華為,思科二層三層四層交換機原理及識別

1、華為，思科二層三層四層交換機原理及識別2006-07-19 21:25二層交換技術(shù)是發(fā)展比較成熟，二層交換機屬數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，可以識別數(shù)據(jù)包 中的MAC地址信息，根據(jù)MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些MAC地址與對應(yīng)的端口記 錄在自己內(nèi)部的一個地址表中。具體的工作流程如下：（1）當(dāng)交換機從某個端口收到一個數(shù)據(jù)包，它先讀取包頭中的源MAC地址，這 樣它就知道源MAC地址的機器是連在哪個端口上的；（2）再去讀取包頭中的目的MAC地址，并在地址表中查找相應(yīng)的端口；（3）如表中有與這目的MAC地址對應(yīng)的端口，把數(shù)據(jù)包直接復(fù)制到這端口上；（4）如表中找不到相應(yīng)的端口則把數(shù)據(jù)包廣播到所有端口上，當(dāng)目的機器對源

2、機器回應(yīng)時，交換機又可以學(xué)習(xí)一目的MAC地址與哪個端口對應(yīng)，在下次傳送數(shù) 據(jù)時就不再需要對所有端口進(jìn)行廣播了。不斷的循環(huán)這個過程，對于全網(wǎng)的MAC地址信息都可以學(xué)習(xí)到，二層交換機 就是這樣建立和維護(hù)它自己的地址表。從二層交換機的工作原理可以推知以下三點：（1）由于交換機對多數(shù)端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行同時交換，這就要求具有很寬的交換總 線帶寬，如果二層交換機有N個端口，每個端口的帶寬是M，交換機總線帶寬超 過NXM，那么這交換機就可以實現(xiàn)線速交換；（2）學(xué)習(xí)端口連接的機器的MAC地址，寫入地址表，地址表的大?。ㄒ话銉煞N 表示方式：一為BEFFER RAM，一為MAC表項數(shù)值），地址表大小影響交換機的 接入

3、容量；（3）還有一個就是二層交換機一般都含有專門用于處理數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的ASIC（Application specific Integrated Circuit）芯片，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度可以做到 非常快。由于各個廠家采用ASIC不同，直接影響產(chǎn)品性能。以上三點也是評判二三層交換機性能優(yōu)劣的主要技術(shù)參數(shù)，這一點請大家在 考慮設(shè)備選型時注意比較。（二）路由技術(shù)路由器工作在osi模型的第三層-網(wǎng)絡(luò)層*作，其工作模式與二層交換相 似，但路由器工作在第三層，這個區(qū)別決定了路由和交換在傳遞包時使用不同的 控制信息，實現(xiàn)功能的方式就不同。工作原理是在路由器的內(nèi)部也有一個表，這 個表所標(biāo)示的是如果要去某一個地方，下一步

4、應(yīng)該向那里走，如果能從路由表中 找到數(shù)據(jù)包下一步往那里走，把鏈路層信息加上轉(zhuǎn)發(fā)出去；如果不能知道下一步 走向那里，則將此包丟棄，然后返回一個信息交給源地址。路由技術(shù)實質(zhì)上來說不過兩種功能：決定最優(yōu)路由和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。路由表中 寫入各種信息，由路由算法計算出到達(dá)目的地址的最佳路徑，然后由相對簡單直 接的轉(zhuǎn)發(fā)機制發(fā)送數(shù)據(jù)包。接受數(shù)據(jù)的下一臺路由器依照相同的工作方式繼續(xù)轉(zhuǎn) 發(fā)，依次類推，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)目的路由器。而路由表的維護(hù)，也有兩種不同的方式。一種是路由信息的更新，將部分或 者全部的路由信息公布出去，路由器通過互相學(xué)習(xí)路由信息，就掌握了全網(wǎng)的拓 撲結(jié)構(gòu)，這一類的路由協(xié)議稱為距離矢量路由協(xié)議；另一種

