本章提要：
交换机用做网络集中设备，其端口连接网络中的主机。在转发数据帧时，端口带宽能够独享。
交换机按其工作在OSI参考模型的对应层次，有第二层、第三层和第四层交换机。可管理的交换机内置了操作系统软件。
第二层交换机采用帧交换转发数据，帧交换方式有三种，分别为存储转发、伺机通过和自由分段。
使用备份连接是提高网络可靠性的常用方法，但所形成的环路可能会导致广播风暴和引起多帧副本问题。
STP协议的应用则可消除环路问题，使冗余备份得以实现。
1.1交换机的作用与组成
在以太网络中，交换机起的是信息中转站的作用。它把从某个端口接收到的数据从其他端口转发出去。以下介绍交换机的外观与内部组成。不同厂家、不同型号的以太网交换机，其外观和内部组成都有一定的个性差异，但其共性是主要的。
1. 交换机的外观
前面板上的多个RJ45接口是以太网口，用来连接计算机或其他交换机。
后面板或前面板上的串口是交换机的配置口，用串口线缆将其与计算机的串口连接起来，可实现对交换机的配置操作。也有的交换机的配置口位于前面板上。
面板上有若干指示灯，其亮、灭或闪烁可以反映交换机的工作状态是否正常。
此外还有电源插口、电源开关等。
可上机架（柜）式交换机的标准长度为48.26cm(19in)。
如图1.1所示的是Cisco Catalyst3550和Cisco Catalyst 2900交换机的外观图。
2. 交换机的内部组成
交换机的内部组成为：
CPU (中央处理器)：交换机使用特殊用途集成电路芯片ASIC，以实现高速的数据传输。
RAM/DRAM：主存储器，存储运行配置。
NVRAM（非易失性RAM）：存储备份配置文件等。
FlashROM（快闪存储器）：存储系统软件映像文件等。是可擦可编程的ROM。
ROM：存储开机诊断程序、引导程序和操作系统软件。
接口电路：交换机各端口的内部电路。
图1.1 交换机的外观
1.2交换机的分类
可按多种方式对交换机进行分类。若参照开放系统互连参考模型OSI，则交换机属于第二～四层的设备。
1.2.1 OSI参考模型与数据通信设备
开放系统互连参考模型OSI分为七层，每层的名称、对应的协议数据单元的名称以及每层所用的设备见表1.1。
表1.1OSI参考模型的层次及其相应设备
根据OSI参考模型，每一层都使用相应的协议实现特定的功能，完成数据交换。高层数据逻辑地在源主机与目标主机对应层之间进行传输，屏蔽下层的细节。而数据实际的传输过程则是：发送端，高层数据经过下面各层，依次被各层进行封装，最后通过物理层完成到达接收端的比特流的传输。
交换机可以工作在第二、第三、第四层，对应的技术称为第二层、第三层和第四层交换技术，第二层交换机是目前使用最多的交换机。
本书主要介绍第二层交换技术和第二层交换机。如无特别说明，以下提到的交换机均指第二层交换机。
1.2.2交换机的简单分类
这里只对以太网交换机按配置是否可以改变或者按在OSI参考模型中的对应层次来进行简单的分类。
1. 模块式与固定配置式
按交换机的配置可否改变，可把交换机分为模块式和固定配置式。
模块式模块式交换机的模块可以拔插，模块通常是100Mb/s或1000Mb/s光纤接口模块，或1000Mb/s RJ45接口模块，或者是堆叠模块。交换机上则有相应的插槽。使用时，模块插入插槽之中。模块式交换机配置灵活，模块可按需要购买。一般说来，模块式交换机的档次较高，模块插槽结构可最大程度地保护用户的投资。
固定配置式固定配置式交换机的接口固定，硬件不可升级。
2. 第二层、第三层与第四层交换机
前面已提过，按交换机工作在OSI参考模型的相应层次，交换机可分为三个层次的交换机，其中大量商品化的是第二层和第三层交换机。
第二层交换机第二层交换机工作在OSI参考模型的第二层，它的每个端口拥有自己的冲突域。如果该二层交换机具有虚拟局域网(VLAN）功能，则每一个VLAN成为一个广播域。第二层交换机采用三种方式转发数据帧：直通（Cut Through）、存储－转发（Store and Forward)和自由分段（Fragment Free）。
第三层交换机第三层交换机根据目的IP地址转发数据报，与后面要讨论的路由器一样，它也必须创建和动态维护路由表。但是，第三层交换机能做到“一次路由，多次交换”。即是说，第三层交换机能够把报文转发到不同的子网，并在后续的通信中实现比路由更快的交换。
第四层交换机第四层交换机可以解释第四层的传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）信息，允许设备为不同的应用（使用端口号区分）分配各自的优先级。这样，第四层交换机可以“智能化”地处理网络中的数据，最大限度地避免拥塞，提高带宽利用率。1.3交换机在网络中的连接及作用1.3.1交换机的端口以太网交换机的端口或称接口，是8个引脚的RJ45接口，其种类
通常有10Base-T，10Base-F，100Base-TX，100Base-T4，100Base-FX，1000Base-T，1000Base-FX 及1000Base-CX等。
其中Base指的是采用基带传输技术，10、100和1 000分别代表传输速率为10Mb／s、100Mb／s 和1 000Mb／s，通常把对应的技术分别称为以太网、快速以太网和千兆位以太网。
各参数的含义见表1.2。
表1.2交换机的各种端口
1.3.2共享式与交换式网络
采用双绞线或光纤作传输介质的网络，使用集线器或交换机作为网络的中心。计算机之间的通信，通过集线器或交换机进行数据的转发。
1.集线器与共享式局域网
集线器通常称为Hub，按其使用的技术可分为被动式与主动式集线器。前者只提供简单的集中网线转发数据的工作，后者可对数据作一定的处理。
集线器按端口的传输速率或俗称带宽来分，有10Mb／s和100Mb／s的。通常所说的集线器是指的共享式集线器，其带宽是所有端口共享的。例如一台16端口的100Mb／s的集线器，当全部端口都使用时，每一端口的带宽就只有100Mb／s的1/16。由集线器作中心设备的局域网（以及总线型拓扑的局域网）称为共享式局域网。
集线器的全部端口属于同一个冲突域，集线器在端口之间转发数据帧时采用向所用端口广播的方式进行，因此其全部端口又属于同一个广播域。单一的冲突域和广播域使网络在通信繁忙时容易产生阻塞和广播风暴。
可以使用多台集线器级联或堆叠起来以增加总的端口数，但不能用此方法来延伸网络的距离。
随着交换机价位的降低，共享式集线器正逐渐淡出局域网领域。
2.交换机与交换式局域网
交换机可以看做是高档的集线器，它有时也被称之为交换式集线器。它采用了许多新的技术，如其端口之间的通信可全双工进行，能实现数据的线速转发等。它的最显著的特点在于端口带宽的独享。
例如一台100Mb/s的交换机，在使用时每一对端口之间的数据传输速率都是100Mb/s，不会随着使用的端口数的增加而减少。即是说，其端口带宽是独享的。
应当注意的是，只有网卡和交换机两者的带宽都为同一值时，才能实现以该速率传输数据。否则，只能按二者中较小的一个速率传输。例如，只有网卡和交换机都是1 000Mb/s的，才能实现1 000Mb/s的传输速率。而且，使用的传输介质还必须支持该传输速率。这一特性称为带宽的自动协商或者带宽的自适应。
光纤能支持1 000Mb/s以上的传输速率，但使用光纤的网络未必都是千兆位以太网，最初的光纤以太网就是10Mb/s的。
通常把由交换机作为中心设备的局域网称为交换式局域网。
交换机的端口按其带宽可分为10Mb/s，100Mb/s，10/100Mb/s自适应和1 000Mb/s的，有的交换机上只有上列端口之一；更多的则是兼有两种或多种端口。
交换机的每一个端口都是一个冲突域，故不会因端口的使用数增加而降低端口的传输带宽。不过，交换机的所有端口仍属于同一个广播域，当网络中的广播信息增多时，也会导致网络传输效率的降低。
如果采用虚拟局域网（Virtual Local Network，VLAN）技术，则每一个VLAN具有各自的广播域，这样交换机就有了多个广播域。广播数据帧被局限在各自的域内，可有效防止广播风暴的发生。
与集线器一样，也可使用多台交换机级联或堆叠起来增加总的端口数。然而，交换机的级联却可以用来延伸网络的距离，如图1.2所示的级联可使网络范围扩展400m。
图1.2级联交换机以扩展网络距离
最廉价的交换机可能不支持网络管理功能，用于简单的网络环境。支持网络管理功能的交换机称为可管理或可配置的交换机。
若用在小型、简单的网络中，可管理的交换机也不需配置（实际是使用了默认配置）即可工作；而网络规模较大或者较为复杂时，就需要对其进行配置和管理了。
