交換機基本知識交換機知識入門

1、交換機基本知識交換機知識入門交換機是日常生活工作中經(jīng)常用到的物品，但不少人隊交換機基本知識卻不是很了解，本文從交換機的起源、類型、應(yīng)用、交換方式等方面介紹了交換機基本知識（入門知識），希望對大家有所幫助。交換機定義什么是交換機？交換機英文名稱為Switch,也稱為交換式集線器，交換機是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)平臺的“基石”，又稱網(wǎng)絡(luò)開關(guān)它是一種基于MAC地址（網(wǎng)卡的硬件標(biāo)志）識別，能夠在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。其工作原理可以簡單地描述為“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”四個字。因為交換機支持“全雙工”模式，所以B在接收A發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，還可以向A或其他的計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。如果在MAC地址中沒有B的地址信息，那么交換機可以通

2、過“MAC地址學(xué)習(xí)”功能將連接到自身的B計算機MAC地址記住，形成一個節(jié)點與MAC地址的對應(yīng)表。交換和交換機最早起源于電話通訊系統(tǒng)（PSTN），我們現(xiàn)在還能在老電影中看到這樣的場面：首長（主叫用戶）拿起話筒來一陣猛搖，局端是一排插滿線頭的機器，戴著耳麥的話務(wù)小姐接到連接要求后，把線頭插在相應(yīng)的出口，為兩個用戶端建立起連接，直到通話結(jié)束。這個過程就是通過人工方式建立起來的交換。當(dāng)然現(xiàn)在我們早已普及了程控交換機，交換的過程都是自動完成。交換機的類型交換機類型的了解是交換機的基本知識，必須掌握。交換機有多種分類方式：從網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍劃分交換機可以分為以下兩類：廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換機根據(jù)傳輸介質(zhì)和傳

3、輸速度分：以太網(wǎng)交換機、快速以太網(wǎng)交換機、千兆以太網(wǎng)交換機、10千兆以太網(wǎng)交換機、ATM交換機、FDDI交換機和令牌環(huán)交換機。根據(jù)交換機應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層次劃分企業(yè)級交換機、校園網(wǎng)交換機、部門級交換機和工作組交換機、桌機型交換機。根據(jù)交換機端口結(jié)構(gòu)劃分固定端口交換機和模塊化交換機。根據(jù)工作協(xié)議層劃分第二層交換機、第三層交換機和第四層交換機根據(jù)是否支持網(wǎng)管功能劃分網(wǎng)管型交換機和非網(wǎng)管理型交換機交換機的應(yīng)用作為局域網(wǎng)的主要連接設(shè)備，交換機成為應(yīng)用普及最快的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之一。隨著交換技術(shù)的不斷發(fā)展，交換機的價格急劇下降，交換機的普及度進(jìn)一步增加。如果你的以太網(wǎng)絡(luò)上擁有大量的用戶、繁忙的應(yīng)用程序和各式各樣的服務(wù)器

4、，而且你還未對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)做出任何調(diào)整，那么整個網(wǎng)絡(luò)的性能可能會非常低。解決方法之一是在以太網(wǎng)上添加一個lOOMbps/lOOOMbps的交換機。如果網(wǎng)絡(luò)的利用率超過了40，并且碰撞率大于10，交換機可以幫你解決一點問題。帶有100Mbps快速以太網(wǎng)的交換機可以全雙工方式運行，可以建立起專用的200Mbps連接。不僅不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下交換機的作用各不相同，在同一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下添加新的交換機和增加現(xiàn)有交換機的交換端口對網(wǎng)絡(luò)的影響也不盡相同。充分了解和掌握網(wǎng)絡(luò)的流量模式是能否發(fā)揮交換機作用的一個非常重要的因素。因為使用交換機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)中的某臺交換機由于安裝位置設(shè)

5、置不當(dāng)，幾乎需要轉(zhuǎn)發(fā)接收到的所有數(shù)據(jù)包的話，交換機就無法發(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。除安裝位置之外，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的話，同樣也可能起到負(fù)面影響。受數(shù)據(jù)包的處理時間、交換機的緩沖區(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要比交換機更為理想。因此，我們不能一概認(rèn)為交換機就比HUB有優(yōu)勢，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，使用HUB更能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有資源。Cisco/H3C王達(dá)第著/匡內(nèi)箱一本郭交sm大型配與it理歩冊幸曲1&占步電取.雷眸.累心啦了曰乂口和圭誌品出卻4

6、1的卷土拳竝主濁理列M號旳賦嘶（逼萬怎，jLRKa5TflpjaKHf：jgjo._O深入技術(shù)BE理通用配方法與塚合阿常啊完轟結(jié)合屮中腫曠耐齊!P謝了惠*曲相斬桿1卜切I*打密閘1,n孚謨n卻刊翊如徳刪曲use殆令迎繪功建的垃如注畫配置M理蜩和站的倔書檔一哥曲閔*!和I*.通甲啊此眄加Lfctw箱*u|取財出搖餐hil處ii則薈J關(guān)i勺或舌厲禺門月阿交換機的交換方式交換機的交換方式是交換機的入門知識。交換機有3種交換方式：直通式（CutThrough）直通式的交換機可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內(nèi)部的動

