《交换机基础知识》PPT课件

交 换 机 基 础 知 识 网 络 建 设 与 管 理 本 章 内 容 交 换 机 概 述 交 换 机 的 分 类 与 性 能 指 标 交 换 机 的 接 口 与 连 接 方 式 虚 拟 局 域 网 与 多 层 交 换 交 换 机 产 品 简 介 2.1 交 换 机 概 述 交 换 机 ， 英 文 名 称 为Switch， 也 称 为 交 换 式集 线 器 ， 它 是 一 种 基 于MAC地 址 (网 卡 的 硬 件 地址 )识 别 ， 能 够 在 通 信 系统 中 完 成 信 息 交 换 功 能的 设 备 。 2.1.1 交 换 机 简 介交 换 机 的 工 作 特 点 ： 拥 有 一 条 很 高 带 宽 的 背 板 总 线 和 内 部 交 换 矩 阵 所 有 的 端 口 都 挂 接 在 这 条 背 板 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 的 MAC地 址 的 网 卡 （ NIC） 挂 接 在 哪 个 端口 上 ， 通 过 内 部 交 换 矩 阵 迅 速 将 数 据 包 传 送 到 目 的 端 口 目 的 MAC若 不 存 在 才 广 播 到 所 有 的 端 口 ， 接 收 端 口 回 应后 交 换 机 会 “ 学 习 ” 新 的 地 址 ， 并 把 它 添 加 入 内 部 MAC地 址 表 中 。 2.1.2 交 换 机 的 交 换 模 式概 念 ： 交 换 机 将 数 据 从 一 个 端 口 转 发 至 到 另 一 个 端 口 的 处 理方 式 称 为 交 换 模 式 。 类 型 ： 存 储 转 发 （ Store and Forward ）直 通 交 换 （ CutThrough ）碎 片 丢 弃 （ Fragmentfree） 2.1 交 换 机 概 述 存 储 转 发 (Store and Forward)特 点 ： 交 换 机 接 收 到 数 据 包 后 ， 首 先 将 数 据 包 存 储 到 缓 冲器 中 ， 进 行 CRC循 环 冗 余 校 验 ,如 果 这 个 数 据 包 有CRC错 误 ， 则 该 包 将 被 丢 弃 ； 如 果 数 据 包 完 整 ， 交换 机 查 询 地 址 映 射 表 将 其 转 发 至 相 应 的 端 口 。优 点 ： 没 有 残 缺 数 据 包 转 发 ， 可 减 少 潜 在 的 不 必 要 的 数 据转 发缺 点 ： 转 发 速 率 比 直 接 转 发 方 式 慢 。适 用 环 境 ： 存 储 转 发 技 术 适 用 于 普 通 链 路 质 量 或 质 量 较 为恶 劣 的 网 络 环 境 ， 这 种 方 式 要 对 数 据 包 进 行 处 理 ，所 以 ， 延 迟 和 帧 的 大 小 有 关 。2.1.2 交 换 机 的 交 换 模 式 直 通 交 换 (CutThrough)特 点 ： 交 换 机 只 读 出 数 据 帧 的 前 6个 字 节 ， 即 通 过 地 址 映射 表 中 查 找 目 标 地 址 ， 将 数 据 帧 传 送 到 相 应 的 端口 上 。 直 通 交 换 能 够 实 现 较 少 的 延 迟 ， 因 为 在 数据 帧 的 目 的 地 址 被 读 出 ， 确 定 了 转 发 端 口 后 马 上开 始 转 发 这 个 数 据 帧 。优 点 ： 转 发 速 率 快 、 减 少 延 时 和 提 高 整 体 吞 吐 率缺 点 ： 会 给 整 个 交 换 网 络 带 来 许 多 垃 圾 通 信 包适 用 环 境 ： 网 络 链 路 质 量 较 好 、 错 误 数 据 包 较 少 的 网 络环 境 ， 延 迟 时 间 跟 帧 的 大 小 无 关 。2.1.2 交 换 机 的 交 换 模 式 碎 片 丢 弃 （ Fragmentfree）特 点 ： 这 是 介 于 前 两 者 之 间 的 一 种 解 决 方 案 。 它 检 查 数 据包 的 长 度 是 否 够 64个 字 节 ， 如 果 小 于 64字 节 ， 说 明是 假 包 ， 则 丢 弃 该 包 ； 如 果 大 于 等 于 64字 节 ， 则 发送 该 包 。 