交换机2010培训资料

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1、交换机一、三层交换技术的引入以太网技术的物理层采用csma/cd机制，该机制在同一物理网段上只允许一个站点在某一时刻发送数据，其他站点在该时刻只能监听。当同一物理网段上2个站点或多个站点欲同时发送数据时，便会发生冲突。所以同一物理网段上站点越多，发生的冲突概率就越大，网络带宽的利用率也随着下降。为了减少冲突概率，可以利用网桥或第二层交换机将一个较大的网络划分成若干个较小的物理网段。第二层交换机具有MAC地址的学习能力，可以将MAC地址与该站点连接的端口等信息记录在MAC地址表中。当第二层交换机收到数据包后对数

2、据包进行差错检验，然后从与其目的MAC地址对应的端口发送出去。第二层交换机可以有效的分割冲突域，大大提高带宽网络的利用率。但第二层交换机无法分割网络的广播域。当收到目的地址是广播地址的数据包时会向所有端口转发。当网络的规模较大时大量的广播包充斥着整个网络，使网络的性能下降，严重时可能引起广播风暴。Vlan技术能够分割网络的广播域，使广播域被限制在vlan内部，而不会扩散到其他vlan中去，同时vlan技术还可以划分虚拟工作组，增加vlan安全性。但由于vlan限制了广播包，这使得vlan之间通信必须经过网络层

3、进行路由。在早期，网络层只能靠路由器来完成。路由器具有丰富的网络功能，价格昂贵。同时路由器由运行于cpu上的协议栈来处理数据包，速度较慢。如果vlan间通信依靠路由器的话，路由器将会成为网络的瓶颈。第三层交换机是在第二层交换机的基础上增加了路由功能，第三层交换机的路由学习功能由软件实现。而ip数据包的转发功能仍由硬件实现。这样，一旦交换机学习到路由以后就可以按照ip地址由硬件之间转发数据包，大大提高数据包的处理速度，解决了路由器的瓶颈问题。二、交换机特性（1）支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。（2）将传

4、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作组，有效地解决拥挤现像。（3）虚拟网（VirtuaILAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。（4）端口密度可以与集线器相媲美,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网络性能好坏的关键。三、交换机的结构和工作原理交换机的硬件系统主要由三部分组成，一个是电源模块，一个是控制模块，一个是交换模块。电源模块主要是给控制模块及交换模

5、块提供必要的工作电流。控制模块主要负责系统的初始化、管理、配置以及运行上层协议等。交换模块主要负责二层交换、三层交换和其他一些功能。（1）、基本功能A.以太网交换机的基本功能是对收到的数据帧进行转发B.转发数据帧的过程称为透明桥接C.透明桥接的基本要求就是对其转发的帧结构不做任何改动与处理（2）、二层交换机工作过程获取（学习过程）转发和过滤广播更新A.学习：以太网交换机收到数据流的第一个数据帧，录取源MAC地址，建立MAC地址表，即MAC地址学习。交换机维护MAC地址表，MAC地址表是MAC、VLANID、P

6、ORTID对应表，MAC地址表决定交换机的数据转发过程。多播情况下MAC表项的建立不是通过学习到的，而是通过CPU配置得到的。B.转发：交换机接收到数据帧后，根据目的MAC地址查询MAC表，找到对应出口后，把数据包从该出口发送出去。在单播的情况下，出红列表只有一个端口。在多播（主播与广播）情况下，出口列表就可能是多个端口。C.广播：如果目标地址在MAC地址表中没有，交换机就向除接收到该数据包帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧。D.更新：交换机MAC地址表的老化时间是300秒，交换机如果发现一个帧的入端口和M

7、AC地址表源MAC地址的所在端口部同，交换机将MAC地址重新学习到新的端口（3）三层工作过程交换机可以完成VLAN间的通信。此时，它需要实现两个软件模块：路由器处理模块（RP）数据转发模块（DF）A.RP的功能是用来控制DF，建立VLAN间转发数据表，DF的功能是转发VLAN间通信数据包，如果VLAN间路由信息变化，则RP发控制信息给DF，DF重新建立转发路径。B.建立不完全转发表，DF接收到一个数据包后，检查目的的MAC是不是RP，如果是，则建立不完全转发表；建立完全转发表，DF从RP上接收到另一个数据包，

8、该数据包跟（S-IP,D-IP）匹配，则把不完全转发表补全，第一个数据包总是发往RP处理，如果多层转发表建立过程，则后续数据包按照多层转发表处理C.如果RP上关于VLAN间的路由表发生变化，则通知DF，DF把相应的多层转发表删除。四、硬件结构流程图交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目