VLAN工作原理（VLAN通信原理）详解
VLAN工作原理即VLAN通信原理
1、vlan基本通信原理
为了提高处理效率，交换机内部的数据帧一律都带有VLAN Tag，以统一方式处理。当一个数据帧进入交换机接口时，如果没有带VLAN Tag，且该接口上配置了PVID（Port Default VLAN ID），那么，该数据帧就会被标记上接口的PVID。如果数据帧已经带有VLAN Tag，那么，即使接口已经配置了PVID，交换机不会再给数据帧标记VLAN Tag。
由于接口类型不同，交换机对数据帧的处理过程也不同。下面根据不同的接口类型分别介绍。
由于设备所有的接口都默认加入VLAN1，因此当网络中存在VLAN1的未知单播、组播或者广播报文时，可能会引起广播风暴。对于不需要加入VLAN1的接口及时退出VLAN1，避免环路。
2、VLAN内跨越交换机通信原理
有时属于同一个VLAN的用户主机被连接在不同的交换机上。当VLAN跨越交换机时，就需要交换机间的接口能够同时识别和发送跨越交换机的VLAN报文。这时，需要用到Trunk Link技术。
Trunk Link有两个作用：
1、中继作用：
把VLAN报文透传到互联的交换机。
2、干线作用：
一条Trunk Link上可以传输多个VLAN的报文。
图1 Trunk Link通信方式示意图
例如在上图1所示的网络中，为了让DeviceA和DeviceB之间的链路既支持VLAN2内的用户通讯又支持VLAN3内的用户通讯，需要配置连接接口同时加入两个VLAN。
即应配置DeviceA的以太网接口Port2和DeviceB的以太网接口Port1同时加入VLAN2和VLAN3。
当用户主机Host A发送数据给用户主机Host B时，数据帧的发送过程如下：数据帧首先到达DeviceA的接口Port4。
接口Port4给数据帧加上Tag，Tag的VID字段填入该接口所属的VLAN的编号2。
DeviceA查询自己的MAC地址表中是否存在目的地址为DeviceB的MAC地址的转发表项。
如果存在，DeviceA将数据帧转发给接口Port2。
如果不存在，DeviceA会将数据帧发送到本设备上除port4接口外的所有属于VLAN2的接口。
接口Port2将帧转发到DeviceB上。
DeviceB收到数据帧后，会查询自己的MAC地址表中是否存在目的地址为Host B的MAC地址的转发表项。
如果存在，DeviceB会将数据帧发送给出接口Port3。
如果不存在，DeviceB会将数据帧发送到本设备上除port1接口外的所有属于VLAN2的接口。
接口Port3将数据帧发送给主机Host B。
本文转自重庆网管博客：.023wg./vlan/56.html
3、VLAN间通信原理
划分VLAN后，不同VLAN之间不能直接通信。如果要实现VLAN间通信，可以采取以下方案：
图2 通过子接口实现VLAN间的通信
1、子接口
如上图2所示，DeviceA为支持配置子接口的三层设备，DeviceB为二层交换设备。LAN通过DeviceB的以太网接口（交换式以太网接口）与DeviceA的以太网接口（路由式以太网接口）相连。用户主机被划分到两个VLAN：VLAN2和VLAN3。可通过如下配置实现VLAN间互通。
在DeviceA的以太网接口（与DeviceB相连的以太网接口）上创建2个子接口Port1.1和Port2.1，并配置802.1Q封装与VLAN2和VLAN3分别对应。
配置子接口的IP地址，保证两个子接口对应的IP地址路由可通。
将DeviceB与DeviceA相连的以太网接口类型配置为Trunk或Hybrid类型，允许VLAN2和VLAN3的帧通过。
将用户设备的缺省网关设置为所属VLAN对应子接口的IP地址。
主机A和C的通信过程如下:
主机A将主机C的IP地址和自己所在网段进行比较，发现主机C和自己不在同一个子网。
主机A发送ARP请求给自己的网关DeviceA，请求网关的MAC地址。
DeviceA收到该ARP请求后，返回ARP应答报文，报文中源MAC地址为VLAN2对应子接口的MAC地址。
主机A学习到网关的MAC地址。
主机A向网关发送目的MAC为子接口MAC地址、目的IP为主机C的IP地址的报文。
DeviceA收到该报文后进行三层转发，发现主机C的IP地址为直连路由，报文将通过VLAN3关联的子接口进行转发。
DeviceA作为VLAN3内主机的网关，向VLAN3内发送一个ARP广播，请求主机C的MAC地址。
主机C收到网关发送的ARP广播后，对此请求进行ARP应答。
网关收到主机C的应答后，就把主机A的报文发送给主机C。主机A之后要发给C的报文都先发送给网关，由网关做三层转发。
2、VLANIF接口
三层交换技术是将路由技术与交换技术合二为一的技术，在交换机内部实现了路由，提高了网络的整体性能。三层交换机通过路由表传输第一个数据流后，会产生一个MAC地址与IP地址的映射表。当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是通过三层，从而消除了路由器进行路由选择而造成的网络延迟，提高了数据包转发效率。
为了保证第一次数据流通过路由表正常转发，路由表中必须有正确的路由表项。因此必须在三层交换机上部署三层接口并部署路由协议，实现三层路由可达。VLANIF接口由此而产生。
VLANIF接口是三层逻辑接口，可以部署在三层交换机上，也可以部署在路由器上。
在下图3所示的网络中，交换机上划分了2个VLAN：VLAN2和VLAN3。可通过如下配置实现VLAN间互通。
在Device上创建2个VLANIF接口并配置VLANIF接口的IP地址，保证两个VLANIF接口对应的IP地址路由可通。
将用户设备的缺省网关设置为所属VLAN对应VLANIF接口的IP地址。
图3 通过VLANIF接口实现VLAN间的通信
主机A和C的通信过程如下:
主机A将主机C的IP地址和自己所在网段进行比较，发现主机C和自己不在同一个子网。
主机A发送ARP请求给自己的网关Device，请求网关的MAC地址。