优 点 ： 数 据 处 理 速 度 比 存 储 转 发 方 式 快缺 点 ： 比 直 通 式 慢适 用 环 境 ： 一 般 的 通 讯 链 路2.1.2 交 换 机 的 交 换 模 式 2.1.3 交 换 机 与 网 桥 的 主 要 区 别(1)延 迟 小 。 交 换 机 通 过 硬 件 实 现 ， 而 网 桥 通 过 软 件 实 现 。 网桥 是 通 过 运 行 于 计 算 机 系 统 上 的 桥 接 协 议 实 现 ； 交 换 机 使 用了 专 用 集 成 电 路 （ Application-Specific-Integrated Circuit， ASIC)， 大 大 提 高 了 网 络 转 发 速 度 。(2)端 口 多 。 交 换 机 得 端 口 密 度 远 大 于 网 桥 。(3)功 能 强 大 。 交 换 机 除 了 转 发 /过 滤 的 功 能 ， 还 有 诸 多 管 理功 能 ， 如 网 络 管 理 协 议 的 支 持 、 虚 拟 局 域 网 的 划 分 等 。 （ 1） 在 OSI/RM网 络 体 系 结 构 中 的 工 作 层 次 不 同 集 线 器 工 作 在 物 理 层 ， 而 交 换 机 工 作 在 数 据 链 路 层 。 更 高 级 的 交换 机 可 以 工 作 在 第 三 层 （ 网 络 层 ） 、 第 四 层 （ 传 输 层 ） 或 更 高 层 。（ 2） 数 据 传 输 方 式 不 同 集 线 器 的 数 据 传 输 方 式 是 广 播 （ broadcast） 方 式 ， 即 所 有 端 口处 在 一 个 冲 突 域 中 ； 而 交 换 机 的 数 据 传 输 一 般 只 发 生 在 源 端 口 和 目 的端 口 之 间 ， 即 交 换 机 的 每 个 端 口 处 在 不 同 的 冲 突 域 。（ 3） 带 宽 占 用 方 式 不 同 集 线 器 所 有 端 口 共 享 集 线 器 的 总 带 宽 ， 而 交 换 机 的 每 个 端 口 都 具有 自 己 独 立 的 带 宽 。（ 4） 传 输 模 式 不 同 集 线 器 采 用 半 双 工 方 式 进 行 数 据 传 输 ； 交 换 机 采 用 全 双 工 方 式 来传 输 数 据 。2.1.3 交 换 机 与 集 线 器 的 主 要 区 别 Hub冲 突 域 Switch冲 突 域 1 冲 突 域 2 2.1.3 交 换 机 与 集 线 器 （ HUB） 的 主 要 区 别总 结 ： 交 换 机 与 集 线 器 有 着 本 质 的 不 同 ， 无 论 在 工作 层 次 、 通 讯 方 式 、 传 输 速 度 和 可 管 理 性 上 ， 都都 存 在 明 显 的 差 别 ， 交 换 机 与 集 线 器 相 比 具 有 无与 伦 比 的 优 势 。 目 前 ， 交 换 机 已 经 成 为 组 网 中 的普 遍 使 用 的 网 络 连 接 设 备 ， 而 集 线 器 已 经 逐 渐 在退 出 历 史 舞 台 。 2.2 交 换 机 的 分 类 与 性 能 指 标 2.2.1 交 换 机 的 分 类从 应 用 区 域 划 分 ： 广 域 网 交 换 机 和 局 域 网 交 换 机 广 域 网 交 换 机 : 主 要 应 用 于 电 信 领 域 ， 提 供 通 信 基 础 平 台 。 局 域 网 交 换 机 则 : 应 用 于 局 域 网 络 ， 用 于 连 接 终 端 设 备 ，如 PC机 及 网 络 打 印 机 等 。 注 意 ： 我 们 重 点 学 习 的 是 局 域 网 交 换 机 。 2.2.1 交 换 机 的 分 类按 组 建 园 区 网 的 网 络 拓 扑 结 构 层 次 ， 可 划 分 为 ： 接 入 层 交 换机 、 汇 聚 层 交 换 机 和 核 心 层 交 换 机 。 