交换机与交换技术

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,清华紫光网联科技,以太网交换技术,技术部,（第一版）,交换机,交换机,交换机工作原理,交换技术的相关功能与特性,第2层与第3层交换机,交换机,交换机,交换机=多口网桥,（,Multi-port Bridge,），,每个端口对应一个节点或,LAN,段,连接局域网的不同网段,(,广播域,),不是传统以太网广播式,（,Broadcast,）,包传输技术,自学习,（,Auto Self-learning）,网卡地址,（,MAC Address）,及包检查过滤,切割大型网络、各网段频带独立,有效地提高网络整体性能,Switch,交换机的工作原理,交换机：网络同时可有多个节点发送数据(全双工),Hub,Hub,Hub,PC,Server,使用以太网交换机的优点,可用带宽大增加（消除传统共享式以太网拥塞问题）,传输时延大大降低,升级现有局域网简单方便，不需改变已有硬件和软件设备,采用模块化结构设计，扩展灵活简便,管理维护方便,提供多种模块，能适应各种网络应用和网络技术的发展,交换技术相关功能与特性,MAC地址自学习,交换方式,生成树,自动协商与自适应,流量控制,背板带宽,全双工技术,交换机如何学习地址,地址是动态学习.,当交换机读取新地址时被学习并加到转发数据库中，形MAC地址表.,每个地址都打上时间标记，过时或老的地址将被移走.,A,B,D,C,E,Switch,端口2,端口1,MAC地址 端口,A1,B1,C2,D2,E2,MAC地址 端口,C2,D2,E2,A1,B1,交换方式,直通交换(Cut-Thrugh)：收到帧的目的地址即开始转发,DATA/HDR,帧,源站,目的站,碎片丢弃（,Fragment Free）:,接收到64字节后开始转发，过滤掉小于64字节的冲突碎片,交换方式,DATA/HDR,DATA/HDR,帧,高速缓存,源站,目的站,存储转发,Store&Forward：,分析并接受整个帧到高速缓存中，进行差错检验，按地址表转发,端口-地址表,差错检验,差错检验,生成树协议（Spanning-Tree Protocol）,生成树协议的主要功能是复制交换或桥接的路径而不造成网络中环路延时的影响,生成树协议使用的生成树算法通过稳定的生成树网络拓扑来防止环路,生成树协议状态,听（没有帧转发，听帧）,阻塞（没有帧转发，听帧）,学习（没有帧转发，学习地址）,转发（帧转发，学习地址）,无效（没有帧转发，没有听帧）,生成树步骤,选择一个根桥,确定到根的路径,中止循环,生成树,生成树（Spanning Tree）,避免回路,冗余备份,D,B,桥,网络1,网络2,网络3,网络4,A,C,屏蔽,D,B,网络3,网络1,网络2,网络4,A,C,接通,关闭,Spanning tree 通过屏蔽网桥的通路来消除封闭数据回路的发生。,Spanning tree,当网桥连接的回路发生故障时，网桥自动接通屏蔽的通路，以使网络正常连通。,桥,桥,桥,自动协商与10/100M、全双工/半双工自适应,自动协商优先级排队表,1,AUTO（自动协商）,2,100FD（100Mbps全双工）,3,100HD（100Mbps半双工）,4,10FD （10Mbps全双工）,5,10HD （10Mbps半双工）,100M,100M,有自动协商的10/100M设备,FLP,FLP,FLP,NLP,老站点,FLP：快速链路脉冲（有协商功能）,NLP：正常链路脉冲（无协商功能）,10M,流量控制：,通过动态分配内部缓冲存储区来进行数据,交换的流量控制。,半双工下使用背压流量控制方式,全双工下使用802.3,x,全双工流控机制,流量控制,流量控制-背压,背压信号,SWITCH,流量控制,缓存,缓存,缓存,数据流,交换机将缓存动态的分配给各端口,缓存达到一个门限值时，向后发出一个背压信号,流量控制,全双工的流控,IEEE802.3x,规范中描述：全双工的流量控制在某些情况下是非常有用的，比如在交换机上多个端口连接的,PC,都向连接服务器的端口上传数据（往,Server,上写东西）的时候，有无流控的交换机是有明显区别的。,PC,PC,PC,Server,流量控制-全双工,背板带宽,背板带宽：,交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量,具有无阻塞交换能力的交换机的背板带宽至少应为200,M,端口数,路有多宽？,全双工技术,全双工以太网能同时传送和接收不同的数据包,在两端的网络接口卡需要有全双工能力,利用两对电缆的优点，数据的发和收都发生在隔离的无竞争线路，因此产生无冲突,两个方向都提供了100%的带宽,端口控制,端口控制,发,收,发,收,第2层和第3层交换,有两种方法交换数据帧第2层和第3层交换,第2层交换：,数据帧是基于,MAC,地址信息交换；,建立和维护,MAC,地址交换表；,数据通信设备制造商决定第2层地址，是唯一的。