Device收到该ARP请求后，返回ARP应答报文，报文中源MAC地址为VLANIF2的MAC地址。
主机A学习到网关的MAC地址。
主机A向网关发送目的MAC为VLANIF接口MAC地址、目的IP为主机C的IP地址的报文。
Device收到该报文后进行三层转发，发现主机C的IP地址为直连路由，报文将通过VLANIF3接口进行转发。
Device作为VLAN3内主机的网关，向VLAN3内发送一个ARP广播，请求主机C的MAC地址。
主机C收到网关发送的ARP广播后，对此请求进行ARP应答。
网关收到主机C的应答后，就把主机A的报文发送给主机C。主机A之后要发给C的报文都先发送给网关，由网关做三层转发。
EPA交换机原理文档 1. EPA交换机总体电路设计 EPA交换机的硬件部分主要有四大模块：CPU控制模块，以太网控制器模块，冗余电源模块、总线供电模块。图1为EPA交换机硬件设计框图。其中，CPU控制模块的主要功能是实现特定网络接口功能及执行相关控制信息；以太网MAC 层控制器与以太网PHY层控制器模块主要用来担负以太网现场设备的数据信息传输；冗余电源模块完成EPA交换机的供电功能；总线供电模块即RJ45接口提供数据通信的同时还为现场设备提供总线供电。结合CPU的特性，以太网MAC 层控制器采用总线连接的方式，由CPU的片选信号实现对以太网MAC层控制器的选通，控制网络通道。 图1 EPA交换机硬件设计框图 2 EPA交换机各模块电路设计 2.1 微处理器电路设计 本设计中微处理器选用美国ATMEL公司的AT91R40008，它是集成了ARM7TDMI核的32位微处理器，片内用大量的分组寄存器和8个优先级向量中断控制器来实时快速的处理中断。芯片集成了丰富的资源，片内的外围部件有可编程外部总线接口EBI、先进中断控制器AIC、并行I/O口控制器PIO、2个通
用同步/异步收发器USART、定时器/计数器TC和看门狗定时器WD、高级电源管理控制器PS、片内外围数据控制器PDC、A/D转换器和D/A转换器等。ARM7内核通过两条主要总线与片内资源进行互连：先进系统总线ASB（Advanced System Bus）和先进外围总线APB（Advanced Peripheral Bus）。内核通过ASB 总线实现与片内存储器、外部总线接口EBI以及AMBA桥的互联，其中AMBA 桥驱动APB总线用来访问片内外围部件。图2为微处理器体系结构图。 图2 微处理器体系结构 AT91R40008微控制器的片内外围器件可以分为通用外围部件和专用外围部件，通用外围部件主要包括外部总线接口EBI、先进中断控制器AIC、并行I/O 口控制器PIO、通用同步/异步收发器USART、定时器/计数器TC和看门狗定时器WD等。专用外围部件主要包括高级电源管理控制器PS、实时时钟RTC、片内外围数据控制器PDC和多处理接口MPI等。 AT91R40008的主要特点如下： ●高性能32位RISC体系结构和高代码密度的16位Thumb指令集； ●支持三态模式和在线电路仿真IDE； ●32位数据总线宽度，单时钟访问周期的片内SRAM；
目标:通过路由器进行多个VLAN互联[1] 环境:1、交换机为二层交换机,支持VLAN划分;2、路由器只有1个Ethernet接口 实施:采用单臂路由,即在路由器上设置多个逻辑子接口,每个子接口对应于一个VLAN。由于物理路由接口只有一个,各子接口的数据在物理链路上传递要进行标记封装。Cisco设备支持ISL与802、1q协议。华为设备只支持802、1q。 您的路由器只有一个以太网接口。但就是要进行两个网络(VLAN)的互连,怎么办呢？那就只有通过对路由器的以太网接口进行子接口的划分。这样就可以连接了。有几个VLAN,就要划分几个子接口。 Ethernet交换机(二层或三层交换机)被配置成两个VLAN:VLAN1与VLAN2。端口8配置为一个中继端口,也就就是说端口8属于VLAN 1与VLAN 2。在路由器的一个快速以太口上配置两个子接口,每个子接口被配置到一个独立的IP子网上,并为每个子接口封装一个VLAN ID,分别对应VLAN 1与VLAN 2。因此,交换机
中VLAN 1或VLAN 2的数据流可以通过中继端口8到达路由器子接口f0、1或f0、2,通过两个子接口实现两个VLAN之间的路由。因为路由器只有一个物理接口同一个交换机端口相连接,所以这种路由器有一种别名:单臂路由！ 当用户的二层网络就是基于VLAN设计的,但就是三层路由设备却不支持VLAN interface,此时可以使用路由器的子接口,在一个三层接口上创建N个子接口,每个子接口做一下dot1q的封装,指定VLAN Tag,与其相连的交换机使用Trunk链路,这样不同VLAN发送过来的报文可以被正确的发送到对应的子接口去处理。这样就实现了一个接口处理多个VLAN(网段)的数据
H3C交换机配置跨交换机间VLAN通信 一组网需求： 1.SwitchA与SwitchB用trunk互连，相同VLAN的PC之间可以互访，不同VLAN的PC 之间禁止互访； 2.PC1与PC2之间在不同VLAN,通过设置上层三层交换机SwitchB的VLAN接口10的IP 地址为10.1.1.254/24,VLAN接口20的IP地址为20.1.1.254/24可以实现VLAN间的互访。 二组网图： 1.VLAN内互访，VLAN间禁访 1 实现VLAN内互访VLAN间禁访配置过程 SwitchA相关配置： 1.创建（进入）VLAN10,将E0/1加入到VLAN10 [SwitchA]vlan 10 [SwitchA-vlan10]port Ethernet 0/1 2.创建（进入）VLAN20,将E0/2加入到VLAN20 [SwitchA]vlan 20 [SwitchA-vlan20]port Ethernet 0/2
