交換機(jī)維修手冊(cè)

1、交換機(jī)維修手冊(cè)第一章：交換機(jī)工作原理簡析“交換機(jī)”是一個(gè)舶來詞，源自英文“Switch，原意是“開關(guān)”，我國技術(shù)界在引入這個(gè)詞匯時(shí)，翻譯為“交換”。1993年，局域網(wǎng)交換設(shè)備出現(xiàn)。1994年，國內(nèi)掀起了交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱潮。交換機(jī)是一種用于電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及部件是連接到網(wǎng)絡(luò)中的物理實(shí)體?；镜木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備有：計(jì)算機(jī)（無論其為個(gè)人電腦或服務(wù)器）、集線器、交換機(jī)、網(wǎng)橋、路由器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）、無線接入點(diǎn)（WAP）、打印機(jī)和調(diào)制解調(diào)器等）。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)（交換式集線器的簡稱。以太網(wǎng)是局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)

2、議標(biāo)準(zhǔn)）。其他常見的還有電話語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)（一種高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸中繼設(shè)備，它較普通交換機(jī)而言采用了光纖電纜作為傳輸介質(zhì)。光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是速度快、抗干擾能力強(qiáng)）等。交換（switching）是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動(dòng)完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。廣義的交換機(jī)（switch）就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念的提出改進(jìn)了共享工作模式。HUB集線器（英文稱為“Hub”?！癏ub”是“中心”的意思，集線器的主要功能是對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時(shí)把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)

3、上）也是一種共享設(shè)備，HUB本身不能識(shí)別目的地址，當(dāng)同一局域網(wǎng)（是指在某一區(qū)域內(nèi)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)成的計(jì)算機(jī)組）內(nèi)的A主機(jī)給B主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)?，由每一臺(tái)終端通過驗(yàn)證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時(shí)刻網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網(wǎng)絡(luò)帶寬（指在一個(gè)固定的時(shí)間內(nèi)（1秒），能通過的最大位數(shù)據(jù)）。交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣（用于在各個(gè)線路板卡之面實(shí)現(xiàn)高速的點(diǎn)到點(diǎn)連接）。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)

4、照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對(duì)照MAC地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴（當(dāng)廣播數(shù)據(jù)充斥網(wǎng)絡(luò)無法處理，并占用大量網(wǎng)絡(luò)帶寬，導(dǎo)致正常業(yè)務(wù)不能運(yùn)行，甚至徹底癱瘓），減少誤包和錯(cuò)包的出現(xiàn)，避免共享沖突。交換機(jī)在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)端口對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬

5、，無須同其他設(shè)備競爭使用。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)B可同時(shí)向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個(gè)傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網(wǎng)交換機(jī)，那么該交換機(jī)這時(shí)的總流通量就等于2×10Mbps20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時(shí)，一個(gè)HUB的總流通量也不會(huì)超出10Mbps。交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局）、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列以及流控。目前交換機(jī)還具備了一些新的功能，如對(duì)VLAN（虛擬局域網(wǎng)：一種將局域網(wǎng)設(shè)備從邏輯上劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段，從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的新興數(shù)據(jù)交換技術(shù)）的支持、對(duì)鏈路匯

6、聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能?？傊粨Q機(jī)是一種基于MAC地址識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上話務(wù)承載裝置、交換級(jí)、控制和信令設(shè)備以及其他功能單元的集合體。交換機(jī)能把用戶線路、電信電路和(或)其他要互連的功能單元根據(jù)單個(gè)用戶的請(qǐng)求連接起來。從本意上來講，交換只是一種技術(shù)概念，即完成信號(hào)由設(shè)備入口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。因此，只要是和符合該定義的所有設(shè)備都可被稱為交換設(shè)備?！敖粨Q”是一個(gè)涵義廣泛的詞語，當(dāng)它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第二層的設(shè)