核 心 层 交 换 机 : 一 般 采 用 机 箱 式 模 块 化 设 计 ， 机 箱 中 可 承 载管 理 模 块 、 光 端 口 模 块 、 高 速 电 口 模 块 、 电 源 等 ， 具 有 很 高 的背 板 容 量 ； 汇 聚 层 交 换 机 : 可 以 是 机 箱 式 模 块 化 交 换 机 ， 也 可 以 是 固 定配 置 的 交 换 机 ， 具 有 较 高 的 接 入 能 力 和 带 宽 ， 一 般 会 包 含 光 端口 、 高 速 电 口 等 端 口 ； 接 入 层 交 换 机 : 一 般 是 固 定 配 置 的 交 换 机 ， 端 口 密 度 较 大 ，具 有 较 高 的 接 入 能 力 ， 以 10/100M端 口 为 主 ， 以 固 定 端 口 或 扩 展槽 方 式 提 供 1000Mbps的 上 联 端 口 。 根 据 传 输 介 质 、 传 输 速 度 以 及 发 展 历 史 上 看 ， 局 域 网交 换 机 有 这 样 一 些 类 型 ： 以 太 网 交 换 机 快 速 以 太 网 交 换 机 千 兆 以 太 网 交 换 机 万 兆 以 太 网 交 换 机 FDDI交 换 机 ATM交 换 机 令 牌 环 交 换 机 2.2.1 交 换 机 的 分 类 根 据 架 构 特 点 ， 人 们 还 将 局 域 网 交 换 机 分 为 机 架 式 带 扩 展 槽 固 定 配 置 式 不 带 扩 展 槽 固 定 配 置 式 2.2.1 交 换 机 的 分 类 按 照 OSI的 七 层 网 络 模 型 ， 交 换 机 又 可 以 分 为 ： 第 二 层 交 换 机 第 三 层 交 换 机 第 四 层 交 换 机 第 七 层 交 换 机 基 于 MAC地 址 工 作 的 第 二 层 交 换 机 最 为 普 遍 ， 用 于 网 络接 入 层 和 汇 聚 层 。 基 于 IP地 址 和 协 议 进 行 交 换 的 第 三 层 交 换机 应 用 于 网 络 的 核 心 层 ， 也 少 量 应 用 于 汇 聚 层 。 部 分 第 三 层交 换 机 也 同 时 具 有 第 四 层 交 换 功 能 ， 可 以 根 据 数 据 帧 的 协 议端 口 信 息 进 行 目 标 端 口 判 断 。 第 四 层 以 上 的 交 换 机 称 之 为 应用 型 交 换 机 ， 主 要 用 于 互 联 网 数 据 中 心 。2.2.1 交 换 机 的 分 类 按 照 交 换 机 的 可 管 理 性 ， 可 分 为 ： 可 管 理 型 交 换 机 不 可 管 理 型 交 换 机 两 者 区 别 在 于 对 SNMP、 RMON等 网 管 协 议 的 支 持 。 可 管 理型 交 换 机 便 于 网 络 监 控 、 流 量 分 析 ， 但 成 本 也 相 对 较 高 。大 中 型 网 络 在 汇 聚 层 应 该 选 择 可 管 理 型 交 换 机 ， 在 接 入 层视 应 用 需 要 而 定 ， 核 心 层 交 换 机 则 全 部 是 可 管 理 型 交 换 机。2.2.1 交 换 机 的 分 类 2.2.1 交 换 机 的 分 类从 应 用 的 角 度 划 分 ， 交 换 机 又 可 分 为 ： 电 话 交 换 机 （ PBX） ： 主 要 应 用 于 电 信 领 域 ， 提 供 语 音 通讯 。 数 据 交 换 机 （ Switch） ： 应 用 于 计 算 机 网 络 。 注 意 ： 我 们 重 点 学 习 的 是 数 据 交 换 机 。 背 板 带 宽 与 端 口 速 率 模 块 化 与 固 定 配 置 专 用 芯 片 与 通 用 芯 片 单 /多 MAC地 址 类 型2.2.2 交 换 机 的 主 要 性 能 指 标 背 板 带 宽 与 端 口 速 率 背 板 带 宽 和 端 口 速 率 是 衡 量 交 换 机 的 交 换 能 力 的 主 要参 数 。背 板 带 宽 ： 指 通 过 交 换 机 所 有 通 信 的 最 大 值 。 交 换 机 的 端 口 速 率 ： 每 秒 通 过 的 比 特 数 。 10Mbps 100Mbps 1000Mbps10000Mbps2.2.2 交 换 机 的 主 要 性 能 指 标 模 块 化 与 固 定 配 置模 块 化 交 换 机 ： 具 有 很 强 的 可 扩 展 性 ， 可 在 机 箱 内 提 供 一 系 列 扩 展 模块 ， 如 千 兆 位 以 太 网 模 块 、 FDDI模 块 、 ATM模 块 、 快 速 以 太 网模 块 、 令 牌 环 模 块 等 ， 所 以 能 够 将 具 有 不 同 协 议 、 不 同 拓 扑 结 构的 网 络 连 接 起 来 。 