3.将端口G1/1配置为Trunk端口，并允许VLAN10和VLAN20通过 [SwitchA]interface GigabitEthernet 1/1 [SwitchA-GigabitEthernet1/1]port link-type trunk [SwitchA-GigabitEthernet1/1]port trunk permit vlan 10 20 SwitchB相关配置： 1.创建（进入）VLAN10,将E0/10加入到VLAN10 [SwitchB]vlan 10 [SwitchB-vlan10]port Ethernet 0/10 2.创建（进入）VLAN20,将E0/20加入到VLAN20 [SwitchB]vlan 20 [SwitchB-vlan20]port Ethernet 0/20 3.将端口G1/1配置为Trunk端口，并允许VLAN10和VLAN20通过 [SwitchB]interface GigabitEthernet 1/1 [SwitchB-GigabitEthernet1/1]port link-type trunk [SwitchB-GigabitEthernet1/1]port trunk permit vlan 10 20 2.通过三层交换机实现VLAN间互访
三极管开关电路工作原理解析 图一所示是NPN三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，图中它有3 种工作区域：截止区(C utoff Region)、线性区(Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0)，C 极与E 极间约呈断路状态，IC = 0，VCE = VCC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，I B 的值适中(VBE = 0.7 V)，I C =h F E I B 呈比例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE I B可被IB 操控。若三极管在饱和区，IB 很大，VBE = 0.8 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.6 V，B-C 与B -E 两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路，可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，I c 与IB 无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB 值，Ic 图3、截止态如同断路线图图4、饱和态如同通路 实验：三极管的开关作用 简单三极管开关：电路如图5，电阻RC是LED限流用电阻，以防止电压过高烧坏LED（发光二极管），将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对的VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。当三极管开关通路时，VOUT = 0.2V ，LED 会亮。改良三极管开关：因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确，可串接两三极管，电路如图六。同样将输入信号VIN 从0 调到最大(等分为约20 个间隔)，观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。 利用单臂路由实现VLAN 间通信 一、实训名称 利用单臂路由实现VLAN 间通信 二、实训目的 掌握如何在路由器上划分子接口、封装Dot1q （IEEE 802.1q ）协议，理解使用路由器单个接口实验VLAN 间通信的原理。 三、实训设备 两台PC 机，一台cisco 2950-24交换机，一台cisco 1841路由器（可选其他型号），三根直通线。 四、网络拓扑 五、实训步骤 1、交换机的配置： SWITCH#configure terminal 注：进入交换机全局配置模式 SWITCH(config)# vlan 10 注：创建 vlan 10 SWITCH(config)# vlan 20 注：创建 vlan 20 SWITCH(config)#interface range fastethernet 0/6-10 注：同时进入fastethernet 0/6至0/10五个端口配置模式 SWITCH(config-if-range)#switch access vlan 10 注：将 fastethernet 0/6至0/10五个端口加入 vlan 10 中PC1 PC2 VLAN 10 VLAN 20 F0/11 F0/6 F0/1 F0/0 Switch Router SWITCH(config)#interface range fastethernet 0/11-15 注：同时进入fastethernet 0/11至0/15五个端口配置模式 SWITCH(config-if-range)#switch access vlan 20 注：将 fastethernet 0/11至0/15五个端口加入 vlan 20 中 SWITCH(config)# interface fastethernet 0/1 注：进入 fastethernet 0/1 的接口配置模式 SWITCH(config-if)# switchport mode trunk 注：将 fastethernet 0/1 设为 tag vlan 模式 2、路由器的配置： Router# configure terminal 注：进入路由器全局配置模式 Router(config)#interface fastEthernet 0/0 注：进入路由器的fastethernet 0/0 的接口配置模式 Router(config-if)#no ip address 注：去掉路由器主接口的IP地址 Router(config-if)#no