下载文档原格式
以太网交换机交换方式学习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。
AD：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。
交换技术汇总：交换机的116个基本知识点1. 以太网最初基于同轴电缆．1972年发明，1979年Xeroxinter 和DEC提出DIX版.2. 1983年，IEEE802.3标准提出.3. CSMA/CD 通讯过程，传输—监听—干扰—随机等待—传输。
4. 传统以太网用网桥来分割主机，用路由器连接网段。
5. 交换式以太网，平时主机都不连通，当需要通信时，通过交换设备连接对端主机，完成后断开。
交换设备包括，交换式集线器和交换机。
6. 交换式以太网物理逻辑均为星型。
分割冲突域，将网络冲突限制到最小范围。
7. RMON共九组，常用的端口统计、历史、告警、事件4组。
8. 数据流量区分，按组织行政构成、按主机类型、按物理分布、根据应用类型。
9. 80／20规则，80％在本地，20％其他网段。
20／80规则，相反。
10. 交换机单个百兆口64字节包转发1488810pps，路由器整机64字节包转发小与100100pps。
11. 三层交换技术的实现硬件的路由转发，转发路由表也是由软件通过路由协议建立的。
12. 三层交换与路由均为根据逻辑地址确定路径、运行三层校验和、使用TTL、对信息处理和相应，分析报文、用MIB更新SNMP管理。
13. 三层交换优点：基于硬件包转发、低时延、低花费。
14. 四层交换基于数据流，实现一次路由，多次交换。
考虑端口号和协议字段。
15. 局域网设计原则，考察物理链路、分析数据流特征、采用层次化模型、考虑冗余16. 局域网管理系统功能：配置功能、监控功能、故障隔离。
17. 必须保证的网络性能，带宽和时延。
其取决的一个重要因素，线缆的类型和布局。
18. 为用户增加带宽，增加总体带宽&减少在一个共享介质上的用户数量。
19. 快速以太网（100M）标准为802.3u。
20. 自协商使用物理芯片来完成，不需要专用的数据报文。
发送16bi的报文，整个保文按16ms间隔重复。
21. 速率不通过自协商一样可完成，但工作方式会产生问题。
交换技术一、 以太网以太网技术标准主要定义了数据链路层和物理层的规范。
同一层次的技术标准包括令牌环网等等。
TCP/IP 协议本身是与数据链路层和物理层无关的，TCP/IP 协议栈可以架构在以太网技术上，也可以是令牌环网。
LLCMAC物理层数据链路层以太网技术范围以太网是广播网。
半双工传输时采用CSMA/CD 技术，全双工模式不需要。
在采用CSMA/CD 传输介质访问的以太网中，任何一个CSMA/CD LAN 工作站在任何一时刻都可以访问网络。
发送数据前，工作站要侦听网络是否堵塞，只有检测到网络空闲时，工作站才能发送数据。
工作站在发送数据帧时需要等待一个时间片的时间，用来检测刚才发送出去的帧是否发生冲突。
冲突发生时，采用时间指数退避算法，延后一段时间后在发送数据包。
一层设备：代表设备是HUB ，作用于7层网络模型的第1层，物理层，主要用于电信号的放大，以增加传输距离。
一层设备不存在交换。
以太网HUB 工作于半双工状态，HUB 连接的所有主机同时只能有一台主机发送以太帧，并且所有的主机都能够接收到这个帧，所有的端口处于同一个冲突域，一个广播域。
以太网帧结构：最小以太帧为64字节，若小于64字节，则需要“填充”。
二、 交换机基本结构目前的L2/L3交换芯片一般采用分布式交换的体系结构，主要包括：CPU （带管理的交换机）或者EEPROM （不带管理的交换机）、交换结构、MAC 芯片、物理层芯片几个部分，如果是提供光口还需要光模块。
其中的核心是MAC 芯片，实现了MAC 源地址学习和L2层以太帧转发，以及流量控制功能，如果是L3芯片，则在MAC 层芯片中还有路由模块。
所有的2层地址学习、2层转发和3层路由都是分散在各个MAC芯片中完成的。
虽然地址学习是分散在各个芯片中完成的，但是系统中的所有MAC芯片会通过内部通讯协议通过交换结构互相交换地址学习信息，使得整个系统中的地址学习表是统一的。