7、備時(shí)，實(shí)際指的是一個(gè)橋接設(shè)備；而當(dāng)它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第三層的設(shè)備時(shí)，又指的是一個(gè)路由設(shè)備。 我們經(jīng)常說到的以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)際是一個(gè)基于網(wǎng)橋技術(shù)的多端口第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它為數(shù)據(jù)幀從一個(gè)端口到另一個(gè)任意端口的轉(zhuǎn)發(fā)提供了低時(shí)延、低開銷的通路。由此可見，交換機(jī)內(nèi)部核心處應(yīng)該有一個(gè)交換矩陣，為任意兩端口間的通信提供通路，或是一個(gè)快速交換總線，以使由任意端口接收的數(shù)據(jù)幀從其他端口送出。在實(shí)際設(shè)備中，交換矩陣的功能往往由專門的芯片（ASIC）完成。另外，以太網(wǎng)交換機(jī)在設(shè)計(jì)思想上有一個(gè)重要的假設(shè)，即交換核心的速度非常之快，以致通常的大流量數(shù)據(jù)不會(huì)使其產(chǎn)生擁塞，換句話說，交換的能力相對(duì)于所傳信息量而無窮大（與此

8、相反，ATM交換機(jī)在設(shè)計(jì)上的思路是，認(rèn)為交換的能力相對(duì)所傳信息量而言有限）。雖然以太網(wǎng)第二層交換機(jī)是基于多端口網(wǎng)橋發(fā)展而來，但畢竟交換有其更豐富的特性，使之不但是獲得更多帶寬的最好途徑，而且還使網(wǎng)絡(luò)更易管理。其實(shí)交換機(jī)也就是擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，只是擴(kuò)展后的網(wǎng)絡(luò)的帶寬獨(dú)享，就是交換機(jī)上沒個(gè)端口帶寬都和主的帶寬相同，是速度快。最后簡略的概括一下交換機(jī)的基本功能：1. 像集線器一樣，交換機(jī)提供了大量可供線纜連接的端口，這樣可以采用星型拓?fù)洳季€。2. 像中繼器（對(duì)信號(hào)進(jìn)行再生和還原的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）、集線器和網(wǎng)橋（一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)中繼，常用于連接兩個(gè)或更多個(gè)局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。）那樣，當(dāng)它轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí)，交換機(jī)會(huì)重新產(chǎn)生

9、一個(gè)不失真的方形電信號(hào)。3. 像網(wǎng)橋那樣，交換機(jī)在每個(gè)端口上都使用相同的轉(zhuǎn)發(fā)或過濾邏輯4. 像網(wǎng)橋那樣，交換機(jī)將局域網(wǎng)分為多個(gè)沖突域（在以太網(wǎng)中，如果某個(gè)CSMA/CD（即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)方法 在以太網(wǎng)中，所有的節(jié)點(diǎn)共享傳輸介質(zhì)）網(wǎng)絡(luò)上的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)在同時(shí)通信時(shí)會(huì)發(fā)生沖突，那么這個(gè)CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)沖突域），每個(gè)沖突域都是有獨(dú)立的寬帶，因此大大提高了局域網(wǎng)的帶寬。5. 除了具有網(wǎng)橋、集線器和中繼器的功能以外，交換機(jī)還提供了更先進(jìn)的功能，如虛擬局域網(wǎng)（VLAN）和更高的性能。使用交換機(jī)的目的就是盡可能的減少和過濾網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量，所以如果網(wǎng)絡(luò)中的某臺(tái)交換機(jī)由于安裝位置設(shè)置不當(dāng)，幾

10、乎需要轉(zhuǎn)發(fā)接收到的所有數(shù)據(jù)包的話，交換機(jī)就無法發(fā)揮其優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的作用，反而降低了數(shù)據(jù)的傳輸速度，增加了網(wǎng)絡(luò)延遲。如果在那些負(fù)載較小，信息量較低的網(wǎng)絡(luò)中也盲目添加交換機(jī)的話，同樣也可能起到負(fù)面影響。受數(shù)據(jù)包的處理時(shí)間、交換機(jī)的緩沖區(qū)大小以及需要重新生成新數(shù)據(jù)包等因素的影響，在這種情況下使用簡單的HUB要比交換機(jī)更為理想。因此，我們不能一概認(rèn)為交換機(jī)就比HUB有優(yōu)勢(shì)，尤其當(dāng)用戶的網(wǎng)絡(luò)并不擁擠，尚有很大的可利用空間時(shí)，使用HUB更能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有資源。目前個(gè)人比較多寬帶接入方式就是ADSL，因此就ADSL的接入來簡單的說明一下。ADSL貓大多具有路由功能（很多的時(shí)候廠家在出廠時(shí)將路由功能屏蔽