7、態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口，實現(xiàn)交換功能。由于不需要存儲，延遲非常小、交換非?？?，這是它的優(yōu)點。它的缺點是，因為數(shù)據(jù)包內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力。由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且容易丟包。存儲轉(zhuǎn)發(fā)（StoreForward）存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式是計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方式。它把輸入端口的數(shù)據(jù)包先存儲起來，然后進(jìn)行CRC（循環(huán)冗余碼校驗）檢查，在對錯誤包處理后才取出數(shù)據(jù)包的目的地址,通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包。正因如此，交換機存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時

8、延時大，這是它的不足，但是它可以對進(jìn)入交換機的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯誤檢測，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作。3碎片隔離（FragmentFree）這是介于前兩者之間的一種解決方案。交換機檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64個字節(jié)，如果小于64字節(jié)，說明是假包，則丟棄該包；如果大于64字節(jié)，則發(fā)送該包。這種方式也不提供數(shù)據(jù)校驗。它的數(shù)據(jù)處理速度比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快，但比直通式慢。交換機功能交換機的功能可能大家都非常熟悉了，是最基本的交換機知識。交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯誤校驗、幀序列以及流控、VLAN、鏈路匯聚、防火墻等功能。交換

9、機除了能夠連接同種類型的網(wǎng)絡(luò)之外，還可以在不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間起到互連作用。一般來說，交換機的每個端口都用來連接一個獨立的網(wǎng)段，但是有時為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網(wǎng)絡(luò)計算機直接連接到交換機的端口上。這樣，網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵服務(wù)器和重要用戶就擁有更快的接入速度，支持更大的信息流量。交換機相關(guān)術(shù)語交換機交換機是用來實現(xiàn)交換式網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，在ISO的OSI模型中，它是位于第二層一一數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，能對幀進(jìn)行操作，是一種智能型設(shè)備。IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3u快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn).IEEE802.3ab千兆以太網(wǎng)（非屏蔽雙絞線）標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3z千兆以太網(wǎng)（光纖、銅纜）標(biāo)準(zhǔn)

10、IEEE802.3x流量控制標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1X基于端口的訪問控制標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1qVLAN標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1p流量優(yōu)先權(quán)控制標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1d生成樹協(xié)議11.數(shù)據(jù)鏈路層位于ISO/OSI參考模型第二層，負(fù)責(zé)在節(jié)點間的線路上通過檢測、流量控制和重發(fā)等一系列手段無差錯的傳送一幀為單位的數(shù)據(jù)，使得從它的上一層（網(wǎng)絡(luò)層）看起來是一條無差錯的鏈路。12.全、半雙工在網(wǎng)絡(luò)中，全雙工是指接收與發(fā)送采用兩個相互獨立的通道，可同時進(jìn)行，互不干擾。而半雙工則是接收與發(fā)送共用一個通道，同一時刻只能發(fā)送或只能接收，所以半雙工可能會產(chǎn)生沖突。我們所說的交換機是個全雙工設(shè)備，而集線器是半雙工設(shè)備。1

11、3.MAC地址MAC地址就是在媒體接入層使用的地址，通俗點說就是網(wǎng)卡（局域網(wǎng)節(jié)點）的物理地址。在網(wǎng)絡(luò)底層的物理傳輸過程中，是通過物理地址來識別主機（局域網(wǎng)節(jié)點）的，它一般也是全球唯一的?，F(xiàn)在的MAC地址一般都采用6字節(jié)48位。IP地址IP地址就是給每個連接在Internet上的主機分配的一個32bit地址。通過IP地址就可以訪問到每一臺主機。自適應(yīng)/自協(xié)商（Auto-Negotiation）Auto-Negotiation標(biāo)準(zhǔn)使交換器按照以下順序適應(yīng)工作速率和工作模式：00M全雙工，100M半雙工，10M全雙工，10M半雙工。全雙工流量控制遵循IEEE802.3x標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備利

12、用預(yù)定義的Pause幀進(jìn)行流控。半雙工流量控制（背壓技術(shù)Backpressure）基于IEEE802.3x標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)處理器發(fā)現(xiàn)緩沖器將要填滿時，就向源發(fā)站發(fā)出一個假沖突信號，使之延遲一個隨機時間，然后繼續(xù)發(fā)送。能夠緩解和消除擁塞。線速交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的理論最大值。廣播風(fēng)暴控制網(wǎng)絡(luò)上的廣播幀（由于被轉(zhuǎn)發(fā)）數(shù)量急劇增加而影響正常的網(wǎng)絡(luò)通訊的反?，F(xiàn)象，廣播風(fēng)暴會占用相當(dāng)客觀的網(wǎng)絡(luò)帶寬，造成整個網(wǎng)絡(luò)無法正常工作。廣播風(fēng)暴控制是允許端口對網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)的廣播風(fēng)暴進(jìn)行過濾。開啟廣播風(fēng)暴控制后，當(dāng)端口收到的廣播幀累計到預(yù)定門限值時，端口將自動丟棄收到的廣播幀。當(dāng)未啟用該功能或廣播幀未累計到門限時，廣播幀將被正常廣播

