以太网交换机交换方式学习
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以太网交换机原理动画演示以太网交换机是计算机网络中非常重要的设备,它起到了连接各种网络设备的关键作用。
为了更好地理解以太网交换机的工作原理,下面我将通过动画演示的方式来详细介绍。
1. 动画开始进入动画演示,我们首先看到一个以太网交换机的示意图。
交换机由多个端口组成,每个端口都可以连接一个网络设备,如计算机、服务器等。
2. 帧的传输在动画中,我们可以看到有多个设备同时向交换机发送数据帧。
数据帧是网络通信中最基本的单位,它包含了源MAC地址、目的MAC 地址、数据等信息。
3. MAC地址和端口的映射交换机接收到一个数据帧后,会先读取其中的目的MAC地址。
它会查找自己的转发表,判断目的MAC地址所对应的端口。
如果表中有对应的记录,交换机会将数据帧直接转发到目标端口;如果表中没有对应的记录,交换机则会进行广播操作。
4. 广播和学习过程在动画中,当交换机发现没有对应的记录时,它会将数据帧广播到所有的端口上,这样所有连接在交换机上的设备都能收到该数据帧。
同时,交换机还会将源MAC地址和接收到该帧的端口记录在转发表中,这样下次如果有数据要发送给该MAC地址,交换机就能够根据表中的记录直接转发,而无需进行广播操作。
5. 学习和转发表的更新在动画的演示中,我们可以看到转发表会不断地更新。
当交换机接收到一个数据帧时,它会查找源MAC地址在转发表中的记录。
如果有对应的记录,则更新记录中的端口信息;如果没有对应的记录,则添加一条新的记录。
这样,交换机能够根据最新的转发表信息来决定如何转发数据帧。
6. 数据的转发根据转发表的信息,交换机会将数据帧直接转发到目标端口,而无需广播到所有的端口上。
这样,交换机提供了高效的数据转发,避免了数据在网络中的冲突和碰撞。
7. 动画结束通过动画演示,我们对以太网交换机的工作原理有了更深入的了解。
交换机的核心功能是通过学习和转发表的维护,实现了有效的数据转发。
它使得网络通信更加高效可靠,成为了现代计算机网络中不可或缺的设备。
交换式以太网工作原理
交换式以太网是一种广泛应用于计算机网络中的局域网技术。
它的工作原理是基于数据包交换和MAC地址的。
下面是交换
式以太网的工作过程:
1. 数据包传输:当一台计算机发送数据时,数据被分成较小的数据包,并添加上目的MAC地址和源MAC地址信息。
2. 交换机的接收:交换机接收到数据包后,会检查数据包的目的MAC地址。
3. 寻址表:交换机维护一个寻址表,记录着网络中各个设备的MAC地址和对应的接口。
4. 学习过程:当交换机接收到一个数据包时,它会查找寻址表,以确定目的MAC地址所对应的接口。
如果目的MAC地址不
在寻址表中,交换机会将数据包发送到所有的接口(广播)。
5. 数据包转发:交换机根据目的MAC地址将数据包转发到正
确的接口上,并学习到数据包的源MAC地址和对应的接口。
6. 冲突域分割:由于交换式以太网采用全双工通信,交换机将每个接口分割成一个独立的冲突域,因此可以同时进行数据的发送和接收,避免了数据冲突。
7. 数据包交换:交换机根据接收到的数据包的目的MAC地址,将数据包转发到目标设备,而不会广播到整个网络。
总的来说,交换式以太网通过学习MAC地址和使用交换机进行数据包转发,实现了高效的数据传输和冲突域分割,提高了网络性能和可靠性。
设计题目: 以太网交换机自学习算法及可视化学院:专业年级:学号:姓名:指导教师、职称:目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2课题研究的目的与意义 (1)1.3程序开发工具简介 (1)1.3.1 C#简介 (1)1.3.2 visual studio简介 (2)1.3.3 程序开发环境 (2)2相关原理简介 (3)2.1工作原理 (3)2.2自学习能力 (3)2.3过滤/转发 (3)2.4单播 (4)2.5广播 (4)2.6交换机的局限性 (4)2.6.1广播风暴 (4)2.6.2广播通信量的增长 (4)2.6.3有毒分组[10] (4)3 总体设计 (5)3.1设计思路 (5)3.2模块设计 (5)3.2.1信息选择模块 (5)3.2.2 转发表(监视)的操作模块 (6)3.2.3发送单播广播的操作模块 (7)3.2.4主机添加模块 (7)4 程序的实现与测试 (9)4.1程序调试/测试 (9)4.1.1程序调试................................................................................................. 错误!未定义书签。
4.1.2软件测试................................................................................................. 错误!未定义书签。
4.2自学习 (9)4.3多播、广播 (13)4.4主机添加 (15)结束语 (18)参考文献 (20)附录: (22)摘要交换机自学习的模拟程序设计,使交换机的工作进程模拟出来,同时让交换机的自学习、过滤、转发的理解更容易,更方便,更直观,同时此程序浏览起来简洁方便,给用户的学习理解带来了便捷。
本系统使用Visual Studio 2008 作为开发软件,使用C#为开发工具,实现了交换机的工作原理模拟,转发表的更新,转发表的查询以及单播、广播的信息发送。