11、了，因?yàn)殡娦虐惭b時(shí)大多是不啟用路由功能的，啟用DHCP：動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議。打開ADSL的路由功能），如果個(gè)人上網(wǎng)或少數(shù)幾臺(tái)通過ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line ，非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路，是一種新的數(shù)據(jù)傳輸方式）。本身就可以了，如果電腦比較多只需要再購買一個(gè)或多個(gè)集線器或者交換機(jī)。接上交換機(jī)，所有電腦再接到交換機(jī)上，各個(gè)機(jī)器的網(wǎng)線插入交換機(jī)的接口，將貓的網(wǎng)線插入uplink接口。然后設(shè)置路由功能，DHCP等，就可以共享上網(wǎng)了。第二章：D-Link DGS-1224TP的框架圖第三章：專業(yè)術(shù)語Marvell（邁威科技（集團(tuán)）有限公司，現(xiàn)更中文名美滿，意思是

12、“美麗和諧”。）是一家提供全套寬帶通信和存儲(chǔ)解決方案的全球領(lǐng)先半導(dǎo)體廠商，是一個(gè)針對(duì)高速，高密度，數(shù)字資料存貯和寬頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)市場，從事混合信號(hào)和數(shù)字信號(hào)處理集成電路設(shè)計(jì)、開發(fā)和供貨的廠商。Marvell是全球十大無晶片工廠半導(dǎo)體設(shè)計(jì)公司，單單包括手機(jī)應(yīng)用處理器，同時(shí)也包括通信處理器、存儲(chǔ)、WiFi等芯片。GBIC（GigaStack Gigabit Interface Converter）是千兆位接口轉(zhuǎn)換器的簡稱，是將千兆位電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的接口器件，是一個(gè)通用的、低成本的千兆位以太網(wǎng)堆疊模塊，可提供交換機(jī)間的高速連接，既可建立高密度端口的堆疊，又可實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器或千兆位主干的連接，為快速

13、以太網(wǎng)向千兆以太網(wǎng)的過渡，提供了廉價(jià)的、高性能的選擇方案。此外，借助于光纖，還可實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程高速主干網(wǎng)絡(luò)的連接。GBIC模塊分為兩大類，一是普通級(jí)聯(lián)使用的GBIC模塊，二是堆疊專用的GBIC模塊。支持熱插拔。光纖接口是用來連接光纖線纜的物理接口。其原理是利用了光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)從而發(fā)生了全反射。通常有SC、ST、FC等幾種類型，它們由日本NTT公司開發(fā)。FC是Ferrule Connector的縮寫，其外部加強(qiáng)方式是采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用于100Base-FX。SFP （Small Form-factor Pluggables）一種基

14、于寡聚核苷酸基因芯片雜交數(shù)據(jù)鑒定的不同基因型之間序列上的多態(tài)性，可以簡單的理解為GBIC的升級(jí)版本。SFP模塊（體積比GBIC模塊減少一半，可以在相同面板上配置多出一倍以上的端口數(shù)量。由于SFP模塊在功能上與GBIC基本一致，因此，也被有些交換機(jī)廠商稱為小型化GBIC（Mini-GBIC）。老外稱為“SFP”，可以意譯為寡聚核苷酸多態(tài)性。CPLD (Complex Programmable Logic Device)復(fù)雜可編程邏輯器件。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過下載電纜（“在系統(tǒng)”編程）將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)