shutdown Router(config)#interface fastEthernet 0/0.10 注：进入子接口Fa 0/0.10 Router(config-subif)#encapsulation dot1Q 10 注：指定子接口Fa 0/0.10对应VLAN 10，并配置为干道模式 Router(config-subif)#ip address 192.168.10.254 255.255.255.0 注：配置子接口Fa 0/0.10的IP地址 Router(config)#interface fastEthernet 0/0.20 注：进入子接口Fa 0/0.20 Router(config-subif)#encapsulation dot1Q 20 注：指定子接口Fa 0/0.20对应VLAN 20，并配置为干道模式 Router(config-subif)#ip address 192.168.20.254 255.255.255.0 注：配置子接口Fa 0/0.20的IP地址 3、配置PC1和PC2的IP地址分别为192.168.10.1和192.168.20.1；PC1和PC2 不同vlan间的通信简单配置 1．单臂路由(图) 环境：一台路由器，一台二层交换机，两台pc机 二层交换机的配置 一般模式： Switch> 输入enable进入特权模式： Switch>enable 输入configure terminal进入全局配置模式： Switch#configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. 创建vlan 10 和 vlan 20： Switch(config)#vlan 10 Switch(config-vlan)#vlan 20 Switch(config-vlan)# exit 进入接口配置模式： Switch(config)#interface fastEthernet 0/1 把0/1变成trunk口（默认是access口） Switch(config-if)#switchport mode trunk %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to down %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/1, changed state to up Switch(config-if)#exit 进入接口配置模式分别把对应的接口，加入对应的vlan： Switch(config)#interface fastEthernet 1/1 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan 10 Switch(config-if)#interface fastEthernet 2/1 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan 20 三极管工作原理介绍，NPN和PNP型三极 管的原理图与各个引脚介绍 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。 PNP与NPN两种三极管各引脚的表示： 三极管引脚介绍 NPN三极管原理图： PNP三极管原理图： 常见的三极管为9012、s8550、9013、s8050.单片机应用电路中三极管主要的作用就是开关作用。 其中9012与8550为pnp型三极管，可以通用。 其中9013与8050为npn型三极管，可以通用。 区别引脚：三极管向着自己，引脚从左到右分别为ebc，原理图中有箭头的一端为e，与电阻相连的为b，另一个为c。箭头向里指为PNP（9012或8550），箭头向外指为NPN（9013或8050）。 如何辨别三极管类型，并辨别出e（发射极）、b（基极）、c （集电极）三个电极 ①用指针式万用表判断基极b 和三极管的类型：将万用表欧姆挡置“R &TI mes; 100”或“R&TI mes;lk”处，先假设三极管的某极为“基极”，并把黑表笔接在假设的基极上，将红表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很小（或约为几百欧至几千欧），则假设的基极是正确的，且被测三极管为NPN 型管；同上，如果两次测得的电阻值都很大（约为几千欧至几十千欧），则假设的基极是正确的，且被 交换机原理及作用 什么是交换机？交换switching 是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机switch就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 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。 在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。 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，并把它添加入内部地址表中。 使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，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。 交换机的应用 作为局域网的主要连接设备，以太网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，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。 