但 是 它 的 价 格 一 般 也 比 较 昂 贵 。 模 块 化 交 换 机一 般 作 为 骨 干 交 换 机 来 使 用 。固 定 配 置 交 换 机 ： 一 般 具 有 固 定 端 口 配 置 ， 比 如 Cisco公 司 的 Catalyst l900/2900交 换 机 ， Bay公 司 的 BayStack350/450交 换 机 等 。 固定 配 置 交 换 机 的 可 扩 充 性 显 然 不 如 模 块 化 交 换 机 ， 但 是 价 格 要 低得 多 。2.2.2 交 换 机 的 主 要 性 能 指 标 专 用 芯 片 与 通 用 芯 片 X86： 通 用 计 算 机 芯 片 ASIC： （ Application-Specific-Integrated Circuit ） NP： 专 用 网 络 处 理 器2.2.2 交 换 机 的 主 要 性 能 指 标 单 /多 MAC地 址 类 型 单 MAC交 换 机 ： 每 个 端 口 只 有 一 个 MAC地 址 多 MAC交 换 机 ： 每 个 端 口 捆 绑 有 多 个 MAC硬 件 地 址 单 MAC交 换 机 主 要 用 于 连 接 最 终 用 户 、 网 络 共 享 资 源或 非 桥 接 路 由 器 ， 它 们 不 能 用 于 连 接 集 线 器 或 含 有 多 个 网络 设 备 的 网 段 ； 多 MAC交 换 机 的 每 个 端 口 可 以 看 作 是 一 个集 线 器 ， 而 多 MAC交 换 机 可 以 看 作 是 集 线 器 的 集 线 器 。 2.2.2 交 换 机 的 主 要 性 能 指 标 2.3 交 换 机 的 接 口 与 连 接 方 式 2.3.1 交 换 机 的 接 口 类 型 交 换 机 的 接 口 是 随 着 网 络 类 型 的 变 化 和 传 输 介 质 的发 展 而 产 生 的 不 同 的 接 口 规 格 ， 主 要 有 ： 双 绞 线 RJ-45接 口 光 纤 接 口 AUI接 口 与 BNC Console接 口 FDDI接 口 双 绞 线 RJ-45接 口 数 量 最 多 、 应 用 最 广 的一 种 接 口 类 型 ， 它 属 于 以 太 网接 口 类 型 。 它 不 仅 在 最 基 本 的10Base-T以 太 网 网 络 中 使 用， 还 在 目 前 主 流 的 100Base-TX快 速 以 太 网 和 1000Base-TX千 兆 以 太 网 中 使 用 。 2.3.1 交 换 机 的 接 口 类 型 光 纤 接 口 目 前 光 纤 传 输 介 质 发 展相 当 迅 速 ， 各 种 光 纤 接 口 也 是层 出 不 穷 ， 分 别 应 用 于100Base-FX、 1000Base-FX等网 络 中 。 在 局 域 网 交 换 机 中 ， SC类 型 是 一 种 常 见 的 光 纤 接 口， SC接 口 的 芯 在 接 头 里 面 ， 右图 所 示 的 是 一 款 100Base-FX网 络 的 SC光 纤 接 口 模 块 。2.3.1 交 换 机 的 接 口 类 型 AUI接 口 这 是 专 门 用 于 连 接 粗 同轴 电 缆 的 ， 目 前 这 种 网 络 在局 域 网 中 已 不 多 见 。 现 在 部分 交 换 机 保 留 了 AUI接 口 。 AUI接 口 是 一 个 15针“ D” 形 接 口 ， 类 似 于 显 示 器接 口 。 这 种 接 口 在 其 他 网 络设 备 中 也 可 以 见 到 ， 如 路 由器 ， 甚 至 服 务 器 中 。 右 图 中所 示 的 是 交 换 机 上 的 AUI接 口示 意 图 。2.3.1 交 换 机 的 接 口 类 型 BNC 接 口 这 是 专 门 用 于 连 接 细 同轴 电 缆 的 接 口 ， 目 前 提 供 这种 接 口 的 交 换 机 比 较 少 见 。个 别 交 换 机 保 留 BNC接 口 ， 主要 是 用 于 与 细 同 轴 电 缆 作 为传 输 介 质 的 令 牌 网 络 连 接 。 右 图 是 BNC接 口 的 网 卡 。