1.4交换技术基础
连接在交换机端口上的主机通过地址解析协议ARP相互查询对方网卡的物理地址（又称MAC地址，即Media Access Control地址），以便进行相互间的数据帧的传输。
MAC地址是固化在网卡内部用于惟一确定网卡身份的标识，是网卡在生产时被永久写入芯片的固定值。全球的网卡生产厂商按照买得的 MAC地址范围制造网卡，因此不会有两块相同MAC地址的网卡。这样，MAC地址就可用做惟一标识设备的地址。第二层交换过程通过使用MAC地址在低层实现通信寻的，即是说，网络中的数据包最终是通过MAC地址找到目标的。
由于交换机在数据传递过程中不用检查第三层（网络层）的包头信息，而是直接由第二层帧结构中的MAC地址来决定数据的转发目标，因此，数据的交换过程几乎没有软件的参与，从而大大提高了交换进程的速率。
1.4.1 MAC地址表的建立
在交换式网络中，各主机的MAC地址是存储在交换机的MAC地址表（也称MAC地址数据库）中的。MAC地址表记录的是各主机MAC和对应的交换机的端口编号，故有时也称为MAC地址-端口表。交换机在工作过程中，会向MAC地址表不断写入新学到的MAC地址。一旦交换机掉电或重新上电后，其内部的MAＣ地址表会被自动清空或清空后又重新建立。图1.3所示，MAC地址表的建立过程如下：
a.工作站１向目标主机（工作站3）发送查询（目标MAC）地址信息，此时，该信息会首先发送到本地交换机Switch。
b.本地交换机在收到查询信息后，会先将信息帧内的源MAC地址记录在自己的MAC地址表中。然后，交换机再向其他所有端口发送（广播）查询信息。
c.目标主机接收到该信息后，会通过交换机直接对源地址主机进行响应。此时，交换机就将工作站3的MAC地址也记录在其MAC地址表里。
d.两台主机（工作站1和工作站3）进行点对点的连接通信。
e.如果两台主机在一定时间（称为老化时间）内未进行通信，交换机将会清除相应端口对应的MAC地址记录。再次通信时得重新通过a～d的步骤生成MAC地址记录，这称为MAC地址表的更新。
图1.3 MAC地址表的建立
实现以上查询的协议是地址解析协议ARP，是针对目标主机的IP地址查询出相应的MAC地址。注意第二层交换机是不认识IP地址的，它之所以能实现数据的转发，是因为数据帧中已经有了目标MAC地址，交换机通过查看的地址表中的记录，就把该帧从相应的端口转发出去。
当交换机接收到一个数据帧时，它会首先检查数据帧里的MAC地址，如果该地址未缓存在MAC 地址表里，交换机就向所有的其他端口发送查询信息；如果该地址已缓存在MAC地址表里，它就会按照表中的地址进行转发，而不会把该帧广播到其他端口。
如果是主机之间第一次通信，或者超过MAC地址表更新时间后继续通信，交换机都会广播ARP 查询。所以一台网中有的广播是不可避免的，也是必须的。
交换机MAC地址表的查看方法见2.3的第5小节。
1.4.2局域网的三种帧交换方式
局域网交换机在传送数据时，采用帧交换（Frame Switching），该技术包括三种主要的交换方式，即存储转发（Store and Forward）、伺机通过（Cut Through）和自由分段（FragmentFree）。
1.存储转发
存储转发（Store and Forward）方式是最基本的交换技术之一。在进行转发数据帧前，该数据帧将被完全接收并存储在缓冲器中，数据帧从头到尾全部接收完毕才进行转发。其间，交换机需要解读数据帧的目的地址与源地址，并在MAC地址列表中进行适当的过滤。
在存储转发过程中还要进行高级别的冗余错误检测（CRC）工作，如果所接收到的数据帧存在错误、太短（小于64B）或太长（大于1 518B），最终都会被抛弃。
采用这种转发方式的交换机在接收数据帧时延迟较大，且越大的数据帧延迟时间越长。
2.伺机通过
伺机通过（Cut Through）技术是交换机在接收整个数据帧之前读取数据帧的目的地址到缓冲器，随后再在MAC地址列表里进行适当的过滤。
采用这种转发方式，在整个数据帧完全接收之前就已经转发了。这种方法减少了传输的延迟，但同时也削减了对数据帧的错误检测能力。
还有些交换机可以把存储转发与伺机通过两种技术合并在一起使用。它们首先在交换机里设置一个错误检测的门限值，当错误发生率低于该值时使用伺机通过的交换方法以减少数据的传输延迟。当误码率提高大于该门限值时，交换机将自动改为存储转发交换方式，从而保证了数据的正确性与准确性。在链路恢复正常后，误码率下降低于该门限值后，系统将再次回到伺机通过方式工作。
3.自由分段
自由分段（Fragment Free）技术是在伺机通过交换方式的基础上调整的。自由分段在转发数据之前，过滤有包错误的冲突分段（长度为64B）。这是因为通常认为数据帧的错误总是发生在刚开始的64B内，自由分段交换方式的错误检测级别要高于伺机通过交换方式。
Cisco交换机交换方式的设置见2.3的第4小节。
1.4.3冗余备份与环路
在许多交换机或网桥设备组成的网络环境中，通常都使用一些备份连接，以提高网络的健壮性、稳定性。备份连接也称备份链路、冗余链路等。备份连接如图1.4所示，交换机Switch1的端口Port7与交换机Switch3的端口Port6之间的链路就是一个备份连接。在主链路（图中Port1与Port3之间的链路）出故障时，备份链路自动启用，从而提高网络的整体可靠性。
使用冗余备份能够为网络带来许多好处，但是备份连接使网络存在环路。图1.4中Port1－Port5－Port8－Port3－Port6－Port7－Port1就是一个环路。环路问题是备份连接所面临的所有负面影响中最为严重的问题，它在网络中直接导致以下麻烦：
形成广播风暴
出现多个广播帧副本
图1.4 备份连接与环路
1.广播风暴
在一些较大型的网络中，当大量广播流（如MAC地址查询信息等）同时在网络中传播时，便会发生数据包的碰撞。随后，网络试图缓解这些碰撞并重传更多的数据包，结果导致全网的可用带宽阻塞，并最终使得网络失去连接而瘫痪。这一过程被称为广播风暴。
网络中，一台设备能够将数据包转发给网络中所有其他站点的技术称为广播。由于广播能够穿越由普通网桥或交换机连接的多个局域网段，因此几乎所有局域网的网络协议都优先使用广播方式来进行管理与操作。广播使用广播帧来发送、传递信息，广播帧没有明确的目的地址，它所发送的对象是网络中的所有主机，也就是说网络中的所有主机都将接收到该数据帧。它一般用来发送网络中的公共信息，例如服务通告、地址查询等信息。
广播是引起广播风暴的主要原因。但是，在正常的网络环境中，网络广播是无所不在的。MAC地址查询、路由协议通信、ICMP控制报文以及大量的服务通告等信息都属于网络中正常的广播。因此需要在保证网络正常使用广播的情况下，有效减少广播风暴的发生。
广播风暴的形成：
在如图1.4所示的网络中，本来的打算是要提供冗余备份，Switch3通过Port6与Switch1的Port7连接起来，增加一条Switch3到Switch1的通路。但若不采取其他措施，这样做的结果会导致不能正常工作，因为这是一个存在循环的连接，如果Switch1收到一个广播帧，下面的过程a～f 会被反复执行：
a. Switch1向Port1转发广播帧。
b. Switch2通过Port5收到广播帧。
c. Switch2向Port8转发广播帧。
d. Switch3通过Port3收到广播帧。
e. Switch3向Port6转发广播帧。
f. Switch1通过Port7再次收到原来的广播帧，又从a开始重复以上过程。上述过程周而复始，同样的广播帧被不断复制，最后形成广播风暴，耗尽网络资源。
在一个较大规模的网络中，由于拓扑结构的复杂性，会造成许多大大小小的环路产生，由于以太网、令牌环网等第二层协议均没有控制环路数据帧的机制，因此各小型环路产生的广播风暴将不断扩散到全网，进而造成网络瘫痪。
与广播概念相类似的还有组播（Multicast，或称多播），组播是一点对多点的通信，是一种比较有效的节约网络带宽的方法。例如在视频点播等多媒体应用中，当把多媒体信号从一个节点传输到多个节点时，采用广播方式会浪费带宽，重复采用点对点传播也会浪费带宽，而组播能够把帧发送到组地址，而不是单个主机，也不是整个网络。由于它的发送范围明显小于广播，因而减少了对网络带宽的占用。