5、是路由器將自己的鏈 路狀態(tài)信息進(jìn)行廣播，通過互相學(xué)習(xí)掌握全網(wǎng)的路由信息，進(jìn)而計算出最佳的轉(zhuǎn) 發(fā)路徑，這類路由協(xié)議稱為鏈路狀態(tài)路由協(xié)議。由于路由器需要做大量的路徑計算工作，一般處理器的工作能力直接決定其 性能的優(yōu)劣。當(dāng)然這一判斷還是對中低端路由器而言，因為高端路由器往往采用 分布式處理系統(tǒng)體系設(shè)計。（三）三層交換技術(shù)近年來的對三層技術(shù)的宣傳，耳朵都能起繭子，到處都在喊三層技術(shù)，有人 說這是個非常新的技術(shù)，也有人說，三層交換嘛，不就是路由器和二層交換機的 堆疊，也沒有什么新的玩意，事實果真如此嗎？下面先來通過一個簡單的網(wǎng)絡(luò)來 看看三層交換機的工作過程。組網(wǎng)比較簡單使用IP的設(shè)備A三層交換機使用ip

6、的設(shè)備b比如A要給B發(fā)送數(shù)據(jù)，已知目的IP，那么A就用子網(wǎng)掩碼取得網(wǎng)絡(luò)地址， 判斷目的IP是否與自己在同一網(wǎng)段。如果在同一網(wǎng)段，但不知道轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)所需的MAC地址，A就發(fā)送一個ARP請 求，B返回其MAC地址，A用此MAC封裝數(shù)據(jù)包并發(fā)送給交換機，交換機起用二 層交換模塊，查找MAC地址表，將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口。如果目的IP地址顯示不是同一網(wǎng)段的，那么A要實現(xiàn)和B的通訊，在流緩 存條目中沒有對應(yīng)MAC地址條目，就將第一個正常數(shù)據(jù)包發(fā)送向一個缺省網(wǎng)關(guān)， 這個缺省網(wǎng)關(guān)一般在*作系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)好，對應(yīng)第三層路由模塊，所以可見對于 不是同一子網(wǎng)的數(shù)據(jù)，最先在MAC表中放的是缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址；然后就

7、由三 層模塊接收到此數(shù)據(jù)包，查詢路由表以確定到達(dá)B的路由，將構(gòu)造一個新的幀頭， 其中以缺省網(wǎng)關(guān)的MAC地址為源MAC地址，以主機B的MAC地址為目的MAC地址。 通過一定的識別觸發(fā)機制，確立主機A與B的MAC地址及轉(zhuǎn)發(fā)端口的對應(yīng)關(guān) 系，并記錄進(jìn)流緩存條目表，以后的A到B的數(shù)據(jù)，就直接交由二層交換模塊完 成。這就通常所說的一次路由多次轉(zhuǎn)發(fā)。以上就是三層交換機工作過程的簡單概括，可以看出三層交換的特點： 由硬件結(jié)合實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)。這就不是簡單的二層交換機和路由器的疊加，三層路由模塊直接疊加在二層 交換的高速背板總線上，突破了傳統(tǒng)路由器的接口速率限制，速率可達(dá)幾十 Gbit/s。算上背板帶寬，這

8、些是三層交換機性能的兩個重要參數(shù)。簡潔的路由軟件使路由過程簡化。大部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，除了必要的路由選擇交由路由軟件處理，都是又二層模 塊高速轉(zhuǎn)發(fā)，路由軟件大多都是經(jīng)過處理的高效優(yōu)化軟件，并不是簡單照搬路由 器中的軟件。結(jié)論二層交換機用于小型的局域網(wǎng)絡(luò)。這個就不用多言了，在小型局域網(wǎng)中，廣 播包影響不大，二層交換機的快速交換功能、多個接入端口和低謙價格為小型網(wǎng) 絡(luò)用戶提供了很完善的解決方案。路由器的優(yōu)點在于接口類型豐富，支持的三層功能強大，路由能力強大，適 合用于大型的網(wǎng)絡(luò)間的路由，它的優(yōu)勢在于選擇最佳路由，負(fù)荷分擔(dān)，鏈路備份 及和其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行路由信息的交換等等路由器所具有功能。三層交換機的最重要