2.3.1 交 换 机 的 接 口 类 型 Console接 口 用 于 配 置 交 换 机 而 使 用的 接 口 。 不 同 交 换 机 的 Console接 受 有 所 不 同 ， 有 些 与Cisco路 由 器 一 样 采 用 RJ-45类 型 Console接 口 ， 而有 的 则 采 用 串 口 作 为Console接 口 。2.3.1 交 换 机 的 接 口 类 型 FDDI接 口 在 早 期 的 100Mbps时 代 ，还 有 一 种 FDDI网 络 类 型 ， 即“ 光 纤 分 布 式 数 据 接 口 ” ，其 传 输 介 质 也 是 光 纤 ， 其 接口 类 型 如 右 图 。 目 前 由 于 它的 优 势 不 明 显 ， 已 经 很 少 见了 。2.3.1 交 换 机 的 接 口 类 型 2.3.2 交 换 机 的 连 接 方 式 我 们 常 见 的 网 络 都 是 多 台 网 络 设 备 连 接 在 一 起 ， 我 们来 看 交 换 机 之 间 有 哪 些 连 接 方 式 ：级 联冗 余堆 叠 级 联 是 最 常 见 的 连 接 方 式 ， 即 使 用 网 线 将 两 个 交 换 机 连 接 起 来 。 有使 用 光 纤 介 质 连 接 和 双 绞 线 介 质 连 接 两 种 情 况 。光 纤 介 质 连 接 ：直 接 连 接 的 两 个 交 换 机 端 口 要 保 证 一 致 的 光 纤 规 格 、 端 口 速 率 ，发 送 信 号 光 纤 端 口 与 接 收 信 号 光 纤 端 口 相 连 。双 绞 线 介 质 连 接 ： 分 普 通 端 口 和 使 用 Uplink端 口 级 联 两 种 情 况 。 普 通 端 口 之 间 相连 ， 使 用 交 叉 双 绞 线 ； 一 台 交 换 机 使 用 UPlink端 口 相 连 使 用 直 通 双绞 线 。注 意 ： 目 前 有 些 交 换 机 已 实 现 智 能 判 断 ， 即 使 用 交 叉 线 或 直 通 线均 可 在 两 台 交 换 机 之 间 建 立 连 接 。2.3.2 交 换 机 的 连 接 方 式 冗 余 SpanningTree冗 余 连 接 ： 工 作 方 式 是 StandBy， 一 条 链路 在 工 作 ， 其 余 链 路 处 于 待 机 (StandBy)状 态 ， 效 率 没 有提 高 ， 可 靠 性 提 高 。 PortTrunking连 接 ： 多 条 冗 余 连 接 链 路 实 现 负 载 分 担 。交 换 机 之 间 联 结 带 宽 成 倍 提 高 ， 可 靠 性 已 得 到 增 强 。2.3.2 交 换 机 的 连 接 方 式 堆 叠 只 有 支 持 堆 叠 的 交 换 及 之间 才 可 进 行 堆 叠 ， 使 用 专 用 的堆 叠 线 通 过 交 换 机 上 提 供 的 堆叠 接 口 使 用 一 定 的 连 接 方 式 连接 起 来 。 多 台 交 换 机 的 堆 叠 是 靠 一个 提 供 背 板 总 线 带 宽 的 多 口 堆叠 母 模 块 与 单 口 的 堆 叠 子 模 块相 连 实 现 的 ， 并 插 入 不 同 的 交换 机 实 现 交 换 机 的 堆 叠 。2.3.2 交 换 机 的 连 接 方 式 堆 叠 和 级 联 的 区 别连 接 方 式 不 同 ： 级 联 是 两 台 交 换 机 通 过 两 个 PORT互 联 ， 而 堆叠 是 交 换 机 通 过 专 门 的 背 板 堆 叠 模 块 相 连 。 堆 叠 可 以 增 加 设 备 总 带宽 ， 而 级 联 是 不 能 增 加 设 备 的 总 带 宽 。 通 用 性 不 同 ： 级 联 可 通 过 光 纤 或 双 绞 线 在 任 何 网 络 设 备 厂 家 的交 换 机 之 间 进 行 连 接 ， 而 堆 叠 只 有 在 自 己 厂 家 的 设 备 之 间 ， 且 设 备必 须 具 有 堆 叠 功 能 才 可 实 现 。 连 接 距 离 不 同 ： 级 联 的 设 备 之 间 可 以 有 较 远 的 距 离 （ 100米 -几百 米 ） ， 而 堆 叠 的 设 备 之 间 距 离 十 分 有 限 ， 必 须 在 几 米 以 内 。