图中所示的是一个L2/L3层交换的MAC芯片，它主要包括了L2交换模块、L3路由模块、流分类模块和转发引擎等几个部分：1、L2交换模块主要进行MAC地址学习和L2层转发判断2、L3路由模块主要根据路由表进行L3层路由转发，如果是L2芯片则没有这个模块3、流分类模块主要是对进入以太帧做QOS方面的调整或者流量限制。
1. 交换机技术基础1.1.以太网简介以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。
Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。
在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。
基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。
在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。
以太网系统由三个基本单元组成：●物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；●介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；●以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
Ethernet 基本网络组成：●共享媒体和电缆：10BaseT（双绞线），10Base-2（同轴细缆），10Base-5（同轴粗缆）。
●转发器或集线器●网桥●交换机以太网协议：IEEE 802.3标准中提供了以太帧结构。
当前以太网支持光纤和双绞线媒体支持下的四种传输速率：●10 Mbps – 10Base-T Ethernet（802.3）●100 Mbps – Fast Ethernet（802.3u）●1000 Mbps – Gigabit Ethernet（802.3z)）●10 Gigabit Ethernet – IEEE 802.3ae1.2.以太网交换机简介以太网交换机，也称为交换式集线器，是简化（典型）的网桥，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。
工作在 OSI 网络参考模型的第二层上.以太网交换机，也称为交换式集线器，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。
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。
以太网交换机结构和原理1.物理结构:交换机的内部由多个交换模块组成，通常包括端口管理模块、转发引擎和交换矩阵。
端口管理模块负责管理每个端口的状态，包括连接状态、速度和双工模式等。
转发引擎用来处理数据包的转发和接收，以及生成和更新MAC地址表。
交换矩阵是交换机的核心部分，负责实现快速、准确的数据包转发。
2.数据转发和交换算法:以太网交换机的关键任务是根据数据包的目的MAC地址转发数据包。
当交换机接收到数据包时，它会通过查找MAC地址表来确定数据包的目的地址所对应的端口。
如果交换机的MAC地址表中没有对应的地址，它会广播数据包到所有连接的端口上。
交换机使用不同的交换算法来确定数据包的转发路径。
其中，最常用的算法是学习算法和转发算法。
学习算法用来学习和记录设备之间的MAC 地址和端口的对应关系，以建立和更新MAC地址表。
转发算法用来确定数据包的转发路径，以保证数据包能够快速、准确地到达目的地。
3.网络流量控制:流量控制的主要方法包括速率限制、拥塞控制和碰撞检测。
速率限制用来限制每个端口进出的数据包速率，以避免网络拥堵。
拥塞控制主要针对网络中的拥塞情况，通过调整转发速率，避免数据包堆积和丢失。
碰撞检测用来检测并解决网络中的碰撞问题，以确保数据的可靠传输。
此外，以太网交换机还支持虚拟局域网（VLAN）的功能。
VLAN可以通过将不同的设备划分到不同的虚拟网络中，以实现安全隔离和更好的网络性能。
总结起来，以太网交换机通过物理结构、数据转发和交换算法以及网络流量控制来实现多个设备之间的数据传输。