13、到交換機的其它端口。TRUNK（端口匯聚）通常被用于將多個端口聚合在一起，從而形成一個高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸通道。交換機把聚集在一起的所有端口看作一個邏輯端口。VLAN（VirtualLocalAreaNetwork虛擬局域網(wǎng)）是由一組終端工作站組成的廣播域，處于同一VLAN的主機（交換機端口）才能互相通信,它不需要考慮具體布線結(jié)構(gòu)就可以建立邏輯工作組。配置靈活，增加系統(tǒng)的安全性。PortVLAN基于端口的VLAN，處于同一VLAN端口之間才能相互通信。TagVLAN基于IEEE802.1Q，用VID來劃分不同的VLAN。VID（VLANID）VLAN的標(biāo)識符，用于表示某個TagVLAN。MTUVL

14、AN在交換機的VLAN設(shè)置時，將每個用戶所占用的端口與上行端口劃分為一個單獨的VLAN。MAC地址老化時間交換機中各端口具有自動學(xué)習(xí)地址的功能，通過端口發(fā)送和接收的幀的源地址（源MAC地址、交換機端口號）將存儲到地址表中。老化時間是一個影響交換機學(xué)習(xí)進(jìn)程的參數(shù)。從一個地址記錄加入地址表以后開始計時，如果在老化時間內(nèi)各端口未收到源地址為該MAC地址的幀，那么，這些地址將從動態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)地址表（由源MAC地址、目的MAC地址和它們相對應(yīng)的交換機的端口號）中被刪除。靜態(tài)MAC地址表不受地址老化時間影響。靜態(tài)地址表靜態(tài)MAC地址區(qū)別與一般的由學(xué)習(xí)得到的動態(tài)MAC地址。靜態(tài)地址一旦被加入，該地址在刪除之前將一

15、直有效，不受最大老化時間的限制。靜態(tài)地址表記錄了端口的靜態(tài)地址。靜態(tài)地址表中一個MAC地址對應(yīng)一個端口，如果設(shè)置，則所有發(fā)給這個地址的數(shù)據(jù)只會轉(zhuǎn)發(fā)給該端口。也成為MAC地址綁定。SNMP簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SimpleNetworkManagementProtocol，簡寫為SNMP）是OSI第7層（應(yīng)用層）的協(xié)議，用于遠(yuǎn)程監(jiān)視和配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備oSNMP使得網(wǎng)管工作站能夠讀取并修改網(wǎng)關(guān)、路由器、交換機，以及其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的設(shè)置值。IGMP（InternetGroupManagementProtocol）IP通過使用交換機、組播路由器、支持IGMP的主機來管理組播通信。一組主機、路由器（或交換機）與屬

16、于同一個組播組的成員交流組播數(shù)據(jù)流。并且在這個組的所有設(shè)備使用同一個組播組地址。IGMPSnooping技術(shù)針對視頻點播等應(yīng)用，大幅提高網(wǎng)絡(luò)利用率。在網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)為各種各樣的多媒體應(yīng)用進(jìn)行IP組播通信時，您可以通過在交換機每個端口上設(shè)置IGMP來減少不必要的帶寬使用。IEEE802.1D/STPIEEE802.1D生成樹協(xié)議（SpanningTreeProtocol）檢測到網(wǎng)絡(luò)上存在環(huán)路時，自動斷開環(huán)路連接。當(dāng)交換機間存在多條連接時，將只啟動最主要的一條連接，而將其他連接都阻塞掉，將這些連接變?yōu)閭溆眠B接。當(dāng)主連接出現(xiàn)問題時，生成樹協(xié)議將自動起用備用連接接替主連接的工作，不需要任何人工干預(yù)。IEE

17、E802.1X認(rèn)證協(xié)議基于端口的訪問控制協(xié)議（PortBaseNetworkAccessControlProtocol）。該協(xié)議體系結(jié)構(gòu)分為三部分：客戶端、認(rèn)證系統(tǒng)、認(rèn)證服務(wù)器。我司網(wǎng)管型交換機內(nèi)置802.1X認(rèn)證系統(tǒng)和RADIUS客戶端，為用戶提供先進(jìn)的計費方案。32包轉(zhuǎn)發(fā)率是指交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度，單位一般為pps（包每秒），一般交換機的包轉(zhuǎn)發(fā)率在幾十kpps到幾百kpps不等，包轉(zhuǎn)發(fā)率越大網(wǎng)速越快。全雙工與半雙工以及端口不同傳輸速率的包轉(zhuǎn)發(fā)率都是不同的。背板帶寬是指交換機接口處理器和數(shù)據(jù)總線之間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量，背板帶寬越寬越好，它是衡量交換機數(shù)據(jù)處理能力的關(guān)鍵指標(biāo)之一。目前，一般5口和8口桌面交換機的背板帶寬在1Gbps3.2Gbps之間，專業(yè)交換機的背板帶寬更高，比如一般的千兆交換機背板帶寬可以