9、的功能是加快大型局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)發(fā)，加 入路由功能也是為這個目的服務(wù)的。如果把大型網(wǎng)絡(luò)按照部門，地域等等因素劃 分成一個個小局域網(wǎng)，這將導(dǎo)致大量的網(wǎng)際互訪，單純的使用二層交換機不能實 現(xiàn)網(wǎng)際互訪；如單純的使用路由器，由于接口數(shù)量有限和路由轉(zhuǎn)發(fā)速度慢，將限 制網(wǎng)絡(luò)的速度和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，采用具有路由功能的快速轉(zhuǎn)發(fā)的三層交換機就成為首 選。一般來說，在內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量大，要求快速轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)中，如全部由三層 交換機來做這個工作，會造成三層交換機負(fù)擔(dān)過重，響應(yīng)速度受影響，將網(wǎng)間的 路由交由路由器去完成，充分發(fā)揮不同設(shè)備的優(yōu)點，不失為一種好的組網(wǎng)策略， 當(dāng)然，前提是客戶的腰包很鼓，不然就退而求其次，

10、讓三層交換機也兼為網(wǎng)際互 連。第四層交換的一個簡單定義是：它是一種功能，它決定傳輸不僅僅依據(jù)MAC 地址（第二層網(wǎng)橋）或源/目標(biāo)IP地址（第三層路由）,而且依據(jù)TCP/UDP（第四層） 應(yīng)用端口號。第四層交換功能就象是虛IP，指向物理服務(wù)器。它傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)服 從的協(xié)議多種多樣，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協(xié)議。這些業(yè)務(wù)在物理 服務(wù)器基礎(chǔ)上，需要復(fù)雜的載量平衡算法。在IP世界，業(yè)務(wù)類型由終端TCP或 UDP端口地址來決定，在第四層交換中的應(yīng)用區(qū)間則由源端和終端IP地址、TCP 和UDP端口共同決定。在第四層交換中為每個供搜尋使用的服務(wù)器組設(shè)立虛IP地址（VIP），每組 服務(wù)器支持

11、某種應(yīng)用。在域名服務(wù)器（DNS）中存儲的每個應(yīng)用服務(wù)器地址是VIP， 而不是真實的服務(wù)器地址。當(dāng)某用戶申請應(yīng)用時，一個帶有目標(biāo)服務(wù)器組的VIP連接請求（例如一個 TCP SYN包）發(fā)給服務(wù)器交換機。服務(wù)器交換機在組中選取最好的服務(wù)器，將終 端地址中的VIP用實際服務(wù)器的IP取代，并將連接請求傳給服務(wù)器。這樣，同 一區(qū)間所有的包由服務(wù)器交換機進(jìn)行映射，在用戶和同一服務(wù)器間進(jìn)行傳輸。華為交換機302620125012看第2位是04的說明它是2層交換機3550看第2位是59的說明它是3層交換機LI(Lite software Image)表示設(shè)備為弱特性版本。SI (Standard softwar

12、e Image)表示設(shè)備為標(biāo)準(zhǔn)版本，包含基礎(chǔ)特性。EI(Enhanced software Image)表示設(shè)備為增強版本，包含某些高級特性。HI(Hyper software Image)表示設(shè)備為高級版本，包含某些更高級特性Z，表示沒有上行接口；(新產(chǎn)品不允許此位)G，表示上行GBIC接口；P，表示上行SFP接口；T，表示上行RJ45接口；V，表示上行VDSL接口；W，表示上行可配置WAN接口；C，表示上行接口可選配；M，表示上行接口為多模光口；S，表示上行接口為單模光口；F，表示下行接口為模板板，可插光接口板或電接口板。主要為兼容3526F，3526EF，3552F等老產(chǎn)品的命名。當(dāng)同時

