交换机和路由器技术

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1、第九章交换机和路由器技术本章就要介绍在当前网络管理中经常遇到一些交换机和路由器技术，其中主要包括Cisco、3COM和华为3COM公司中的主流交换机和路由器协议技术。本章重点：交换机的主要数据交换方式链路聚合技术主要功能和实现方式华为3COMIRF技术主要功能和应用交换机端口镜像技术的基本配置方法POE技术的实现原理和主要应用软交换技术原理及主要优势主要路由器硬件和软件技术RIP、OSPF、IGRP和BGP路由协议工作原理HSRP技术原理和主要应用9.1交换机的数据交换技术9.1.1主要的数据交换方式从网络交换产品的形态来看，交换产品大致有3种：端口交换、帧交换和信元交换。1.端口交换端口交

2、换技术最早出现于插槽式集线器中。这种交换技术是基于OSI第一层（物理层）完成的，它并没有改变共享传输介质的特点，因此并不是真正意义上的交换。2.帧交换帧交换是目前应用的最广的局域网交换技术，也是目前二层交换机所用的主要交换技术。它通过对传统传输介质进行分段，提供并行传送的机制，减少了网络的碰撞冲突域，从而获得较高的带宽。网络帧的处理方式一般有3种：存储转发方式、直通交换方式和碎片隔离方式。直通交换方式（Cut-Through）直通交换方式以太网交换机在各端口间纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在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，启动内部的动态查找表，并转换成相应的输

3、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。存储转发方式（StoreandForward）存储转发式以太网交换机的控制器先将到达输入端口的数据包缓存起来，检查数据包是否正确，并过滤掉冲突包错误。确定包正确后，取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。碎片隔离方式（FragmentFree）这是介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案。它在转发前先检查数据包的长度是否够64字节（512bit），如果小于64字节，说明是假包（或称残帧），则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。3.信元交换信元交换的基本思想是采用固定长度的信元进行交换，

4、这样就可以用硬件实现交换，从而大大提高交换速度，尤其适合语音、视频等多媒体信号的有效传输。目前，信元交换的实际应用标准是ATM（异步传输模式）。9.1.2三层报文转发方式及原理目前主要存在两类第三层交换技术：第一类是报文到报文交换，每一个报文都要经历第三层处理（即至少是路由处理），并且数据流转发是基于第三层地址的；第二类是流交换，它不在第三层处理所有报文，而只分析流中的第一个报文，完成路由处理，并基于第三层地址转发该报文，流中的后续报文使用一种或多种捷径技术进行处理。1.报文到报文交换技术原理及实现方法报文到报文交换遵循这样一个数据流过程：报文进入系统中OSI参考模型的第一层，即物理接口，然

5、后在第二层接受目的MAC检查，若在第二层能交换则进行二层交换，否则进入到第三层，即网络层。在第三层，报文要经过路径确定、地址解析及某些特殊服务。处理完毕后报文已更新，确定合适的输出端口后，报文通过第一层传送到物理介质上。传统路由器是一种典型的符合第三层报文到报文交换技术的设备。2.流交换技术原理及实现方法在流交换中，第一个报文被分析以确定其是否标识一个“流”或者一组具有相同源地址或目的地址的报文。流交换节省了检查每一个报文要花费的处理时间。同一流中的后续报文被交换到基于第二层的目的地址。3Com公司的快速IP属于端系统驱动流交换技术，其工作原理基于NHRP标准（草案）。源端主机发送一个快速I

6、P连接请求，该请求就像数据报文一样被路由穿过网络。如果目的端主机也运行快速IP，则它发送一个包含其MAC地址的NHRP应答报文给源端主机。如果源端主机和目的端主机存在二层交换通路，当NHRP应答报文到达源端主机时将在经过的交换机中建立目的端主机MAC地址和端口的映射表，随后源端主机可根据目的端主机MAC地址直接通过交换机二层通路交换数据报文，不再经过路由器。如果两端主机之间没有交换路径又无NHRP应答返回，则报文向前进行路由。9.2链路聚合技术链路聚合就是把多条链路聚合成一条链路进行管理，以实现高带宽通道的需求。目前Cisco、3COM和华为3COM公司均有类似技术，但它们的称呼不太一样，C

7、isco中称为通道聚合，3COM则称之为链路聚合，而华为3COM中则称之为端口汇聚。但他们的原理却基本一样，本节以Cisco的通道聚合技术为例进行介绍。9.2.1快速以太网通道（FEC）技术FEC工作原理是将多个全双工快速以太网连接成组，然后实现高速、容错连接。一台支持FEC技术的交换机可连接二三块或四块快速以太服务器网卡，全双工时支持多达800Mbps的带宽。9.2.2千兆以太网通道（GEC）技术GEC（G