3.9以太⽹交换机⾃学习和转发帧的流程以太⽹交换机⼯作在数据链路层(也包括物理层)以太⽹交换机收到帧后,在帧交换表中查找帧的⽬的MAC地址所对应的接⼝号,然后通过该接⼝转发帧以太⽹交换机是⼀种即插即⽤设备,刚上电启动时其内部的帧交换表是空的,随着⽹络中各主机之间的通信,以太⽹交换机通过⾃学习算法⾃动逐渐建⽴起帧交换表下⾯我们来举例说明以太⽹交换机⾃学习和转发帧的过程。
假设A给B发送帧,该帧从交换机1的接⼝1进⼊交换机1,交换机1⾸先进⾏登记的⼯作,将该帧的源MAC地址A记录到⾃⼰的帧交换表中。
将该帧进⼊到⾃⼰的接⼝号1,相应的也记录到交换表中,上述登记⼯作就称为交换机的⾃学习。
之后交换机1对该帧进⾏转发,该帧的⽬的MAC地址是B。
在帧交换表中查找该帧的⽬的交换地址B,找不到,于是对该帧进⾏盲⽬的转发,发到除进⼊接⼝的其它接⼝。
可以看出交换机⼀开始还是⽐较笨的,他还没有⾜够的知识去明确转发帧。
主机B的⽹卡收到该帧后,根据该帧的⽬的MAC地址知道是发送给⾃⼰的,于是接收。
主机C发现不是⾃⼰的,⽆情丢弃。
之后交换机1通过接⼝4把帧发送到交换机2中,交换机2重复上⾯的流程。
我们现在来看看B给A传帧的情况,现在交换机1的帧交换表中已经有A的MAC地址和接⼝了,所以这次发送是明确的发送,不涉及其它主机。
接下来我们看看丢弃的情况:G给A发的帧到达A和交换机1,交换机1查表发现是A1,但是该帧就是从1来的,不会再转发回去。
于是丢弃。
需要注意的是:帧交换表中的每条记录都有⾃⼰的存活时间,到期⾃动删除。
为什么呢?MAC地址和接⼝对应关系会改变练习题:帧交换表只会登记进来的。
以太网交换机工作原理
以太网交换机是一种网络设备,用于在局域网(LAN)中转
发以太网帧。
它的工作原理如下:
1. MAC地址学习:当交换机收到一个以太网帧时,它会提取
帧中的目标MAC地址,并将该地址与输入端口关联起来,以
此学习哪个MAC地址位于哪个端口。
交换机将这些信息记录
在一个地址表中。
2. MAC地址转发:一旦交换机学习到某个MAC地址位于特
定的端口上,它将只向该端口转发帧,而不是向所有端口广播。
这种方式可以提高网络的效率和安全性。
3. 广播和未知目标处理:当交换机收到一个广播帧时,它会将该帧发送到所有的端口上,以便其他设备能够接收到。
对于目标MAC地址未知的帧,交换机将其发送到除接收端口外的所
有端口上。
4. 数据转发速度:以太网交换机通常具有高速转发能力。
它能够以硬件方式进行帧的交换和转发,这使得数据能够以线速进行传输,减少了网络延迟。
5. VLAN支持:一些以太网交换机支持虚拟局域网(VLAN)
功能。
VLAN可以将一个物理局域网划分为多个逻辑上的局域网,实现隔离和安全性。
总的来说,以太网交换机通过学习和转发MAC地址来提高网
络效率和安全性。
它有效地减少了网络拥塞和冲突,提供了快速而可靠的数据传输。
交换机的功能、工作方式及其应用范围交换机功能学习: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。
交换机除了能够连接同种类型的网络之外,还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。
如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口,用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
一般来说,交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段,但是有时为了提供更快的接入速度,我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。
这样,网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度,支持更大的信息流量。
交换机方式交换机通过以下三种方式进行交换:1) 直通式:直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是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。
由于不需要存储,延迟非常小、交换非常快,这是它的优点。
它的缺点是,因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来,所以无法检查所传送的数据包是否有误,不能提供错误检测能力。
由于没有缓存,不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通,而且容易丢包。
2) 存储转发:存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。
它把输入端口的数据包先存储起来,然后进行CRC(循环冗余码校验)检查,在对错误包处理后才取出数据包的目的地址,通过查找表转换成输出端口送出包。
正因如此,存储转发方式在数据处理时延时大,这是它的不足,但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测,有效地改善网络性能。
以太网交换机交换方式学习
在实际使用时,以太网交换机一般并不需要通信双方同时既发送又接收,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向。
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在实际使用时,以太网交换机一般并不需要通信双方同时既发送又接收,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向。
