帧转发到该帧的目的地端口；维护交换操作——在交换机内部构造和维护动态MAC地址表。1、交换数据帧在交换设备中保存一张动态MAC地址表来映射MAC地址与相应的接口，这张表是通过检查进入接口帧的源MAC地址而建立起来的；当交换机接收到一个数据帧时，首先检查该帧的源和目的MAC地址，然后与系统内部的动态MAC地址表进行比较，若数据帧的源MAC地址不在该表中，则将该源MAC地址及其对应的端口号加入MAC

5、地址表中；如果目的MAC地址在该表中，则将数据帧发送到相应的目的端口，如果目的MAC地址不在表中，则将目的MAC地址加入到MAC地址表中，并将该数据帧发送到所有其他端口。（泛洪，Flooding）数据帧在交换机内的交换过程情景：1、主机D发送广播帧2、主机D与主机E通信3、主机D与主机F通信4、主机D与主机A通信5、主机D-A通信的同时，主机B-C发送数据数据帧在交换机内的交换过程①当主机D发送广播帧时，交换机从E3端口接收到目的地址为ffff.ffff.ffff（广播地址)的数据帧，则向E0、E1、E2和E4端口转发该数据帧②当主机D与主机E通信时，交换

6、机从E3端口接收到目的地址为0260.8c01.5555的数据帧，查找MAC地址表后发现0260.8c01.5555并不在表中，则交换机把地址0260.8c01.5555加入MAC地址表，并向E0、E1、E2和E4端口转发该数据帧。数据帧在交换机内的交换过程③当主机D与主机F通信时，交换机从E3端口接收到目的地址为0260.8ec01.6666的数据帧，查找MAC地址表后发现0260.8c01.6666也位于E3端口，即与源地址处于同一网桥端口，交换机不转发该数据帧，而是直接丢弃。④当主机D与主机A通信时，交换机从E3端口接收到目的地址为0260.8c01

7、.1111的数据，查找MAC地址表后发现0260.8c01.1111位于E0端口，所以交换机将数据帧转发至E0端口，这样主机A即可收到该数据帧。数据帧在交换机内的交换过程⑤如果在主机D与主机A通信的同时，主机B也正在向主机C发送数据，交换机同样会把主机B发送的数据帧转发到连接主机C的E2端口。这时E1和E2之间，以及E3和E0之间，通过交换机内部的硬件交换电路，建立了两条链路，这两条链路上的数据通信互不影响，因此网络也不会产生冲突。所以，主机D和主机A之间的通信独享一条链路，主机C与主机B之间也独享一条链路。而这样的链路仅在通信双方有需求时才会建立，一旦数

8、据传输完毕，相应的链路也随之拆除。2、构造维护MAC地址表MAC地