15、。POE也被稱為基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)(POL, Power over LAN )或有源以太網(wǎng)( Active Ethernet)，有時(shí)也被簡稱為以太網(wǎng)供電，這是利用現(xiàn)存標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)傳輸電纜的同時(shí)傳送數(shù)據(jù)和電功率的最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并保持了與現(xiàn)存以太網(wǎng)系統(tǒng)和用戶的兼容性。Flash是存儲(chǔ)芯片的一種，通過特定的程序可以修改里面的數(shù)據(jù)。SDRAM:Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，同步是指 Memory工作需要同步時(shí)鐘，內(nèi)部的命令的發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以它為基準(zhǔn)；動(dòng)態(tài)是指存儲(chǔ)陣列需要不斷的刷新來保證數(shù)據(jù)不丟失；隨機(jī)是指數(shù)據(jù)不是線性依次存儲(chǔ)，

16、而是自由指定地址進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫。即我們常說的內(nèi)存。SDRAM從發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了四代，分別是：第一代SDR SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3 SDRAM。(顯卡上的DDR已經(jīng)發(fā)展到DDR5)。工作電壓：SDR：3.3V DDR：2.5V DDR2：1.8V DDR3：1.5V。第四章：主板元件認(rèn)識(shí)1.8V轉(zhuǎn)換芯片產(chǎn)生5V供電信號(hào)傳輸變壓器1.0V電壓轉(zhuǎn)換芯片2.5V電壓轉(zhuǎn)換芯片1.2V電壓轉(zhuǎn)換芯片3.3V電壓轉(zhuǎn)換芯片自適應(yīng)以太網(wǎng)控制芯片網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)芯片SDROM12V供電輸入接口Flash25MHz基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率CPLD編程芯片光纖驅(qū)動(dòng)芯片CPU光纖接

17、口網(wǎng)絡(luò)接口編程器控制POE板接口燒錄編程器的接口調(diào)制解調(diào)器（軟貓）復(fù)位芯片（U44、U45、U11）時(shí)鐘芯片（U48、U14）門控芯片1.5V轉(zhuǎn)換管緩沖器燈板接口88E6218 CPU88E6218是邁恩科技公司開發(fā)的、一個(gè)先進(jìn)的單芯片高性能CPU，提高了系列網(wǎng)關(guān)路由器設(shè)備的有線路由速度，提供了高水準(zhǔn)的住宅網(wǎng)關(guān)的功能和應(yīng)用程序的性能，擁有先進(jìn)的交換結(jié)構(gòu)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）的支持，集成快速以太網(wǎng)（FE）物理層，具有用于調(diào)試和調(diào)制解調(diào)器備份的UART，以及先進(jìn)的虛擬電纜測(cè)試儀電纜的診斷功能。88E6218CPU是住宅網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的理想解決方案。1、封裝： 2、內(nèi)部方框圖：3、內(nèi)部功能定義：SDRAM

18、& Flash Interface內(nèi)存和閃存接口（內(nèi)存控制器）Internal Interconnect Controller內(nèi)部互聯(lián)控制器Timers & Interrupts定時(shí)器和中斷Queue Controller隊(duì)列控制器SRAM 1 Mb Packet Buffer & MAC AddressSRAM的1M數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)和MAC地址MAC Address Look-upMAC地址查找FE PHY Port物理層端口Interface接口（端口）Data SRAM 8KB Tightly Coupled8KB的SRAM數(shù)據(jù)緊耦合Enhanced 88E6052

19、Switch with Four PriortyQoS + MACs + SRAM四開關(guān)電路4、工作原理圖：供電部分電路工作原理圖：1、3.3V供電。2、2.5V供電。3、1.5V供電。4、PLL鎖相環(huán)供電。5、CONTROL控制信號(hào)，控制Q1產(chǎn)生VCC1.5V。內(nèi)存端口電路工作原理圖。下圖為端口接口電路工作原理圖。74LVC245緩沖器74LVC245是一個(gè)三態(tài)門的緩沖器，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。1、內(nèi)部方框圖：2、工作原理圖：第五章：供電框架圖5V由U25（1117）低壓差三端穩(wěn)壓器將12V電壓轉(zhuǎn)換而來。VCC3.3由電壓轉(zhuǎn)換芯片U1（HM03145）產(chǎn)生。VCC2.5由電壓轉(zhuǎn)換芯片U9 (HM03145)