网络运行时，应当了解网络里所运行的所有协议以及这些协议的主要特点，这样才能更有利于对广播信息流量的控制。通常，交换机对网络中的广播帧或组播帧不会进行任何数据过滤，因为这些地址帧的信息不会出现在MAC层的源地址字段中。交换机总是直接将这些信息广播到所有端口，如果网络中存在环路，这些广播信息将在网络中不停地转发，直至导致交换机出现超负荷运转（如CPU过度使用，内存耗尽等），最终耗尽所有带宽资源、阻塞全网通信。
通过使用第三层的路由设备(详见本书的后半部分)，能够很好地解决广播风暴问题。当客户端发出用来查询的广播包时，路由器能够将其截获并判断是否进行全网转发，从而大大抑制了引发广播风暴连锁反应的可能性。
由于路由器能够有效隔离广播区域，因此，一些局域网就设计成以路由器为中心的网络构架。但是，路由器通常又会成为网段（子网）间通信的瓶颈。比较高端的设备如第三层交换机，在这方面则比路由器具有更好的性能。
Cisco第二层交换机支持这样一种广播风暴控制功能：它定义交换机端口的广播门限值，当端口接收的广播帧数量超过了该值时，该端口便会立刻处于挂起状态，不再接收广播数据帧从而避免出现循环广播状态。该功能默认值为禁用，需要通过手动配置打开。
2.多个广播帧副本
网络中如果存在环路，目的主机可能会收到某个广播帧的多个副本，此时会导致上层协议在处理这些数据帧时无从选择，产生迷惑：究竟该处理哪个帧呢？
严重时还可能导致网络连接的中断，同时引起MAC地址数据库的混乱。
当交换机连接不同网段时，将会出现通过不同端口接收到同一个广播帧的多个副本的情况。这一过程也会同时导致MAC地址表的多次刷新，这种持续的更新、刷新过程会严重耗用内存资源，影响该交换机的交换能力，同时降低整个网络的运行效率。严重时，将耗尽整个网络资源，并最终造成网络瘫痪。
1.5生成树协议
要实现冗余备份，提高网络的可靠性，必须解决环路拓扑结构为网络带来的以上两种致命的负面影响。
生成树协议（Spanning Tree Protocol， STP）最初是由美国数字设备公司(Digital Equipment Corp,DEC)开发的，后经电气电子工程师学会(Institute of Electrical and Electroric Engineers,IEEE)进行修改，最终制定了相应的IEEE802.1d标准。STP协议的主要功能就是为了解决由于备份连接所产生的环路问题。
STP协议的主要思想就是当网络中存在备份链路时，只允许主链路激活，如果主链路因故障而被断开后，备用链路才会被打开。
注意，虽然DEC和IEEE的STP协议的设计目标相同，都是为了解决网络环路问题，但二者的使用并不兼容。
1.5.1 STP协议原理
STP的基本做法就是生成“一棵树”，树的根是一个称为根桥的交换机。
根据设置不同，不同的交换机会被选为根桥，但任意时刻只能有一个根桥。由根桥开始，逐级形成一棵树，根桥定时发送配置数据包，非根桥接收配置数据包并转发，如果某台交换机能够从两个以上的端口接收到配置数据包，则说明从该交换机到根的路径不止一条，这样便构成了循环回路。
此时交换机就根据端口的配置选出一个端口并把其他的端口阻塞，消除循环。当某个端口长时间不能接收到配置数据包的时候，交换机认为该端口的配置超时，网络拓扑可能已经改变。此时就重新计算网络拓扑，重新生成一棵树。
1. STP修剪与BPDU
STP协议通过使用STP算法来动态地探测网络中存在的环路，自动调整网络中的备份路径，并及时控制其进入备份状态。此外，使用STP协议还可以迅速改变或调整网络当前的拓扑结构，并最终将网络的现有拓扑修剪成树状结构，即只有主干与分支部分而不会形成环路，就像一颗树一样，这称之为STP修剪。图1.5所示为一使用STP协议构成的网络连接，从图中看到，在主交换机链路工作时，备份交换机链路（Port6～Port7）则处于暂时禁用状态。
图1.5 由STP协议构成的网络
STP协议是通过在网络中发送和接收桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）帧来进行网络调整的，BPDU的配置信息在网络中以组播的方式传播，其中每个设备的ID号都可以通过BPDU帧发送到其他设备。
2. 根桥的选举
经过STP修剪完的树状结构里，只存在一个惟一的树根（Root），这树根可以是一台网桥或一台交换机，称之为根桥，由它作为核心基础来构成网络的主干与其他分支结构。尽管根桥由STP
协议自动选举产生，但其的选择非常重要，选举根桥的规则：
a.根桥必须具有最低的优先权ID与MAC地址。Cisco交换机的ID值为32 768，在优先权数值相等时，将由MAC地址大小来决定。谁的MAC地址值小就由谁来作为根设备。
b.在运行STP协议的交换机上，端口分为已分配端口与未分配端口两种类型：
已分配端口此时端口处于激活状态。实际上由于根设备的所有端口是构成主干网络的基础，因此根设备的所有端口类型都将处于已分配状态，而其他位置的设备端口状态要由STP算法决定。每个端口都有一个关于路径长度的默认值，可以手动进行调整或是依据STP算法自动生成一个路径长度值。这处路径的长度值越小，它的效率就越高，也就会成为最优路径，此时这个端口就会被激活而处于已分配状态。
未分配端口未分配端口实际上就是处于备份状态。该设备端口由于具有较大的路径长度值而被STP算法关闭，使其处于未分配状态。当端口处于未分配状态时，这些端口的链路便不会进行数据传输。只有当某一已分配的端口发生故障时，端口类型才会由未分配类型自动变成已分配类型。
1.5.2 STP的端口状态
STP端口存在以下几种不同状态，见表1.3。
a.禁用此种状态下无法对端口进行操作。端口不能接收BPDU信息，更不能进行数据信息的转发。
表1.3STP端口的不同状态
b.阻塞此种状态下可以对端口进行操作。端口可以接收BPDU信息，但却不能转发数据。这是因为该端口相对于其他端口有较大的路径长度值，为了避免形成环路，STP将其置于阻塞状态。
c.侦听此种状态下可以对端口进行操作。端口可以接收BPDU信息，但它不具有BPDU信息的转发与MAC地址的学习能力。每当网络拓扑结构发生改变时，端口便会立即进入这种状态。它监听网络上的BPDU信息以便随时准备进入学习状态。
d.学习此种状态下可以对端口进行操作。端口可以主动地接收和发送BPDU数据信息，负责建立MAC地址表并使之与相应的端口进行一一映射，但同样不能转发数据信息。只有当侦听到网络拓扑结构发生改变时，端口才会进入这种状态。
e.转发此种状态下可以对端口进行操作。端口可以转发数据信息，并与其他交换机交换BPDU信息以获得最佳的路径长度值，完成网络拓扑结构的调整。
从上面的状态信息可以看到，这是交换机的某个端口从不可用状态转变成可用状态的过程。当交换机完成初始化后，为避免形成环路，STP会使一些端口（备份链路的端口）直接进入阻塞状态。当网络中主链路发生故障时，网络的拓扑结构即会发生变化，处于阻塞状态的端口就会通过BPDU了解（侦听）到这变化，端口的状态就会立刻从阻塞状态转变到学习状态，完成MAC 地址表的建立后成转发状态，并在转变过程中经历侦听与学习两个状态，最终转为正常的工作模式。
一个端口从禁用状态到转发状态通常需要经历约50s时间，这样才能保证STP拥有足够的时间来了解整个网络的拓扑结构。
???????? 查看Cisco catalyst 2900系列交换机在生成树系统中的角色可以使用命令show spanning-tree，具体用法见2.3的第5小节。
交换机的分类及工作原理
交换机的分类及工作原理 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，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（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）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。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MAC地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps＝20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之，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，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。 从层次上分类交换机可分为二层交换机、三层交换机、四层交换机等：（一）二层交换技术 二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下： （1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的； （2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；