2.3.2 交 换 机 的 连 接 方 式 2.4 虚 拟 局 域 网 和 多 层 交 换 2.4.1 虚 拟 局 域 网 (VLAN)概 念 ： VLAN(Visual Local Area Network)， 即 虚 拟 局 域 网 ，是 指 网 络 中 的 站 点 不 拘 泥 于 所 处 的 物 理 位 置 ， 而 可 以 根 据 需要 灵 活 地 加 入 不 同 的 逻 辑 子 网 中 的 一 种 网 络 技 术 。 特 点 ： 在 交 换 式 以 太 网 中 ， 构 成 虚 拟 局 域 网 的 站 点 不 必 拘 泥于 所 处 的 物 理 位 置 ， 它 们 既 可 以 挂 接 在 同 一 个 交 换 机 中 ，也 可 以 挂 接 在 不 同 的 交 换 机 中 。 虚 拟 局 域 网 技 术 使 得 网 段的 划 分 变 得 非 常 灵 活 。 虚 拟 局 域 网 的 划 分 方 法 ：2.4.1 虚 拟 局 域 网 (VLAN) 基 于 端 口 的 虚 拟 局 域 网 基 于 MAC地 址 (网 卡 的 硬 件 地 址 )的 虚 拟 局 域 网 基 于 IP地 址 的 虚 拟 局 域 网 基 于 端 口 的 虚 拟 局 域 网 基 于 端 口 的 虚 拟 局 域 网 是 最 实 用 的 虚 拟 局 域 网 ， 它 保持 了 最 普 通 常 用 的 虚 拟 局 域 网 成 员 定 义 方 法 ， 按 照 交 换 机的 端 口 来 确 定 虚 拟 局 域 网 的 定 义 。 处 于 同 一 个 虚 拟 局 域 网的 成 员 端 口 可 以 位 于 一 台 交 换 机 上 ， 也 可 以 位 于 不 同 交 换机 上 的 端 口 。 定 义 简 单 、 灵 活 。 2.4.1 虚 拟 局 域 网 (VLAN) 基 于 MAC地 址 的 虚 拟 局 域 网 在 基 于 MAC地 址 的 虚 拟 局 域 网 中 ， 交 换 机 对 站 点 的 MAC地 址 和 交 换 机 端 口 进 行 跟 踪 ， 在 新 站 点 入 网 时 根 据 需 要 将其 划 归 至 某 一 个 虚 拟 局 域 网 ， 而 无 论 该 站 点 在 网 络 中 怎 样移 动 ， 由 于 其 MAC地 址 保 持 不 变 ， 因 而 其 依 然 属 于 原 来 的局 域 网 。2.4.1 虚 拟 局 域 网 (VLAN) 基 于 IP地 址 的 虚 拟 局 域 网 在 基 于 IP地 址 的 虚 拟 局 域 网 中 ， 新 站 点 在 入 网 时 无 需进 行 太 多 配 置 ， 交 换 机 则 根 据 各 站 点 网 络 地 址 自 动 将 其 划分 成 不 同 的 虚 拟 局 域 网 。 在 三 种 虚 拟 局 域 网 的 实 现 技 术 中 ， 基 于 IP地 址 的 虚 拟局 域 网 智 能 化 程 度 最 高 ， 实 现 起 来 也 最 复 杂 。 2.4.1 虚 拟 局 域 网 (VLAN) 2.4.2 三 层 交 换概 念 三 层 交 换 是 相 对 于 传 统 交 换 概 念 而 提 出 的 。 众 所 周 知 ， 传 统 的 交换 技 术 是 在 OSI网 络 标 准 模 型 中 的 第 二 层 -数 据 链 路 层 进 行 操 作 的 ，而 三 层 交 换 技 术 是 在 网 络 模 型 中 的 第 三 层 实 现 了 数 据 包 的 高 速 转 发 。简 单 地 说 ， 三 层 交 换 技 术 就 是 ： 二 层 交 换 技 术 三 层 转 发 技 术 。特 点解 决 了 局 域 网 中 网 段 划 分 之 后 ， 网 段 间 子 网 必 须 依 赖 路 由 器 进 行管 理 的 局 面 ， 解 决 了 传 统 路 由 器 低 速 、 复 杂 所 造 成 的 网 络 瓶 颈 问 题 。 2.4.2 三 层 交 换 三 层 交 换 是 相 对 于 传 统 的 交 换 概 念 而 提 出 的 。 传 统 的 交换 技 术 是 在 OSI网 络 参 考 模 型 中 的 第 二 层 （ 即 数 据 链 路 层 ）进 行 操 作 的 ， 而 三 层 交 换 技 术 是 在 网 络 模 型 中 的 第 三 层 实 现了 数 据 包 的 高 速 转 发 。 