,第3层交换：,数据包是基于网络层信息交换；,它检查数据包信息并基于网络层目的地址转发数据包；,它也支持路由功能,一般由网络管理员决定第3层地址,二层交换机的数据转发,源MAC地址：000493000001,目的MAC地址： 000493000002,1,发送数据,查询MAC地址表，找到MAC地址对应的端口号，进行转发,2,端口号 MAC地址,15 000493000002,14 000493000001,转发数据,3,MAC地址： 000493000002,虚拟局域网VLAN,VLAN是网络设备（如交换机）上连接的不受物理位置限制的用户的一个逻辑组,在一个VLAN上的设备或用户可以按功能、部门、应用等分类,VLAN创建了不限于物理段的单一广播域，并像一个子网一样对待,VLAN通过交换机上的软件来实现,虚拟局域网VLAN,VLAN设备,LAN,网段1,LAN,网段3,LAN网段2,LAN网段4,技术部VLAN,市场部VLAN,VLAN的工作原理,技术部VLAN,市场部VLAN,交换机,路由器,内部桥或路由,内部桥或路由,.1,.1,A,D,E,G,C,B,F,VLAN的优点,能够减少在解决移动、添加和修改等问题时管理开销,提供控制广播活动的功能,支持工作组和网络的安全性,利用现有的集线器以节省开支,VLAN划分基于端口,技术部,VLAN,1,成员,市场部,VLAN 2 成员,VLAN设备,1 2 3 4 5 6 7 8,VLAN划分基于MAC地址,VLAN设备,00-50-fc-00-00-01 00-50-fc-00-00-02 00-50-fc-00-00-06,00-50-fc-00-00-03 00-50-fc-00-00-04 00-50-fc-00-00-05,00-50-fc-00-00-01,00-50-fc-00-00-06,00-50-fc-00-00-03,00-50-fc-00-00-05,技术部,VLAN 1,市场部,VLAN 2,1 2 3 4 5 6 7 8,00-50-fc-00-00-02,00-50-fc-00-00-04,VLAN 1,VLAN 2,VLAN划分基于协议,VLAN设备,VLAN IPX,VLAN Apple Talk,IPX,IPX,Apple Talk,Apple Talk,IPX,Apple Talk,技术部,VLAN,市场部,VLAN,1 2 3 4 5 6 7 8,基于MAC 或 IP地址的VLAN，按照MAC或IP来标识计算机,主干交换机,以太交换机,1 2 3 4 5 6 7 8,以太交换机,1 2 3 4 5 6 7 8,VLAN1,VLAN2,IP子网1,IP子网2,跨交换机的VLAN,MAC&IP协议,MAC&IP协议,基于802.1q，按照标记来转发数据。,主干交换机,以太交换机,1 2 3 4 5 6 7 8,以太交换机,1 2 3 4 5 6 7 8,VLAN1,VLAN2,IP子网1,IP子网2,跨交换机的VLAN,802.1q的标记ID,802.1q的标记ID,并行连接Port Trunking,让多条物理链路以一条虚拟的逻辑链路连接，虚拟的逻辑链路的带宽等于多条物理链路连接带宽之和,带宽可达800M,100M交换机,100M交换机,带宽200M,三层交换机,功能,性能,注意：并非是二层交换机加路由模块！,二层交换机,(以太网/快速以太网),传统路由器,路由交换机,(千兆以太网),路由器的功能,交换机的性能,三层交换机的原理,IP地址： 192.168.100.2,1,发送数据,查询内部MAC地址表，找到MAC地址对应的端口号，进行二层转发,2,端口号 MAC地址,15 000493000002,14 000493000001,转发数据,3,源IP地址：192.168.100.1,MAC地址： 000493000001,目的IP地址：192.168.100.1,MAC地址： 000493000002,MAC地址： 000493000002,三层交换机的原理,IP,1,发送数据,转发数据,3,源IP,MAC地址： 000493000001,目的IP,MAC地址： 000493000002,MAC地址： 000493000002,根据路由协议RIP&RIP2&RIPOSPF进行路由寻址，找到相应主机的IP地址和MAC地址，将MAC地址返回给发送端，发送端按的到的MAC地址进行转发,2,三层交换的优点,提供基于线速无阻塞交换背板带宽,提供第三层的 IP 路由功能，实现子网间通讯,提供流量控制（Flow Control）、服务质量（QoS）、分级传送、IP组播（Multicast）、生成树（Spanning Tree）等功能，可有效地增强网络传输能力，提高网络性能,提供灵活的流量流，使用网络分层来决定最佳路径和包含广播域,谢谢！,网址：,