交换机基本知识交换机知识入门 交换机是日常生活工作中经常用到的物品，但不少人队交换机基本知识却不是很了解，本文从交换机的起源、类型、应用、交换方式等方面介绍了交换机基本知识（入门知识），希望对大家有所帮助。 交换机定义 什么是交换机？交换机英文名称为Switch，也称为交换式集线器，交换机是构建网络平台的“基石”，又称网络开关它是一种基于MAC地址(网卡的硬件标志)识别，能够在通信系统中完成信息交换功能的设备。其工作原理可以简单地描述为“存储转发”四个字。因为交换机支持“全双工”模式，所以B在接收A发送数据的同时，还可以向A或其他的计算机发送数据。如果在MAC地址中没有B的地址信息，那么交换机可以通过“MAC地址学习”功能将连接到自身的B计算机MAC地址记住，形成一个节点与MAC地址的对应表。 交换和交换机最早起源于电话通讯系统（PSTN），我们现在还能在老电影中看到这样的场面：首长（主叫用户）拿起话筒来一阵猛摇，局端是一排插满线头的机器，戴着耳麦的话务小姐接到连接要求后，把线头插在相应的出口，为两个用户端建立起连接，直到通话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。当然现在我们早已普及了程控交换机，交换的过程都是自动完成。 交换机的类型 交换机类型的了解是交换机的基本知识，必须掌握。 交换机有多种分类方式： 从网络覆盖范围划分交换机可以分为以下两类：广域网交换机和局域网交换机 根据传输介质和传输速度分：以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、10千兆以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌环交换机。 根据交换机应用网络层次划分企业级交换机、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。 根据交换机端口结构划分固定端口交换机和模块化交换机。 根据工作协议层划分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机 根据是否支持网管功能划分网管型交换机和非网管理型交换机 交换机的应用 作为局域网的主要连接设备，交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着交换技术的不断发展，交换机的价格急剧下降，交换机的普及度进一步增加。 如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你还未对网络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加一个100Mbps/1000Mbps的交换机。 如果网络的利用率超过了40％，并且碰撞率大于10％，交换机可以帮你解决一点问题。带有100Mbps快速以太网的交换机可以全双工方式运行，可以建立起专用的200Mbps连接。 不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同，在同一网络环境下添加新的交换机和增加
程控交换机简介、工程设计 学生：何培尧易添财 内容摘要：自从1876年贝尔发明电话以来，为适应多个用户之间电话交换的要求，出现了多种类型的交换机，而在电话交换机中引入了计算机控制技术就是交换技术发展中具有重大意义的转折点。就此，这种属于全电子类型，采用程序控制方式的存储程序控制交换机暨程控交换机登上了时代的大舞台。程控交换机是目前自动电话交换机最先进的一种,现代电话交换已经全部采用了程控交换。本文主要介绍了程控交换机的发展、分类、基本组成和程控交换工程设计。 关键词：程控交换机全电子存储程序控制
目录 前言 (1) 1 程控交换机的发展 (1) 1.1 交换机的演进过程 (1) 1.2 程控交换机的发展 (2) 1.2.1 程控交换机中话路网的发展 (2) 1.2.2 程控交换机中控制方式的发展 (2) 1.2.3 程序软件的发展 (2) 1.2.4 接入业务的发展 (2) 2程控交换机的基本构成 (3) 2.1 外围接口单元 (3) 2.1.1用户线接口电路 (3) 2.2 交换网络 (4) 2.3 控制系统 (4) 2.4 信令系统 (4) 2.4.1 用户线信令 (5) 2.4.2 局间信令 (5) 2.5 出入中继器 (5) 3 程控交换机的工程设计 (6) 3.1 系统设计 (6) 3.2 机房设计 (6) 3.3 电源设计 (6) 3.3.1 要求 (6) 3.3.2 措施 (7) 附录1：电话接续的基本信令流程 (8) 附录2：程控交换机的基本结构图 (9) 附录3：交换机与用户之间的连接网络 (10) 参考文献： (11)
程控交换机简介、工程设计 前言 人工交换的效率太低，不能满足大规模部署电话的需要。随着半导体技术的发展和开关电路技术的成熟，人们发现可以利用电子技术替代人工交换。电话终端用户只要向电子设备发送一串电信号，电子设备就可以根据预先设定的程序，将请求方和被请求方的电路接通，并且独占此电路，不会与第三方共享（当然，由于设计缺陷的缘故，可能会出现多人共享电路的情况，也就是俗称的“串线”）。这种交换方式被称为“程控交换”。而这种设备也就是“程控交换机”。 由于程控交换的技术长期被发达国家垄断，设备昂贵，我国的电话普及率一直不高。随着当年华为、中兴通讯等企业陆续自主研制出程控交换机，电话在我国得到迅速地普及。 目前，语音程控交换机普遍使用的通信协议为七号信令（Signalling System No.7） 1 程控交换机的发展 1.1 交换机的演进过程 自从1876年贝（Bell）尔发明电话以来，随着社会需求的日益增加和科技水平不断地提高，电话交换技术处于迅速的变革与发展中。其历程大致可分为人工交换、机电交换与电子交换三个阶段。 1878年，在美国康涅狄格州新哈芬港就出现了人工交换机，他是借助话务员进行电话接续，其效率是极低的。 1891年，美国人史端乔（Strowger）发明了升降旋转接线器，并继而出现了步进制（step-by-step）交换机，它标志着交换技术从人工时代迈入机电自动交换时代。这种交换机虽然实现了自动连接，但仍存在着速度慢、效率低、杂音大与机器磨损严重等缺点。 1919年，瑞典工程师比图兰特（Betulander）与帕尔姆格林（Palmgren）申请了纵横接线器专利，并于1926年和1938年分别在瑞典与美国开通了纵横制（crossbar）交换机。 1965年，美国贝尔系统经过艰苦努力在新泽西州开通了世界上第一台商用存储程序控制的电子交换机（No.1ESS），这一成果标志着电话交换从机电时代跃入电子时代，使交换技术发生划时代的变革。由于电子交换机具有体积小，速度快且便于提供有效而可
程控交换机的各种功能设置 程控交换机的各种功能设置是相同的，但是要到通信公司营业处开通相关的业务才能用。 程控交换机功能 1、闹钟服务 登记：*55*HHMM# 当您在预定时间前不需要闹钟服务时，可在听拨号音后，按“#55*HHMM#”耳机中听到证实音，说明此项服务已取消，否则需重新操作。其中“HHMM”与登记时的“HHMM”相同。 2免打扰服务(Don't Disturb Service)又称“暂不受话服务”。当您在某一段时间里不希望有来话干扰时，可以使用该项服务。登记免打扰服务不能同时登记转移呼叫服务、缺席用户服务、遇忙回叫服务。 使用方法： 设置：拿起听筒听到拨号音后按*56#，如听筒中听到证实音，即登记生效，否则需挂机后重新操作。 取消：听到拨号音后，按#56#，听到证实音，即此项服务已取消。否则，需重新操作。 注意：当您不需要免打扰服务时，一定要取消此项功能，否则别人无法打入。