简 单 地 说 ， 三 层 交 换 技 术 就 是 二 层 交换 技 术 +三 层 转 发 技 术 ， 三 层 交 换 机 就 是 “ 二 层 交 换 机 +基 于硬 件 的 路 由 器 ” 。 那 么 三 层 交 换 是 怎 样 实 现 的 呢 ？ 三 层 交 换 的 技 术 细 节非 常 复 杂 ， 不 可 能 一 下 子 讲 清 楚 ， 不 过 您 可 以 简 单 地 将 三层 交 换 机 理 解 为 由 一 台 路 由 器 和 一 台 二 层 交 换 机 构 成 ， 如下 图 所 示 。 两 台 处 于 不 同 子 网 的 主 机 通 信 ， 必 须 要 通 过 路 由 器 进 行路 由 。 在 上 图 中 ， 主 机 A向 主 机 B发 送 的 第 1个 数 据 包 必 须 要经 过 三 层 交 换 机 中 的 路 由 处 理 器 进 行 路 由 才 能 到 达 主 机 B，但 是 当 以 后 的 数 据 包 再 发 向 主 机 B时 ， 就 不 必 再 经 过 路 由 处理 器 处 理 了 ， 因 为 三 层 交 换 机 有 “ 记 忆 ” 路 由 的 功 能 。 三 层 交 换 机 的 路 由 记 忆 功 能 是 由 路 由 缓 存 来 实 现 的 。 当一 个 数 据 包 发 往 三 层 交 换 机 时 ， 三 层 交 换 机 首 先 在 它 的 缓 存列 表 里 进 行 检 查 ， 看 看 路 由 缓 存 里 有 没 有 记 录 ， 如 果 有 记 录就 直 接 调 取 缓 存 的 记 录 进 行 路 由 ， 而 不 再 经 过 路 由 处 理 器 进行 处 理 ， 这 样 的 数 据 包 的 路 由 速 度 就 大 大 提 高 了 。 如 果 三 层交 换 机 在 路 由 缓 存 中 没 有 发 现 记 录 ， 再 将 数 据 包 发 往 路 由 处理 器 进 行 处 理 ， 处 理 之 后 再 转 发 数 据 包 。 三 层 交 换 机 工 作 原 理 三 层 交 换 机 实 质 上 是 将 二 层 交 换 机 与 路 由 器 结 合 起 来 的 网 络 设 备 ， 它既 可 以 完 成 数 据 交 换 功 能 ， 又 可 以 完 成 数 据 路 由 功 能 。 类 型 ： 纯 硬 件 和 纯 软 件 两 大 类 2.4.2 三 层 交 换 2.4.3 多 层 交 换概 念 ： 随 着 交 换 技 术 的 不 断 发 展 ， 以 及 交 换 机 产 品 的 不 断 更新 ， 在 传 统 交 换 机 上 实 现 的 功 能 日 益 变 得 丰 富 起 来 。 现 在不 仅 有 了 “ 路 由 功 能 的 交 换 机 ” ， 有 些 交 换 机 还 具 有 通 过辨 别 第 四 层 协 议 端 口 的 能 力 ， 有 人 将 此 类 型 的 交 换 机 称 为第 四 层 交 换 机 ， 甚 至 还 有 可 以 识 别 应 用 层 协 议 的 交 换 机 ，因 而 ， 也 出 现 了 “ 应 用 层 交 换 机 ” 的 概 念 。 凡 是 超 越 传 统工 作 在 二 层 的 交 换 大 家 统 称 为 “ 多 层 交 换 ” 。 第 四 层 交 换 第 四 层 交 换 的 主 要 作 用 体 现 在 ， 可 以 将端 到 端 性 能 和 服 务 质 量 要 求 实 现 对 所 有 联 网设 备 的 负 载 进 行 细 致 的 均 衡 ， 以 保 证 客 户 机与 服 务 器 之 间 数 据 平 滑 地 流 动 。 2.4.3 多 层 交 换 第 七 层 交 换 目 前 ， 在 高 可 用 性 和 负 载 均 衡 方 面 ， 有 部 分 交 换 机 可以 利 用 由 应 用 返 回 给 最 终 用 户 的 第 七 层 信 息 。 这 些 交 换 机使 用 户 可 以 容 易 地 确 认 站 点 内 容 的 响 应 性 和 正 确 性 ， 或 从客 户 的 角 度 来 试 测 你 的 站 点 ， 看 看 是 否 存 在 正 确 的 应 用 和内 容 。 具 有 这 样 功 能 的 交 换 机 我 们 称 为 “ 第 七 层 交 换 机 ”。 