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10/100Mbps的交换机，它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流，而且还可以支持100Mbps的快速以太网连接。 详解经典三极管基本放大电路 三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分成NPN和PNP 两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。 图1：三极管基本放大电路 下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。 三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管)，基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管，常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时，基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻)，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了)。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压)，集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止)，相当于开关断开;当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β)，三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。 跨交换机VLAN间的通信 一、理论知识 GVRP（GARP VLAN Registration Protocol，GARP VLAN注册协议）是GARP（Generic Attribute Registration Protocol，通用属性注册协议）的一种应用。它基于GARP的工作机制，维护交换机中的VLAN动态注册信息，并传播该信息到其它的交换机中。 交换机启动GVRP特性后，能够接收来自其它交换机的VLAN注册信息，并动态更新本地的VLAN注册信息，包括当前的VLAN成员、这些VLAN成员可以通过哪个端口到达等。而且交换机能够将本地的VLAN注册信息向其它交换机传播，以便使同一交换网内所有设备的VLAN信息达成一致。VLAN注册信息既包括本地手工配置的静态注册信息，也包括来自其它交换机的动态注册信息。 GVRP的端口注册模式有三种：Normal、Fixed和Forbidden，各模式描述如下： ●Normal模式：允许该端口动态注册、注销VLAN，传播动态VLAN以及静态VLAN信息。 ●Fixed模式：禁止该端口动态注册、注销VLAN，只传播静态VLAN信息，不传播动态VLAN信息。也就是说被设置为Fixed模式的Trunk口，即使允许所有VLAN通过，实际通过的VLAN也只能是手动配置的那部分。 ●Forbidden模式：禁止该端口动态注册、注销VLAN，不传播除VLAN 1以外的任何的VLAN信息。也就是说被配置为Forbidden模式的Trunk口，即使允许所有VLAN通过，实际通过的VLAN也只能是缺省VLAN，即VLAN 1。 二、实验拓扑 三、配置步骤 SWA： 交换机工作原理 一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。 二、交换机的三个主要功能 学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 三、交换机的工作特性 1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。 2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。 3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。 四、交换机的分类 依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类： 存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。 直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。 五、二、三、四层交换机？ 多种理解的说法： 1. 二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。 三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。 四层交换的简单定义是：不仅基于MAC（第二层桥接）或源/目的地IP地址（第三层路由选择），同时也基于TCP/UDP 应用端口来做出转发决定的能力。其使网络在决定路由时能够区分应用。能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。提供了一种可以区分应用类型的方法。 2. 二层交换机基于MAC地址 三层交换机具有VLAN功能有交换和路由///基于IP，就是网络 四层交换机基于端口，就是应用 3. 二层交换技术从网桥发展到VLAN（虚拟局域网），在局域网建设和改造中得到了广泛的应用。第二层交换技术是工作在OSI七层网络模型中的第二层，即数据链路层。它按照所接收到数据包的目的MAC地址来进行转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议的诸如TCP、UDP的端口地址，它只需要数据包的物理地址即MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其速度相当快，这是二层交换的一个显著的优点。