3、转移呼叫 使用这项功能用户可根据需要将呼叫本机上电话转移到其它电话上(含移动电话)。 分为三种情况： A、无条件呼叫转移 设置：用户摘机后拨*57*+目标电话号码# 取消： 1)在本机上撤消时，用户摘机后拨#57# 2)在被转移的临时指定的话机上撤消时，用户摘机拨#57*+用户本机电话号码# B、无应答呼叫转移 当外线用户拨打本机用户时，本机用户不应答，20秒后自动转移到设定的目标电话上。 设置：用户摘机后拨*41*+目标电话号码#响应，挂机即可。 取消： (1)在本机上撤消，用户摘机拨#41#+目标电话#响应，挂机。 (2)在被转移的程控电话上撤消，用户摘机后拨#41*+本机电话号码# C、遇忙呼叫转移 当用户电话正在使用时，拨叫进来的电话将自动转移到设定的目标电
交换机交换模式及性能指标 目录 目录 (1) 1交换机交换模式 (2) 1.1快速转发交换模式（cut-through） (2) 1.2碎片丢弃交换模式(fragment free) (3) 1.3存储转发交换模式(store and forward) (3) 1.4 各种转发模式图解 (4) 1.5 IBM G8264系列交换机交换模式的操作 (4) 2交换机的性能指标 (5) 2.1背板带宽(backplane bandwidth) (5) 2.2 线速(Line Speed/Line Rate) (5) 2.3包的转发率(PPS) (6) 2.4吞吐量(throughput) (6) 2.6 MAC地址表容量 (8) 2.6.1 MAC地址 (8) 2.6.2 MAC址址表 (9) 2.7其它一些技术批标 (11) 2.8 MAC地址表应用实例 (11) 2.9支持超大帧（Jumbo） (13) 2.10 Microburst流量突出处理 (14) 2.11 IBM G8264与其它厂商交换机性能指标对比实例 (14)
1交换机交换模式 交换机的交换模式包括静态和动态两种。静态交换是由人工来完成端口之间传输通道的建立；动态交换是通过对目的MAC地址的查询，得到的输出端口来临时建立传输通道的，这个传输通道在数据帧传送完成后自动断开。目前，交换机最常采用的交换模式是动态交换模式。动态交换模式主要有：快速转发、碎片丢弃和存储转发三种模式。1.1快速转发交换模式（cut-through） 快速转发交换模式是指交换机在接收数据帧时，一旦检测到前6个字节—即目的地址就立即进行转发。由于数据帧在进行转发处理时仅对目的MAC地址部分复制到缓冲区，并不是复制一个完整的帧，所以这个数据帧在转发之前没有经过校验和纠错，从而有可能导致错误的数据帧被转发出去。 快速转发交换模式的优点在于端口交换延迟小，交换速度快；缺点是在质量较差的物理链路上传输质量可靠性差，因此它适合于小型的交换机。但是当前万兆或千兆光纤网络的可靠性为快速转发提供了保障，所以万兆光纤以太网交换机的转发模式一般为快速转发模式。 IBM万兆交换机缺省采用的是此种交换模式。
国威WS824-10型电话交换机基本功能设置与讲解一、怎样打内部电话、转接电话、代接电话、打出电话？ （外线出局码：9 代接码：*） 问：怎样设置外面打我公司电话听到“欢迎致电**公司，请拨分机号，查号请拨0” 答：在任何一部话机上，按#7871967590 01 ** 22130# 然后在交换机分机的第一个端口（001），也就是8001分机上按#7851# 对着话机录音。录第二段“#7852#”第三段“#7853#” 问：怎么样设置分机号码 一、分机板号码的设置 注1：国威ws824- 10型电话交换机的分机号只能1、2、8开头三位数和四位数，范围100-199，200-299，800-899,1000-1999,2000-2999,8000-8999，但3位数与4位数不能并存。 注2：Q208默认分机号为8001-8008，Q416默认分机号为8001-8016,10型机器默认分机号为8001-8048. 设置格式：#7871967590 29 端口号*分机号* 端口号*分机号*----------- 举例1：设置第二端口的分机号为2002 ，第三端口分机号1003， 设置方法：#787 1967590 29 002*2002*003*1003* 既可以设置成功 举例 2：设置第一端口为801，到最后端口848 设置方法：全部改3位数，需要全部清除所有分机号 #787 1967590 29 ***** 001*801*002*802*连续设置下去，既可以设置成功。29后面的5个*是删除了所有端口的分机号。 实际操作步骤：1、用一张纸记下端口号001-分机号，002-分机号--------，2 、设置的时候注意先5个*删除分机号再设置
交换机的配置 实验1 交换机的启动和基本配置 一．实验目的 1．掌握H3C二层交换机的启动和基本设置的操作； 2．掌握配置交换机的常用命令。 二．实验内容 1．对H3C交换机的启动和基本设置的操作； 2．熟悉交换机的开机画面； 3．对交换机进行基本的配置； 4．理解交换机的端口、编号及配置。 三．实验环境的搭建 通过Console电缆把PC机的COM端口和交换机的Console端口连接起来, 如图示。 ?准备PC机1台，操作系统为Windows2000 Professional； ?准备H3C 交换机1台； ? Console电缆1条。 四．实验操作实践与步骤 1．串口管理 用串口对交换机进行配置是我们在网络工程中对交换机进行配置最基本最常用的方法。用串口配置交换机是通过Console电缆把PC机的COM端口和交换机的Console端口连接起来。 步骤: 1) 通过Console电缆把PC机的COM端口和交换机的Console端口连接起来。 并确认连接PC机的串口是COM1还是COM2, 给交换机加电。 2)点击“开始”-“程序”-“附件”-“通讯”-“超级终端”，进入超级终端窗口,点击“”图标，建立新的连接，系统弹出如下图所示的连接说明界面。
3)在连接说明界面中键入新连接的名称，单击[确定]按钮，系统弹出如下图所示的界面图，在[连接时使用]一栏中选择连接使用的串口(COM1或COM2) 。 4)串口选择完毕后，单击[确定]按钮，系统弹出如下图所示的连接串口参数设置界面，设置波特率为9600，数据位为8，奇偶校验为无，停止位为1，流量控制为无。如下图所示：
交换机的功能及工作过程 By:吾怜茜 一．交换机概述： 交换机是一种工作在二层的设备，但是随着技术的不断进步，现在已经出现了诸如三层交换机，多层交换机产品。在本篇中讨论的是二层交换机的一些特性。 二．交换机的功能： 1.地址学习 有些地方也叫做基于源MAC地址学习，这个功能主要就是学习和存储MAC 地址。 2.帧的转发/过滤 数据帧的转发主要是交换机能够根据MAC地址表来转发数据，过滤则是对一些受限制的数据进行阻止或丢弃。 3.环路避免 由于交换机的某些特性会带来一些问题，比如形成环路，因此为了保证网络上数据的正确传输以及网络的稳定要采取一些措施来避免这些问题，主要是通过STP来实现，稍后会讲到。 三．交换机的工作过程： 交换机在运行的时候要维护几张表，比如CAM表，vlan.data表。CAM表用来保存学到的MAC地址；VLAN.DATA文件用来保存VLAN相关的信息。 1.在交换机初始加电的时候它的MAC地址表是空的，当其他与其相连的设备（PC，交换机，路由器等）向它发送一个信息的时候，交换机就会根据数据的源MAC和目标MAC对数据进行处理，因为发的是第一个包，所以这时候交换机会把源MAC地址和数据从本交换机进来的端口号做关联，然后加上VLAN号保存起来形成一个CAM表条目。因为交换机的MAC地址表现在是空的，所以它不知道数据的目的地在那里，这时候交换机会发送ARP请求把数据从除了数据进来的端口之外的所有端口广播，这个过程称为泛洪，当目标主机收到数据之后会返回一个回应包，告诉交换机自己的MAC地址，这时候交换机又会根据目标主机返回的包把目标主机的MAC地址和进来的端口关联起来加上VLAN号形成一个新的CAM表条目。这个过程就是地址学习。我们通过下面的图来详细了解一下。