在实际使用时,一般并不需要通信双方同时既发送又接收,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向。
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。
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。
和HUB 的一点小区别假使这里使用的是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。
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
从广义上来看,交换机分为两种:广域网交换机和局域网交换机。
广域网交换机主要应用于电信领域,提供通信用的基础平台。
局域网交换机则应用于局域网络,用于连接终端设备,如PC机及网络打印机等。
从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM 交换机和令牌环交换机等。
从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。
各厂商划分的尺度并不是完全一致的,一般来讲,企业级交换机都是机架式,部门级交换机可以是机架式(插槽数较少),也可以是固定配置式,而工作组级交换机为固定配置式(功能较为简单)。
另一方面,从应用的规模来看,作为骨干交换机时,支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机,支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机,而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。
目前交换机还具备了一些新的功能,如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持,甚至有的还具有防火墙的功能。
交换机除了能够连接同种类型的网络之外,还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。
如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口,用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
FDDI(Fiber Distributed Data Interface,光纤分布式数据接口)指由ANSI 定义的局域网标准,规定了使用光纤电缆100-Mbps的令牌传递网络,其最大传输距离可达到2公里。
FDD I使用双环结构来提供冗余。
与CDDI和FDD I II相对一般来说,交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段,但是有时为了提供更快的接入速度,我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。
这样,网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度,支持更大的信息流量。
交换机的交换方式:
交换机通过以下三种方式进行交换
1.直通式:
直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是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。
由于不需要存储,延迟非常小、交换非常快,这是它的优点。
它的缺点是,因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来,所以无法检查所传送的数据包是否有误,不能提供错误检测能力。
由于没有缓存,不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通,而且容易丢包。
2.存储转发:
存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。
它把输入端口的数据包先存储起来,然后进行CRC(循环冗余码校验)检查,在对错误包处理后才取出数据包的目的地址,通过查找表转换成输出端口送出包。
正因如此,存储转发方式在数据处理时延时大,这是它的不足,但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测,有效地改善网络性能。
尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换,保持高速端口与低速端口间的协同工作。
3.碎片隔离:
这是介于前两者之间的一种解决方案。
它检查数据包的长度是否够64个字节,如果小于64字节,说明是假包,则丢弃该包;如果大于64字节,则发送该包。
这种方式也不提供数据校验。
它的数据处理速度比存储转发方式快,但比直通式慢。
以太网交换机的应用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。
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快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机可以全双工方式运行,可以建立起专用的20Mbps 到200Mbps连接。