但是，它不能处理不同IP子网之间的数据交换。传统的路由器可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比二层低，因此要想利用二层转发效率高这一优点，又要处理三层IP数据包，三层交换技术就诞生了。 三层交换技术的工作原理 第三层交换工作在OSI七层网络模型中的第三层即网络层，是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业 实验七不同VLAN间通信配置 一、实验目的和要求 1、进一步熟悉VLAN的各种配置命令 2、掌握不同VLAN之间通信的配置方法 二、仪器设备 1、交换机 2、PC机（电脑） 3、网线 三、实验内容和要求 1、拓扑结构 2、详细配置 Switch A的详细配置 创建vlan信息 [switch A]vlan 100 [switch A-vlan100]quit [switch A]vlan 200 [switch A-vlan200]quit 基于端口划分VLAN [switch A]interface ethernet0/0/3 [switch A-Ethernet0/0/3]port link-type access [switch A-Ethernet0/0/3]port default vlan 100 [switch A-Ethernet0/0/3]quit [switch A]interface ethernet0/0/4 [switch A-Ethernet0/0/4]port link-type access [switch A-Ethernet0/0/4]port default vlan 200 [switch A-Ethernet0/0/4]quit 配置接口为trunk接口、并允许vlan10、vlan20通过 [switch A]interface ethernet0/0/21 进入接口视图 [switch A-Ethernet0/0/21]port link-type trunk [switch A-Ethernet0/0/21]port trunk allow-pass vlan 100 200 [switch A-Ethernet0/0/21]quit 退出 Switch B的详细配置 PNP三极管工作原理解密 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量，但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。 饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。 在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。 而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。 晶体三极管是一种电流控制元件。发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结。晶体三极管按材料分常见的有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN 和PNP两种结构形式，使用最多的是硅NPN和PNP两种，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，三极管工作在放大区时，三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏，集电极电流Ic受基极电流Ib的控 制，Ic的变化量与Ib变化量之比称作三极管的交流电流放大倍数β（β=ΔIc/ΔIb，Δ表示变化量。）在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 要判断三极管的工作状态必须了解三极管的输出特性曲线，输出特性曲线表示Ic随Uce的变化关系（以Ib为参数），从输出特性曲线可见，它分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。 根据三极管发射结和集电结偏置情况，可以判别其工作状态： 对于NPN三极管，当Ube≤0时，三极管发射结处于反偏工作，则Ib≈0，三极管工作在截止区；当晶体三极管发射结处于正偏而集电结处于反偏工作时，三极管工作在放大区，Ic随Ib近似作 Vlan间的通信实验 （1）配置各个电脑的IP地址； （2）在各个交换机上面创建对应的VLAN,并命名（方便人为的去管理） 交换机上面创建VLAN的原则是：哪个VLAN的数据包会经过该交换机，就在该交换 机上面创建对应的VLAN； 在上面的拓扑结构中，SW、SW1、和SW2上面都需要创建VLAN 100和VLAN 200； 配置如下： SW1(config)#VLan 100 SW1(config-vlan)#name A# SW1(config-vlan)#ex SW1(config)#vlan 200 SW1(config-vlan)#name B SW1(config-vlan)#ex SW(config)#vlan n SW(config)#vlan 100 SW(config-vlan)#name A SW(config-vlan)#ex SW(config)#vlan 200 SW(config-vlan)#name B SW(config-vlan)#exit SW(config)# SW2(config)#vlan 100 SW2(config-vlan)#name A SW2(config-vlan)#ex SW2(config)#vlan 200 SW2(config-vlan)#name B SW2(config-vlan)#exit