三层交换机还是比较常用的，于是我研究了一下三层交换机的基本原理与设计思路，在这里拿出来和大家分享一下，希望对大家有用。本文在介绍三层交换技术和三层交换机工作原理的基础上，给出了一款三层交换机的设计，依照该设计实现的三层交换机已投入实际运行。 1.引言传统路由器在网络中起到隔离网络、隔离广播、路由转发以及防火墙的作业，并且随着网络的不断发展，路由器的负荷也在迅速增长。其中一个重要原因是出于安全和管理方便等方面的考虑，VLAN（虚拟局域网）技术在网络中大量应用。VLAN技术可以逻辑隔离各个不同的网段、端口甚至主机，而各个不同VLAN间的通信都要经过路由器来完成转发。由于局域网中数据流量很大，VLAN间大量的信息交换都要通过路由器来完成转发，这时候随着数据流量的不断增长路由器就成为了网络的瓶颈。为了解决局域网络的这个瓶颈，很多企业内部、学校和小区建设局域网时都采用了三层交换机。三层交换技术将交换技术引入到网络层，三层交换机的应用也从最初网络中心的骨干层、汇聚层一直渗透到网络边缘的接入层。 2.第三层交换技术 2.1三层交换的概念第三层交换技术也称为IP交换技术或高速路由技术等，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，而第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，第三层交换技术就是：第二层交换技术＋第三层转发技术，这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。一个具有第三层交换功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交换机上。 2.2三层交换的原理从硬件的实现上看，目前，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板/总线交换数据的。在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速地交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制（10Mbit/s——100Mbit/s）。在软件方面，第三层交换机将传统的基于软件的路由器重新进行了界定： （1）数据封包的转发：如IP/IPX封包的转发，这些有规律的过程通过硬件高速实现； （2）第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现。 假设有两个使用IP协议的站点，通过第三层交换机进行通信的过程为：若发送站点A在开始发送时，已知目的站B的IP地址，但尚不知道它在局域网上发送所需要的MAC 地址，则需要采用地址解析（ARP）来确定B的MAC 地址。A把自己的IP 地址与B的IP 地址比较，采用其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定B是否与自己在同一子网内。若B 与A 在同一子网内，A 广播一个ARP 请求，B 返回其MAC 地址，A 得到B 的MAC 地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC 地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC 地址表确定将数据包发向目的端口。若两个站点不在同一子网内，则A 要向"缺省网关"发出ARP（地址解析）封包，而"缺省网关"的IP 地址已经在系统软件中设置，这个IP 地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。当A 对"缺省网关"的IP 地址广播出一个
交换机的作用 交换”和“交换机”最早起源于电话通讯系统(PSTN)。我们以前经常在电影或电视中看到一些老的影片时常看到有人在电话机旁狂摇几下(注意不是拨号)，然后就说:跟我接XXX，话务接线员接到要求后就会把相应端线头插在要接的端子上，即可通话。其实这就是最原始的电话交换机系统，只不过它是一种人工电话交换系统，不是自动的，也不是我们今天要谈的程控交换机，但是我们现在要讲的程控交换机也就是在这个电话交换机技术上发展而来的。自1876年美国贝尔发明电话以来，随着社会需求的日益增长和科技水平的不断提高，电话交换技术处于迅速的变革和发展之中。其历程可分为三个阶段:人工交换、机电交换和电子交换。早在1878年就出现了人工交换机，它是借助话务员进行话务接续，显然其效率是很低的。15年后步进制的交换机问世，它标志着交换技术从人工时代迈入机电交换时代。这种交换机属于“直接控制”方式，即用户可以通过话机拨号脉冲直接控制步进接续器做升降和旋转动作。从而自动完成用户间的接续。这种交换机虽然实现了自动接续，但存在着速度慢、效率低、杂音大与机械磨损严重等缺点。直到1938年发明了纵横制(cross bar)交换机才部分解决了上述问题，相对于步进制交换机，它有两方面重要改进:1.利用继电器控制的压接触接线阵列代替大幅度动作的步进接线器，从而减少了磨损和杂音，提高了可靠性和接续速度;2.由直接控制过渡到间接控制方式,这样用户的拨号脉冲不在直接控制接线器动作,而先由记发器接收,存 储,然后通过标志器驱动接线器,以完成用户间接续。这种间接控制方式将控制部分与话路部分分开,提高了灵活性和控制效率,加快了速度。由于纵横制交换机具有一系列优点,因而它在电话交换发展上占有重要的地位,得到了广泛的应用,直到现在,世界上相当多的国家和我国少数地区的公用电话通信网仍在使用纵横交换机
详解智能交换机的功能以及实际应用 交换机在组网中起到的作用不言而喻，随着交换行业不断的发展，也出现了很多新型交换机，智能交换机就是其中一种，当智能交换机在逐渐走向网络边缘的过程中，一直面对着用户的种种疑问：智能交换机用于边缘是否大材小用，是否可以全部解决网络拥塞问题，是否支持VoIP，能否替代防火墙。其实，智能交换机有所能，也有所不能。 智能交换机这个概念一出现，就被赋予了很多神话般的色彩，仿佛一切网络问题都会迎刃而解。而很多用户在经历了.com时代的大起大落之后，已对厂商推出的各种概念失去了兴趣。针对各种各样对于智能交换机的疑问，下面将一一作答。 智能交换机有必要部署在网络边缘吗？是否属于大材小用？ 随着企业网络应用的深入，网络中各种流量占据了大量的带宽，给骨干带来了很大的负担，而这些各种各样的流量并不都是关键的业务流量。例如企业网中常见的FTP下载流量就不属于关键流量，下载文件或程序在时间上延迟几分钟，并不会对使用者造成多大的影响，而如果是VoIP流量或者IP视频流量延迟哪怕几秒钟，使用者都会感到非常难受；另外的一些流量如Email，其重要性介于以上两者之间。面对如此丰富的应用，如果在网络的边缘不加以区分，分重要级别来进行传送，在骨干上将造成流量的堵塞。 而且，在网络边缘还需要限制广播流量，不能让所有用户端的广播流量全部扩散到骨干，否则将形成严重的广播风暴。这就是需要在网络边缘部署智能交换机的必要性，随着智能交换机价格的下降，智能交换机已经不属于奢侈品，价格上仅仅比传统二层交换机贵30%-40%左右，从提高性能的角度上来说，这个投资是值得的。 部署智能交换机之后，以前困扰网络的拥塞问题就全部解决了？ 智能交换机虽然能够在网络的边缘对流量进行分类处理，加以不同的优先级别，而且可以限制广播流量，但是智能交换机不是包治百病的药方，对于不同的网络拥塞情况，要仔细分析，得出正确的解决方案。例如对于HTTP服务器来说，如果它所在的网段内出现了拥塞，就需要分析这个流量是由于广播风暴造成的还是访问量过大造成的。如果是广播风暴或者其他级别流量造成的，当然可以通过正确配置智能交换机来解决这个问题；如果是由于单纯的HTTP访问者过多造成的，就不能简单地通过流量优先级别来处理问题了，需要升级服务器来应付更多的访问请求。
网络拓扑结构图 三层交换机 第三层交换机具有路由功能，将IP地址信息用于网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。当网络规模足够大，不得不划分VLAN以减小广播所造成的影响时，只有借 助第三层交换机才能实现VLAN间的线速路由。另外，借助第三层交换机还可以设置访问 列表，限制VLAN间的访问，保障敏感部门的安全。因此，作为核心交换机，必须选用第 三层交换机。 企业需求 虽然高性能的中心交换机比比皆是，但并不意味着必须购买最好的设备，而应当购买自己所需要的设备。那么，哪些设备是我们需要的呢？应该选择那些能够满足网络应用需要的， 除此之外，太高的性能和太大的扩展能力都将可惜地被闲置。除了满足现有需求外，还应当 在技术、性能和扩展性等方面适当超前，以适应未来的发展。通常情况下，中心交换机的扩 展能力和性能应当略大于未来几年内网络应用和扩展的要求。 可靠性 I n t e r n e t 九层办公楼 三层办公楼 三层核心交换机 核心层 汇聚层接 入 层 接入层 图例： DI-7400 十五层办公楼 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