它的设计和实现使得局域网中的数据传输更加高效、可靠，并且支持多种功能，如VLAN等。
随着技术的发展，以太网交换机的性能和功能还将不断提升，以适应不断变化和发展的网络需求。
以太网交换机结构和原理以太网交换机是一种基于以太网技术的网络设备，主要用于实现局域网的数据交换。
它的主要作用是根据目的MAC地址和端口的对应关系，将数据包从一个端口复制并转发给目标端口，从而实现数据的快速传输和转发。
下面将从交换机的结构和原理两方面进行详细介绍。
一、交换机的结构1.交换机的外部结构交换机通常具有多个接口，用于连接多台终端设备，如计算机、服务器、打印机等。
每个接口都有一个端口号，用于标识不同的接口。
交换机能够通过不同的端口号将数据发送到相应的接口。
2.交换机的内部结构交换机内部通常包含以下几个主要部分：（1）端口：交换机的每个端口都与一个终端设备相连，可以通过端口来接收和发送数据。
（2）转发引擎：转发引擎是交换机的核心部分，主要负责实现数据包的转发和处理。
转发引擎通常由ASIC芯片（专用集成电路）组成，能够对数据包进行快速处理和转发。
（3）存储器：交换机通常具有一定的存储器容量，用于存储MAC地址表、数据包缓存等。
（4）控制板：控制板通常由CPU、操作系统和管理功能组成，用于控制和管理交换机的运行。
二、交换机的工作原理交换机的工作原理主要有两种模式：存储转发模式和直通模式。
1.存储转发模式（1）数据接收：当交换机接收到一个数据包时，首先会通过物理层和数据链路层的处理将数据包的帧头提取出来，并将源MAC地址记录到MAC地址表中。
（2）MAC地址表：MAC地址表存储了每个端口对应的MAC地址，以及MAC地址和接口的对应关系。
当交换机接收到一个新的数据包时，会根据源MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
（3）根据MAC地址转发：如果在MAC地址表中找到了源MAC地址对应的接口，则将数据包发送到相应的接口，并更新源MAC地址的端口信息。
如果没有找到源MAC地址对应的接口，则将数据包广播到所有的端口上。
（4）根据目的MAC地址转发：当交换机接收到一个数据包时，会根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
3.2以太网交换机3.2.1 以太网交换机的工作原理图3.7 以太网交换机交换机用以替代集线器将 PC、服务器和外设连接成一个网络。
因为集线器是一个总线共享型的网络设备，在集线器连接组成的网段中，当两台计算机通讯时，其它计算机的通讯就必须等待，这样的通讯效率是很低的。
而交换机区别于集线器的是能够同时提供点对点的多个链路，从而大大提高了网络的带宽。
图3.8 以太网交换机中的交换表交换机的核心是交换表。
交换表是一个交换机端口与MAC地址的映射表。
一帧数据到达交换机后，交换机从其帧报头中取出目标MAC地址，通过查表，得知应该向哪个端口转发，进而将数据帧从正确的端口转发出去。
如图3.13所示，当左上方的计算机希望与右下方的计算机通讯时，左上方主机将数据帧发给交换机。
交换机从e0端口收到数据帧后，从其帧报头中取出目标MAC地址0260.8c01.4444。
通过查交换表，得知应该向e3端口转发，进而将数据帧从e3端口转发出去。
我们可以看到，在e0、e3端口进行通讯的同时，交换机的其它端口仍然可以通讯。
例如e1、e2之间仍然可以同时通讯。
如果交换机在自己的交换表中查不到该向哪个端口转发，则向所有端口转发。
当然，广播数据报（目标MAC地址为FFFF.FFFF.FFFF的数据帧）到达交换机后，交换机将广播报文向所有端口转发。
因此，交换机有两种数据帧将会向所有端口转发：广播帧和用交换表无法确认转发端口的数据帧。
交换机的核心是交换表。
那么交换表是如何得到的呢？交换表是通过自学习得到的。
我们来看看交换机是如何学习生成交换表的。
交换表放置在交换机的内存中。
交换机刚上电的时候，交换表是空的。
当0260.8c01. 1111主机向0260.ec01.2222主机发送报文的时候，交换机无法通过交换表得知应该向哪个端口转发报文。
于是，交换机将向所有端口转发。
虽然交换机不知道目标主机0260.ec01.2222在自己的哪个端口，但是它知道报文是来自e0端口。