SW2(config)# （3）将交换机连接电脑的接口划入指定的VLAN； SW1(config)#interface fastEthernet 0/1 SW1(config-if)#switchport mode access SW1(config-if)#switchport access vlan 100 SW1(config-if)#exit SW1(config)#interface fastEthernet 0/2 SW1(config-if)#switchport mode access SW1(config-if)#switchport access vlan 200 SW1(config-if)#exit SW1(config)# 交换机基本原理和转发流程总结 关键词： 以太网集线器Ethernet HUB 交换机Switch 虚拟局域网VLAN 路由器Router 路由表Route Table 地址解析协议ARP ARP表ARP Table MAC表FIB Table 三层硬件转发表IP fdb Table 计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连连接而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，它们之间并不能进行通信，那么这种“互连”并没有什么实际意义。因此通常在谈到“互连”时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络，或称为互联网络，也可简称为互联网、互连网。下面将从互联网的渐进历程逐一阐述各种设备的工作原理：1、Ethernet HUB Ethernet HUB的中文名称叫做以太网集线器，其基本工作原理是广播技术（broadcast），也就是HUB从任何一个端口收到一个以太网数据帧后，它都将此以太网数据帧广播到其它所有端口，HUB不记忆哪一个MAC地址挂在哪一个端口——这里所说的广播是指HUB将该以太网数据帧发送到所有其它端口，并不是指HUB将该报文改变为广播报文。 以太网数据帧中含有源MAC地址和目的MAC地址，对于与数据帧中目的MAC 地址相同的计算机执行该报文中所要求的动作；对于目的MAC地址不存在或没有响应等情况，HUB既不知道也不处理，只负责转发。HUB工作原理： ① HUB从某一端口A收到的报文将发送到所有端口； ②报文为非广播报文时，仅与报文的目的MAC地址相同的端口响应用户A； ③报文为广播报文时，所有用户都响应用户A。 随着网络应用不断丰富，网络结构日渐复杂，导致传统的以太网连接设备HUB已经越来越不能满足网络规划和系统集成的需要，它的缺陷主要表现在以下两个方面： ①冲突严重——HUB对所连接的局域网只作信号的中继，所有物理设备构成了一个冲突域； ②广播泛滥。 2、二层交换技术 目标：通过路由器进行多个VLAN互联[1] 环境：1. 交换机为二层交换机，支持VLAN划分；2. 路由器只有1个Ethernet接口 实施：采用单臂路由，即在路由器上设置多个逻辑子接口，每个子接口对应于一个VLAN。由于物理路由接口只有一个，各子接口的数据在物理链路上传递要进行标记封装。Cisco设备支持ISL和802.1q协议。华为设备只支持802.1q。 你的路由器只有一个以太网接口。但是要进行两个网络（VLAN）的互连，怎么办呢？那就只有通过对路由器的以太网接口进行子接口的划分。这样就可以连接了。有几个VLAN，就要划分几个子接口。 Ethernet交换机（二层或三层交换机）被配置成两个VLAN：VLAN1和VLAN2。端口8配置为一个中继端口，也就是说端口8属于VLAN 1和VLAN 2。在路由 器的一个快速以太口上配置两个子接口，每个子接口被配置到一个独立的IP子网上，并为每个子接口封装一个VLAN ID，分别对应VLAN 1和VLAN 2。因此，交换机中VLAN 1或VLAN 2的数据流可以通过中继端口8到达路由器子接口 f0.1或f0.2，通过两个子接口实现两个VLAN之间的路由。因为路由器只有一个物理接口同一个交换机端口相连接，所以这种路由器有一种别名：单臂路由！ 当用户的二层网络是基于VLAN设计的，但是三层路由设备却不支持VLAN interface，此时可以使用路由器的子接口，在一个三层接口上创建N个子接口，每个子接口做一下dot1q的封装，指定VLAN Tag，与其相连的交换机使用Trunk 链路，这样不同VLAN发送过来的报文可以被正确的发送到对应的子接口去处理。这样就实现了一个接口处理多个VLAN（网段）的数据 交换机的工作原理 一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。 二、交换机的三个主要功能 以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 三、交换机的工作特性 1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。 2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。 3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。 四、交换机的分类 依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类： 存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。 直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。 五、二、三、四层交换机 多种理解的说法：利用单臂路由实现VLAN间通信
不同vlan之间通信的三种方式
三极管工作原理介绍
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