对于中心交换机而言，对稳定的要求高过对性能的要求。原因很简单，如果网络性能一般，但可提供安全、稳定的服务，那么网络运行就是正常的，用户也会觉得是值得信赖的。尽管网络带宽很高、性能非常强劲、服务访问特别舒服，但是经常发生故障，导致服务器无法访问、Internet无法共享，那么无论是谁都会对此失去信心。当在网络上运行重要的应用时，网络瘫痪还将导致正常业务的中断和重要数据的丢失。 最佳性价比 现在中心交换机产品中，美国产品以其性能强劲、运行稳定、功能丰富而著称，只是价格过于昂贵。我国国产产品虽然在一些参数上略逊一筹，但是拥有绝对的价格优势，具有中文管理界面，方便日常管理。所以如果局域网组建时偏重于性能，建议选择Cisco等产品，若注重价格，则建议选择以华为为代表的国产产品。 骨干交换机的选择 骨干交换机可以是固定配置，也可以是模块化配置，通常拥有12个以上1000Mb/s端口，实现与工作组交换机的高速连接。为实现与核心交换机的远程连接，还应当拥有2个光纤接口或插槽。骨干交换机应当是智能交换机，支持基于端口的VLAN，能够实现端口管理，可以对流量进行控制。骨干交换机除了应当是千兆交换机外，还应当是固定配置和可网络管理的。 固定配置 固定端口交换机只能提供有限的端口和固定类型的接口，因此无论从可连接的用户数量上，还是从可使用的传输介质上都具有局限性。不过，相对来说价格便宜一些，因此最适合作为工作组交换机和骨干交换机。 可网管 可网管交换机是指拥有操作系统，可以借助配置启用一些复杂的网络功能，从而实现网络的稳定运行、访问安全，以及复杂的网络应用。通常情况下，可为其指定IP地址信息，从而实现远程管理。 工作组交换机的选择 工作组交换机为固定配置，拥有24个或48个10/100Mb/s端口，为了实现与骨干交换机或其他工作组交换机的高速连接，甚至可以拥有2个1000Mb/s端口或插槽。如果企业网络对安全性要求不是很高，工作组交换机可以选用不可网管交换机(也称傻瓜交换机)。 但是随着网络规模的扩大，接入计算机数量的增多，骨干交换机和核心交换机必须选用可网管交换机，从而划分VLAN、隔离广播域，提高数据传输效率，保障对敏感部门(领导、财务等)的访问安全。 在选择工作组交换机时，应当注意以下几个方面： 可堆叠选择
网络拓扑结构图 三层交换机 第三层交换机具有路由功能，将IP 地址信息用于网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。当网络规模足够大，不得不划分VLAN 以减小广播所造成的影响时，只有借助第三层交换机才能实现VLAN 间的线速路由。另外，借助第三层交换机还可以设置访问列表，限制VLAN 间的访问，保障敏感部门的安全。因此，作为核心交换机，必须选用第三层交换机。 企业需求 虽然高性能的中心交换机比比皆是，但并不意味着必须购买最好的设备，而应当购买自己所需要的设备。那么，哪些设备是我们需要的呢？应该选择那些能够满足网络应用需要的，除此之外，太高的性能和太大的扩展能力都将可惜地被闲置。除了满足现有需求外，还应当在技术、性能和扩展性等方面适当超前，以适应未来的发展。通常情况下，中心交换机的扩展能力和性能应当略大于未来几年内网络应用和扩展的要求。 可靠性 I n t e r n e t 九层办公楼 三层办公楼 三层核心交换机 核心层 汇聚层 接 入 层 接 入 层 图例： DI-7400 十五层办公楼 ● ● ● ● ● ●● ● ● ● ● ●
对于中心交换机而言，对稳定的要求高过对性能的要求。原因很简单，如果网络性能一般，但可提供安全、稳定的服务，那么网络运行就是正常的，用户也会觉得是值得信赖的。尽管网络带宽很高、性能非常强劲、服务访问特别舒服，但是经常发生故障，导致服务器无法访问、Internet无法共享，那么无论是谁都会对此失去信心。当在网络上运行重要的应用时，网络瘫痪还将导致正常业务的中断和重要数据的丢失。 最佳性价比 现在中心交换机产品中，美国产品以其性能强劲、运行稳定、功能丰富而著称，只是价格过于昂贵。我国国产产品虽然在一些参数上略逊一筹，但是拥有绝对的价格优势，具有中文管理界面，方便日常管理。所以如果局域网组建时偏重于性能，建议选择Cisco等产品，若注重价格，则建议选择以华为为代表的国产产品。 骨干交换机的选择 骨干交换机可以是固定配置，也可以是模块化配置，通常拥有12个以上1000Mb/s 端口，实现与工作组交换机的高速连接。为实现与核心交换机的远程连接，还应当拥有2个光纤接口或插槽。骨干交换机应当是智能交换机，支持基于端口的VLAN，能够实现端口管理，可以对流量进行控制。骨干交换机除了应当是千兆交换机外，还应当是固定配置和可网络管理的。 固定配置 固定端口交换机只能提供有限的端口和固定类型的接口，因此无论从可连接的用户数量上，还是从可使用的传输介质上都具有局限性。不过，相对来说价格便宜一些，因此最适合作为工作组交换机和骨干交换机。 可网管 可网管交换机是指拥有操作系统，可以借助配置启用一些复杂的网络功能，从而实现网络的稳定运行、访问安全，以及复杂的网络应用。通常情况下，可为其指定IP地址信息，从而实现远程管理。 工作组交换机的选择 工作组交换机为固定配置，拥有24个或48个10/100Mb/s端口，为了实现与骨干交换机或其他工作组交换机的高速连接，甚至可以拥有2个1000Mb/s端口或插槽。如果企业网络对安全性要求不是很高，工作组交换机可以选用不可网管交换机(也称傻瓜交换机)。 但是随着网络规模的扩大，接入计算机数量的增多，骨干交换机和核心交换机必须选用可网管交换机，从而划分VLAN、隔离广播域，提高数据传输效率，保障对敏感部门(领导、财务等)的访问安全。 在选择工作组交换机时，应当注意以下几个方面： 可堆叠选择
华为交换机的应用 交换的概述 @交换是指在一个接口上收到数据帧并且从另一个接口上将该数据帧发送出去的过程。 @交换机是二层的设备，它用来解决带宽不足和网络瓶颈的问题，主要作为工作站、服务器、路由器、集线器和其它交换机的集中点。它可以看作是一个多端口的网桥，为所连接的两台网络设备提供一条独享的虚电路，因此避免了冲突。可工作在全双工模式下，意味着可同时收发数据。 @交换机是根据MAC地址传递数据帧的的二层设备。它不能处理三层地址信息。所以交换机的操作与网络层使用什么样的协议无关。 @交换机把大的网络细分成若干微分段，以减小冲突域的大小，即每个接口是一个冲突域。但所有接口仍在一个广播域内。可以认为交换机是硬件桥，而网桥是软件的。交换机与网桥的区分是：网桥最多16个端口，但交换机可有很多端口，这一个缺点，足可以彻底打败网桥。 @网络中的通信分为三种，单播，组播，广播。(举例) 网络环境大的时候，所有主机都在一个广播域内网络性能会很差，所以这样一来，靠划分微分段的方法已经不行，而常用的就是用交换机
在二层隔离广播帧的VLAN技术，实现二层广播域的划分，以后会讲到。 @路由器在网络中的位置，我们用路由器把交换的网络分成若干广播域。这样可以避免广播风暴。路由器的使用大约给网络造成的延迟是20-30%，因为路由器会在三层上根据逻辑地址来做路由。所以造成延迟。 @以太交换机的反应时间。是指一个数据帧从进入交换机开始到离开交换机的这段时间。此时间的长短取决于在交换机上配置的交换操作的类型，以及网络上通过交换机的流量。交换机每秒都会处理海量数据，所以每个数据帧的交换时间哪怕有十亿分之一秒的延迟，对交换机来说都会影响整体的性能。 @交换机与HUB的区别。从内部结构上看，HUB是总线，而SWITCH 内部是每个接口与另外的接口都有连通线。(画图示意一下)再一个就是数据流通的带宽。比如：10M的HUB和10M的SWITH @三层交换机是在二层交换机的基础上融合了三层路由功能的交换机，它不但能基于MAC地址转发数据帧，还能根据数据包的IP地址为数据包提供路由服务。 @对称和不对称交换 100M和10M图13-2、3 @以太交换机的基本功能 其主要工作有三个方面1、学习MAC地址2、数据帧的转发过滤决
目录 一、前言： (2) 二、总体方案设计： (2) 2.1、方案比较： (2) 2.2、方案论证： (3) 2.3、方案选择： (3) 三、单元模块设计： (4) 3.1、各单元模块： (4) 3.1.1用户接口电路 (4) 3.1.2语音处理单元 (4) 3.2、特殊器件的介绍 (5) 3.2.1交换芯片——MT8980 (5) 3.2.2、控制单元——AT89S51 (8) 3.3、MT8980与A T89S51的连接 (9) 四、硬件设计： (9) 五、系统调试： (11) 六、系统功能、参数指标： (11) 七、设计总结： (12) 八、致谢： (12) 参考文献 (12) 附录一、MT8980与A T89S51的连线图 (13)