2.4.3 多 层 交 换 2.5 交 换 机 产 品 简 介 交 换 机 产 品 简 介 目 前 市 场 上 的 交 换 机 产 品 很 多 ， 网 络 基 础 设 施 建 设成 为 当 前 一 项 热 门 应 用 ， 近 20年 来 ， 网 络 技 术 日 新 月 异， 网 络 产 品 层 出 不 穷 ， 更 新 换 代 十 分 迅 速 。 所 以 网 络 产品 市 场 品 种 繁 多 。 市 面 上 网 络 产 品 的 厂 家 很 多 。 如 CISCO、 HP、 3COM、 华 为 、 华 三 （ H3C） 、 锐 捷 、 神 州 数 码 、 D-LINK等 。 思 科 产 品 Cisco（ 思 科 ） 的 交 换 机 产 品 以 “ Catalyst” 为 商 标， 曾 经 生 产 了 500、 1900、 2800、 2900、 3500、 4000、4500、 5000、 5500、 6000、 6500、 8500等 十 多 个 系 列 的 交换 机 产 品 ， 产 品 线 经 过 交 换 技 术 的 不 断 发 展 ， 以 及 逐 渐 规范 ， 目 前 思 科 在 产 的 产 品 线 为 ： 500、 2900、 3500、 3700、 4500、 4900和 6500。 顺 序 为 由 低 端 到 高 端 。 思 科 产 品低 端 产 品 2900的 背 板 带 宽 为 3.2G， 最 多 48个 10/100M自 适 应 端 口 ， 所 有 端 口 均支 持 全 双 工 通 讯 。 型 号 有 普 通 10/100BaseTx交 换 机， 如 C2912、 C2924等 ； 有 些 是 带 光 纤接 口 的 ， 如 C2924C带 两 个 100BaseFx口 ； 有 些 是 模 块 化 的 ， 如 C2924M， 带两 个 扩 展 槽 。 扩 展 槽 的 插 卡 可 以 放 置100BaseTx模 块 、 100baseFx模 块 ， 以 及 ATM模 块 和 千 兆 以 太 接 口 卡 (GBIC)。 思 科 产 品中 端 产 品 C3500系 列 交 换 机 背 板带 宽 高 达 10Gbps， 转 发 速率 7.5Mpps， 它 支 持 250个VLAN， 支 持 IEEE 802.1Q和 ISL Trunking,支 持CGMP网 /千 兆 以 太 网 交 换 机,可 选 冗 余 电 源 等 。 并 具 有很 强 的 管 理 功 能 和 全 面 的千 兆 模 块 支 持 。 思 科 产 品高 端 产 品 Catalyst 6500系 列交 换 机 为 园 区 网 提 供 了 高性 能 、 多 层 交 换 的 解 决 方案 ， 专 门 为 需 要 千 兆 扩 展、 可 用 性 高 、 多 层 交 换 的应 用 环 境 设 计 ， 主 要 面 向园 区 骨 干 连 接 等 场 合 。 如右 图 ， 是 思 科 Catalyst 6500家 族 。 华 为 产 品 华 为 公 司 目 前 已 是 国 内 数 据 网 络 厂 商 的 领 头 羊 ， 其 研发 水 平 和 市 场 占 有 率 非 常 有 说 服 力 。 华 为 的 行 业 渠 道 比 较完 善 。 华 为 在 携 手 3COM之 前 在 国 内 已 是 电 信 行 业 设 备 的 主要 供 应 商 ， 客 户 群 体 还 包 括 政 府 ， 电 力 ， 金 融 ， 教 育 等 行业 。 华 为 携 手 3COM之 后 ， 已 成 为 CISCO的 强 有 力 的 竞 争 对手 。 D-link 产 品 D-Link公 司 进 入 国 内 已 久 ， 一 直 是 中 低 端 网络 产 品 市 场 的 佼 佼 者 ， 行 业 渠 道 比 较 完 善 ， 在 市 场上 具 有 一 定 的 知 名 度 。 近 两 年 ， D-link在 网 络 安 全产 品 、 网 络 管 理 产 品 上 也 有 了 不 少 突 破 ， 产 品 线 有越 来 越 丰 富 的 趋 势 。 思 考 题 目1. 简 述 交 换 机 和 集 线 器 的 区 别2. 交 换 机 堆 叠 和 级 联 有 什 么 区 别3. 衡 量 交 换 机 的 主 要 参 数 有 哪 些 ？ 分 别 代 表 什 么 意 思 ？