交换机工作原理与交换机基本配置

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1、交换机工作原理与交换机基本配置学习目标：1.理解交换机的工作原理2.掌握设备命名的方法3.掌握VLAN划分方法4.实现VLAN之间的通信5.了解实现端口安全的方法冲突和广播1、冲突及冲突域在网络中所有节点在任何需要的时候都可以发送数据，而共享式以太网却努力确保任一时刻只有一个节点发送数据。但是，两个节点却有可能同时发送数据，例如图中的节点A和节点C。BAC冲突（collision）冲突是传统以太网中的一种现象。如果2台或者多台设备试图同时发送数据，那么就会发生冲突。一个网络中冲突太多的时候，会导致

2、缓慢的网络响应时间，表示网络变得过于拥塞冲突域构成冲突的所有节点组成的区域就是冲突域。即一个支持共享介质的网段。集线器不能隔离冲突域，因此集线器所有的端口同在一个冲突域。交换机能隔离冲突域，交换机每个端口一个冲突域。2、广播及广播域LAN上的所有节点都应该接收和处理送往广播地址的帧，发往广播地址的帧将发送到LAN上的所有节点。BACFFFF.FFFF.FFFFDATA目标MAC地址广播帧广播（Broadcast）在网络传输中，向所有连通的节点发送消息称为广播。广播域广播帧传输的网络范围称广播域，即

3、网络中能接收任何节点发出的广播报文的所有节点的集合。交换机不能隔离广播域，因此，一个网络中的交换机的所有端口在同一广播域。路由器能隔离广播域，因此，一个路由器的不同端口处于不同的广播域交换式局域网以交换机（switch）构建的星形网络Switch基于MAC地址转发/过滤利用CSMA/CD机制来避免冲突利用缓存机制来解决端口冲突支持全双工例如，图中显示了交换机内数据的流动情况。假定节点1向节点4发送数据，节点2和节点3并不知道上述数据的传输，因为这些数据并没有传到这两个端口上。交换机的分段给网络上每

4、个用户提供了专用带宽，每个用户即刻接入到全部带宽，且不必和其他用户竞争可用带宽。交换机功能功能优点支持多数据流同时通过能同时传输更多的业务，从而增加任一指定时间段内业务流量。支持虚拟局域网(VLAN)VLAN增加了网络的灵活性，并取消了节点物理位置发生变化带来的开销。能升级到其他高性能交换式网络交换机能接入骨干网，也能升级到这些更快的技术管理特性交换机能够阻止小于64字节的帧及其他坏帧进入网络。交换机还能提供每个端口活动情况的详细信息。能够从交换机获取的信息包括流入流出特定端口的业务流量，以及超出

5、警戒阈限的次数等。安全特性因为数据目的地址为一个特定端口而不是整个交换机，所以仅通过插进一个端口就想在交换机上“窃听”是不可能的。交换机帧处理过程交换机对帧处理的5个过程包括：学习（learning）、泛洪（flooding）、转发（forwarding）、过滤（filtering）、老化（aging）学习交换机的学习指的是地址学习过程。交换机会记录发送源的源MAC地址和源端口，这个过程就是学习过程。交换机只学习单播源地址。假设工作站A欲传输单播帧到工作站D，交换机从端口E0收到这个帧并查看帧的源

6、MAC地址，然后把这个地址和对应端口E0放进MAC地址表中。泛洪当工作站A发送帧给D的时候，交换机会查看帧的目标MAC地址并看其MAC地址表里有没有该条目，但是此时交换机只有A的MAC地址，并没有目标D的MAC地址，即此时交换机收到的是未知单播帧，交换机将把未知单播帧从它的所有端口（除了源端口外）发送，这个过程就叫泛洪。除了泛洪未知单播帧，交换机还会泛洪另外两种类型的帧：广播帧和组播帧。转发或过滤如果到达交换机的帧目标地址是已知的，交换机则只会将帧转发给连接目标工作站的特定端口，而不是转发给所有端

7、口。即对该特定端口为转发，其他端口称为过滤。如：工作站A将帧送往工作站B的过程如下：①将发送帧的目标MAC地址0260.8c01.2222与MAC表中的表项进行比较；②查到该地址可通过E1端口到达,将帧转发到该端口；③交换机不会再将帧转发到E2、E3端口，即过滤(framefiltering)以节省链路带宽。老化（或称计时）当交换机学习到某个源MAC地址之后，它会给这个条目打上时间戳。每当交换机收到来自这个源MAC地址的帧之后，这个时间戳会被更新。当老化计时器(agingtimer)超时之后还没有

8、收到来自该源MAC地址的帧，那么这个条目就会从桥接地址表里移除。老化计时器的默认时间为5分钟，可以人工对其进行修改。交换机结构1、交换机的组成部件交换机实际上就是一台特殊用途的计算机，它的内部也有CPU、内存和主板，只不过这些部件是专门为数据交换而设计的。我们通常所说的交换机的背板带宽有点类似于电脑主板上的总线，是交换机接口处理器（或接口卡）和数据总线间所能吞吐的最大数据量。一台交换机的背板带宽越高，处理数据的能力就越强，同时价格也越高。交换机除了和我们熟知的传统的PC机有类似的体