一、前言： 通信网是由用户终端设备、传输设备和交换设备组成。它由交换设备完成接续，使网内任一用户可与其他用户通信。程控交换机是数字电话网、移动电话网及综合业务数字网中的关键设备，在通信网中起着非常重要的作用。而交换机的基本功能是实现任意入线与任意出线之间的互连，即实现任意两个用户之间的信息交换。为此，交换机的基本组成应包括接口、交换网络和控制系统玩个部分。接口的作用是将来自不同终端或其他交换机的各种传输信号转换成统一的交换机内部工作信号，并按信号的性质分别将信令传送给控制系统，将消息传送给交换网络。交换网络的任务是实现各入、出线上信号的传递或接续。控制系统负责处理信令，按信令的要求控制交换网络完成接续，通过接口发送必要的信令，并协调整个交换机的工作。程控就是存储程序控制，程控交换是利用计算机软件进行控制的一种交换方式，故程控交换机是电子计算机控制的交换机。 二、总体方案设计： 2.1、方案比较： 方案一：小型程控交换机模拟了程控交换网中的电路交换的全过程，其基本结构可分为话路系统和控制系统两部分。整个系统主要由用户接口电路、语音处理单元和交换网络与中心控制单元组成。其原理框图如下小型程控交换机原理框图2.1.1所示： 图2.1.1：小型程控交换机原理框图
华为交换机基本配置命令详解 1、配置文件相关命令 [Quidway]display current-configuration 显示当前生效的配置[Quidway]display saved-configuration 显示flash中配置文件，即下次上电启动时所用的配置文件 reset saved-configuration 檫除旧的配置文件 reboot 交换机重启 display version 显示系统版本信息 2、基本配置 [Quidway]super password 修改特权用户密码 [Quidway]sysname 交换机命名 [Quidway]interface ethernet 1/0/1 进入接口视图 [Quidway]interface vlan 1进入接口视图 [Quidway-Vlan-interfacex]ip address 10.1.1.11 255.255.0.0 配置VLAN的IP地址 [Quidway]ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.1.1静态路由＝网关 3、telnet配置 [Quidway]user-interface vty 0 4 进入虚拟终端 [S3026-ui-vty0-4]authentication-mode password 设置口令模式 [S3026-ui-vty0-4]set authentication-mode password simple xmws123 设置口令 [S3026-ui-vty0-4]user privilege level 3 用户级别 4、端口配置 [Quidway-Ethernet1/0/1]duplex {half|full|auto} 配置端口工作状态[Quidway-Ethernet1/0/1]speed {10|100|auto} 配置端口工作速率[Quidway-Ethernet1/0/1]flow-control 配置端口流控[Quidway-Ethernet1/0/1]mdi {across|auto|normal} 配置端口平接扭接[Quidway-Ethernet1/0/1]port link-type {trunk|access|hybrid} 设置端口工作模式[Quidway-Ethernet1/0/1]undo shutdown 激活端口 [Quidway-Ethernet1/0/2]quit 退出系统视图 5、链路聚合配置 [DeviceA] link-aggregation group 1 mode manual 创建手工聚合组1 [Qw_A] interface ethernet 1/0/1 将以太网端口Ethernet1/0/1加入聚合组1 [Qw_A-Ethernet1/0/1] port link-aggregation group 1 [Qw_A-Ethernet1/0/1] interface ethernet 1/0/2 将以太网端口Ethernet1/0/1加入聚合组1 [Qw_A-Ethernet1/0/2] port link-aggregation group 1 [Qw_A] link-aggregation group 1 service-type tunnel # 在手工聚合组的基础上创建t unnel业务环回组。 [Qw_A] interface ethernet 1/0/1 将以太网端口Ethernet1/0/1加入业务环回组。[Qw_A-Ethernet1/0/1] undo stp [Qw_A-Ethernet1/0/1] port link-aggregation group 1 6、端口镜像 [Quidway]monitor-port 指定镜像端口
交换机类型 交换机的分类标准多种多样，常见的有以下几种： （一）局域网交换机和广域网交换机。 （二）以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、10千兆以太网交换机、ATM交换机、FDDI交换机和令牌环交换机。 （三） 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。 （四） 固定端口交换机和模块化交换机。 （五） 第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。 （六）网管型交换机和非网管理型交换机。 交换机类型1 从网络覆盖范围划分交换机可以分为以下两类： 1、广域网交换机 广域网交换机主要是应用于电信城域网互联、互联网接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台。 2、局域网交换机 这种交换机就是我们常见的交换机了。局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备，提供高速独立通信通道。 交换机类型2 根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同我们一般可以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（10G位）以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。 1、以太网交换机 首先要说明的一点是，这里所指的“以太网交换机”是指带宽在100Mbps以下的以太网所用交换机。 以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网包括三种网络接口：RJ－45、BNC和AUI，所用的传输介质分别为：双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。不要以为一讲以太网就都是RJ －45接口的，只不过双绞线类型的RJ－45接口在网络设备中非常普遍而已。当然现在的交换机通常不可能全是BNC或AUI接口的，因为目前采用同轴电缆作为传输介质的网络现在已经很少见了，而一般是在RJ－45接口的基础上为了兼顾同轴电缆介质的网络连接，配上BNC或AUI接口。 2、快速以太网交换机 这种交换机是用于100Mbps快速以太网。快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbps传输带宽的网络技术。要注意的是，一讲到快速以太网就认为全都是纯正100Mps 带宽的端口，事实上目前基本上还是10／100Mbps自适应型的为主。同样一般来说这种快速以太网交换机通常所采用的介质也是双绞线，有的快速以太网交换机为了兼顾与其它光传输介质的网络互联，或许会留有少数的光纤接口“SC”。 3、千兆以太网交换机 千兆以太网交换机是用于目前较新的一种网络－－千兆以太网中，也有人把这种网络称之为“吉比特(GB)以太网”，那是因为它的带宽可以达到1000Mbps。它一般用于一个大型网