计算机网络系统集成 (5)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,6章 集线器和交换机,第六章 集线器和交换机,6.1 集线器,6.,1.,1 集线器的基础知识,2、,集线器外观示意图,1、,集线器英文名称是,Hub,英文,Hub,是“中心”的意思。集线器在网络拓扑结构中用图标表示为,3、集线器的工作过程：,首先节点发信号到线路，集线器接收该信号，因信号在电缆传输中有衰减，集线器接收信号后将衰减的信号整形放大，最后集线器将放大的信号广播转发给其他所有端口。,4、,集线器主要功能：,是对接收到的信号进行再生、整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。,5、集线器的优点：,当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网络上其他节点的正常工作，因为它提供了多通道通信，所以大大提高了网络通信速度。,6、集线器,的不足主要体现在如下几个方面：,（1）用户带宽共享，带宽受到限制。,（2）以广播方式传输数据，易造成网络风暴。,（3）网络通信效率低。,集线器同时工作在,OSI,参考模型的第一层“物理层”和第二层“数据链路层”。,6.,1.,2 集线器的分类,2按带宽划分,3按配置形式划分,1按端口数量划分,按集线器的配置来分，可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种。,按照集线器所支持的带宽不同，通常可分为,10,Mb/s,、,100Mb/s,、,10/100Mb/s,三种。要注意，这里所指的带宽是指整个集线器所能提供的总带宽，而不是每个端口所能提供的带宽。,按照集线器提供的端口数来分，目前主流集线器主要有,8,口、,16,口和,24,口等，但也有少数品牌提供,4,口、,9,口、,18,口等集线器产品。,6.2 交换机,6.2.1 交换机的定义,交换机的英文名称为,Switch,，,是集线器的升级产品。在网络拓扑结构中用图标表示为 。,交换机是一种基于,MAC,地址识别，能完成封装、转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”,MAC,地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据包的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据包直接由源地址到达目的地址。,交换机接收到数据包以后，会自动对照内部的,MAC,地址表，将数据包传送到目的节点，而不是所有节点。只有在目的,MAC,地址不存在时才将数据包以广播的形式传到所有端口。,交换机每一端口都独享带宽，在速率上每个端口有了根本的保障。,例如：,16,端口的,10,Mb/s,以太网交换机，每个端口同时工作，它的总流量可达到,160,Mb/s,，,而使用,10,Mb/s,的,HUB,时，,HUB,的总流量不会超出,10,Mb/s,。,6.2.2 交换机的,基本工作原理,1数据传输技术,集线器是采用共享方式进行数据传输，而交换机则是采用交换方式进行数据传输。可以这样来理解：共享方式就是来回车辆共用一个车道的单车道公路，而交换方式则是来回车辆各用一个车道的双车道或多车道公路。,2数据传递方式,集线器是以广播方式传输数据的，同一时刻只有一个数据包在传输。,交换内部有一张,MAC,地址表。从一个端口发出数据，交换机在,MAC,地址表里寻找与该数据包中包含的目的,MAC,地址对应节点，找到后便在这两节点间架起一条临时的专用通道两节点就可进行通信了；如果没找到，则将该,MAC,地址加到,MAC,地址表中，以后就知道该,MAC,地址在哪个节点，并将该数据包发送到所有其他节点（源节点除外）。,交换机可以同时在多对节点之间建立临时专用通道。,6.2.3 交换机的,基本,技术介绍,1交换机的交换方式,交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用的交换方式有：直通式交换、存储转发式交换和碎片隔离式交换三种，下面分别简述。,（1）直通式交换方式。直通式交换方式是：当输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，通过内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。它不需要存储。它的优点是：交换速度快，延迟小（所谓延迟是指数据包进入一个网络设备到离开该设备所花的时间）。它的缺点是：由于数据包内容没有被交换机保存，因此无法检查所传送的数据包是否有误；由于没有缓存，不能将具有不同速率的端口直接接通，而且容易造成数据包丢失。,（2）存储转发方式。存储转发是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，这种交换方式是：当输入端口检测到一个数据包时，控制器先将传来的数据包缓存起来，检查数据包是否正确，并过滤掉冲突包。确定包正确后，取出目的地址，通过内部的查找表找到要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。由于需要存储，因此存储转发方式在数据处理时延迟大，但是它对进入交换机的数据包可以进行错误检测，并且能支持不同速率的端口间的交换，使得高速端口和低速端口能协同工作。可以先将10,Mb/s,低速数据包存储起来，再通过100,Mb/s,速率转发到相应端口上，从而改善网络性能。,（3）碎片隔离式。碎片隔离式是介于直通式和存储转发式之间的一种方案。它是在转发前先检查数据包的长度是否有64个字节，如果小于64字节，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。该方式的处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。这种技术广泛用于低档次的交换机中。,2交换机的交换技术,对应于交换机工作在,OSI,参考模型的不同层次，交换机主要有第二层、第三层第四层和第七层交换技术。,3可编程,ASIC,技术,4,VLAN,技术,VLAN,技术,是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的技术。