13、存在時，表示上行接口為多種接口類型復(fù)合注：Combo端口不在命名中顯示。思科交換機Cisco 的交換機產(chǎn)品以Catalyst”為商標(biāo)，包含 1900、2800、2900、3500、4000、 5000、5500、6000、8500等十多個系列。總的來說，這些交換機可以分為兩類:一類是固定配置交換機，包括3500及以下的大部分型號，比如1924是24 口 10M 以太交換機，帶兩個100M上行端口。除了有限的軟件升級之外，這些交換機不 能擴(kuò)展；另一類是模塊化交換機，主要指4000及以上的機型，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò) 需求，選擇不同數(shù)目和型號的接口板、電源模塊及相應(yīng)的軟件。選擇設(shè)備時，許多人對長長

14、的產(chǎn)品型號十分頭疼。其實，Cisco對產(chǎn)品的命 名有一定之規(guī)。就Catalyst交換機來說，產(chǎn)品命名的格式如下：Catalyst NNXX -C -M -A/-EN其中，NN是交換機的系列號，XX對于固定配置的交換機來說是端口數(shù)，對 于模塊化交換機來說是插槽數(shù)，有-C標(biāo)志表明帶光纖接口，-M表示模塊化，-A和-EN分別是指交換機軟件是標(biāo)準(zhǔn)板或企業(yè)版。二、產(chǎn)品介紹目前，網(wǎng)絡(luò)集成項目中常見的Cisco交換機有以下幾個系列，1900/2900系 列、3500系列、6500系列。他們分別使用在網(wǎng)絡(luò)的低端、中端和高端。下面分 別介紹一下這幾個系列的產(chǎn)品：1、低端產(chǎn)品先說一下低端的產(chǎn)品，1900和2900

15、是低端產(chǎn)品的典型。其實在低端交換機 市場上，Cisco并不占特別的優(yōu)勢，因為3Com、Dlink等公司的產(chǎn)品具有更好的 性能價格比。1900交換機適用于網(wǎng)絡(luò)末端的桌面計算機接入，是一款典型的低端產(chǎn)品。 它提供12或24個10M端口及2個100M端口，其中100M端口支持全雙工通訊， 可提供高達(dá)200Mbps的端口帶寬。機器的背板帶寬是320Mbps。帶企業(yè)版軟件的1900還支持VLAN和ISL Trunking，最多4個VLAN，但一 般情況下，低端的產(chǎn)品對這項功能的要求不多。某些型號的1900帶100BaseFX光纖接口。如C1912C、C1924C帶一個百兆 Tx 口和一個百兆Fx 口，C

16、1924F帶兩個100BaseFX接口。1900系列的主要型號 如下：C1912： 12 口 10BaseTx， 2 口 100BaseTx， 1 個 AUI 口C1912C： 12 口 10BaseTx，1 口 100BaseTx，1 個 AUI 口，1 個 100BaseFx 口C1924： 24 口 10BaseTx，2 口 100BaseTx，1 個 AUI 口C1924C： 24 口 10BaseTx，1 口 100BaseTx，1 個 AUI 口，1 個 100BaseFx 口C1924F： 24 口 10BaseTx，1 個 AUI 口，1 個 100BaseFx 口（19XX已

17、經(jīng)被列為思科淘汰類產(chǎn)品中，將不會出現(xiàn)在新一版本的認(rèn)證考試中）如果在你的網(wǎng)絡(luò)中，有些桌面計算機是100M的，那么2900系列可能更加適 合。與1900相比，2900最大的特點是速度增加，它的背板速度最高達(dá)3.2G，最 多24個10/100M自適應(yīng)端口，所有端口均支持全雙工通訊，使桌面接入的速度 大大提高。除了端口的速率之外，2900的其他許多性能也比1900系列有了顯著 的提高。比如，2900的MAC地址表容量是16K，可以劃分1024個VLAN，支持ISL Trunking協(xié)議等等。2900系列的產(chǎn)品線很長。其中，有些是普通10/100BaseTx交換機，如C2912、C2924等；有些是帶光