,5,QoS,技术,6线速交换技术,7多层交换技术,1交换机的交换方式,交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用的交换方式有：直通式交换、存储转发式交换和碎片隔离式交换三种。,6.2.4 交换机的,分类,1按网络覆盖范围划分,根据网络覆盖范围，交换机可分为广域网交换机和局域网交换机。,2按传输介质和传输速度划分,根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同，可将局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆（,G,位）以太网交换机、10千兆（10,G,位）以太网交换机和,ATM,交换机等。,3按交换机工作的协议层次划分,根据工作的协议层次，交换机可分为：第二层交换机、第三层交换机、第四层交换机和第七层交换机。,4按交换机的结构划分,根据交换机的端口结构可分为：固定端口交换机和模块化交换机。,5按交换机的工作层次划分,根据交换机的工作层次结构可分为：接入层交换机、汇接层交换机、核心层交换机。,交换机的分类形式还有一些，例如：按交换机的应用规模层次划分，可分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机、桌机型交换机五种；按是否支持网管功能划分，可分为网管型和非网管理型两大类；等等。,6.2.5 交换机,与集线器的区别,1数据传输方式不同,集线器的数据传输方式是广播方式，这样所有节点都会收到数据，而交换机的数据传输是只对目的节点发送，只有在内部,MAC,地址表中找不到目的地址的情况下才使用广播方式发送。,2数据传输模式不同,集线器只能采用半双工方式进行传输数据，在同一时刻只能进行数据的接收或发送，而交换机根据设置既可采用全双工方式来传输数据，也可以采用半双工方式来传输数据，,在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这令数据的传输速度大大加快。,3带宽占用方式不同,集线器的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的独立带宽，因此交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高，也就决定了同档次的交换机传输速度比集线器要快许多。但是，并不是说，交换机的传输速度一定比集线器快，有些100,Mb/s,的集线器比10,Mb/s,的交换机快。,4在,OSI,参考模型中的工作层次不同,交换机和集线器在,OSI,参考模型中对应的工作层次不一样集线器工作在第一层（物理层）和第二层（数据链路层），交换机至少工作在第二层，高级的交换机可以工作在第三层（网络层）、第四层（传输层）甚至是第七层（应用层）。,6.3,交换机的配置,6.3.1,交换机的连接,交换机有两种配置方法：一种是本地配置方式，另一种是远程网络配置方式，后一种配置方法只有在前一种配置成功后才可进行。不管是哪种配置方式，采用的命令是相同的，只是在硬件的连接上稍有区别。,2,配置超级终端程序,1硬件连接,通过交换机上的普通端口和,Console,端口与计算机及其他设备的连接，实现交换机的硬件连接,。,通过,Console,端口连接并配置交换机，这是配置和管理交换机的前提。,6.3.2,交换机的基本配置,1交换机的配置模式,不同厂家生产的交换机，命令集不同，即使相同厂家生产的交换机，不同型号的交换机也有不同的命令集，这里主要介绍基于,Cisco IOS,命令集。,任务,命令,提示符,用户模式状态,switch,退出用户模式状态,logout或quit,进入特权命令状态,enable,switch#,退出特权模式状态,disable,进入全局设置状态,config,terminal,switch(,config,)#,退出全局设置状态,exit,进入端口设置状态,interface,ethernet,端口号,switch(,config,-if)#,退出端口设置状态,exit,进入线路设置状态,line console,线路,switch(,config,-line)#,退出线路设置状态,exit,表,6-1,交换机改变设置状态命令列表,2交换机的基本配置命令,交换机的配置命令有很多，这里介绍几条基本配置命令。,（,1,）对交换机进行惟一性定义。,switch(,config,)#hostname name,其中，,name,是设置的交换机名字。,例如：,switch(,config,)#hostname teacher,则提示符变为：,teacher(,config,)#,在特权模式下用,show running-,config,查看刚才的设置。,teacher(,config,)#no hostname,取消交换机的名字,（,2,）定义交换机的,IP,地址和子网掩码,switch(,config,)#,ip,address,ip,地址及子网掩码,例如：,switch(,config,)#,ip,address 192.168.10.11 255.255.255.0,在特权模式下用,show running-,config,或,show,ip,查看刚才的设置。,（,3,）限制到交换机的访问,通过设置口令，限制到交换机的访问：,switch(,config,)#enable password level,levelnumber,password,其中，,levelnumber,可为,1,和,15,，“,1,”是用户模式的登录口令，“,15,”是特权模式的登录口令。设置,level 1,的密码后，下次连上交换机，输入,K,后，要输入的密码就是,level 1,设置的密码，而,level 15,是输入,enable,命令后，要输入的特权模式密码。,password,是要输入的口令，,48,个字符，不分大小写。,普通用户模式只能查看现在的配置，不能修改配置，并且能够使用的命令有限，特权模式可以查看现在的配置，也能修改配置。,在特权模式下查看刚才的设置：,switch#,show running-,config,switch(,config,)#no enable password,levelnumber,取消口令,（,4,）对端口或连接进行惟一性描述,只有进入,端口配置模式才可以对端口或连接进行惟一性描述。,switch(,config,)#interface,ethernet,端口号,ethernet,表示以太网端口，,fastethernet,表示快速以太网端口。,switch(,config,)#interface,ethernet,0/3,