18、纖接口的，如C2924C帶兩個100BaseFx 口；有些是模塊 化的，如C2924M帶兩個擴(kuò)展槽。擴(kuò)展槽的插卡可以放置100BaseTx模塊、 100baseFx模塊，甚至可以插ATM模塊和千兆以太接口卡（GBIC）。詳細(xì)情況如下:C2912-XL： 12 口 10/100BaseTx 自適應(yīng)C2912MF-XL： 2 個擴(kuò)展槽，12 口 100BaseFXC2924-XL： 24 口 10/100BaseTX 自適應(yīng)C2924C-XL： 22 口 10/100BaseTX 自適應(yīng)，2 口 100BaseFXC2924M-XL： 2 個擴(kuò)展槽，24 口 10/100BaseTx 自適應(yīng)在29

19、00系列中，有兩款產(chǎn)品比較獨特，一是C2948G，二是C2948G-L3。2948G 的性能價格比還不錯，它使用的軟件和Catalyst 5000/5500 一樣，有48個 10/100Mbps自適應(yīng)以太網(wǎng)端口和2個千兆以太網(wǎng)端口，24G背板帶寬，帶可熱插 拔的冗余電源，有一系列容錯特征和網(wǎng)管特性。C2948G-L3在C2948G的基礎(chǔ)上 增加了三層交換的能力，最大三層數(shù)據(jù)包吞吐量可達(dá)10Mpps。不過，總的來說， 2900系列交換機一般用在網(wǎng)絡(luò)的低端，千兆和路由的能力并不是很重要，所以 兩款2948在實際項目中使用得不多。2、中端產(chǎn)品再來看中端產(chǎn)品，中端產(chǎn)品中3500系列使用廣泛，很有代表性

20、。C3500系列交換機的基本特性包括背板帶寬高達(dá)10Gbps，轉(zhuǎn)發(fā)速率7.5Mpps， 它支持250個VLAN，支持IEEE 802.1Q和ISL Trunking,支持CGMP網(wǎng)/千兆以太 網(wǎng)交換機，可選冗余電源等等。不過C3500的最大特性在于管理和千兆。管理特性方面，C3500實現(xiàn)了 Cisco的交換集群技術(shù)，可以將16個C3500， C2900，C1900系列的交換機互聯(lián)，并通過一個IP地址進(jìn)行管理。利用C3500內(nèi) 的Cisco Visual Switch Manager（CVSM）軟件還可以方便地通過瀏覽器對交換 機進(jìn)行設(shè)置和管理。千兆特性方面，C3500全面支持千兆接口卡（GBI

21、C）。目前GBIC有三種 1000BaseSx，適用于多模光纖，最長距離550m； 1000BaseLX/LH，多模/單模光 纖都適用，最長距離10km； 1000BaseZX適用于單模光纖，最長距離100km。C3500主要有4種型號：Catalyst 3508G XL： 8 口 GBIC 插槽Catalyst 3512 XL： 12 口 10/100M 自適應(yīng)，2 口 GBIC 插槽Catalyst 3524 XL： 24 口 10/100M 自適應(yīng)，2 口 GBIC 插槽Catalyst 3548 XL： 48 口 10/100M 自適應(yīng)，2 口 GBIC 插槽3、高端產(chǎn)品最后，介紹一下高端的產(chǎn)品。對于企業(yè)數(shù)據(jù)網(wǎng)來說，C6000系列替代了原有 的C5000系列，是最常用的產(chǎn)品。Catalyst 6000系列交換機為園區(qū)網(wǎng)提供了高性能、多層交換的解決方案， 專門為需要千兆擴(kuò)展、可用性高、多層交換的應(yīng)用環(huán)境設(shè)計，主要面向園區(qū)骨干 連接等場合。Catalyst 6000 系列是由 Catalyst 6000 和 Catalyst 6500