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交换机的工作层次

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第２３卷第４期　
２００７年４月　
甘肃科技　

Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　
Ｖｏ１．２３　Ａｐｒ．　Ｎｏ．４　

２００７　

交换机的工作层次　
王玉贤，程宪宝　
（广东松山职业技术学院计算机系，广东韶关５１２１２６）　

摘　要：讨论了交换机的工作层次，利用实验证明交换机的确是工作在第二层上的网络连接设备。　
关键词：交换机；网上邻居；ｐｉｎｇ；网卡物理地址　
中图分类号：ＴＰ３１９　

随着计算机网络的发展，交换机的使用越来越　多。在早期的时候多用ＨＵＢ做为网络连接设备，　但是由于ＨＵＢ不知道目标地址在何处，它会把接　收来的数据发送到所有的端口，即广播信息，这样容　易造成信息阻塞。交换机有交换功能，它的所有端　口独享带宽。而且在交换机中有一张路由表，如果　知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如　果它不知道目标在何处就发送到所有的端口，同时　将地址学习到自己的地址表中。由于网络的连接大　多不是经常变动的，所以一般情况下交换机对每个　端口所接的地址只要学习一次就可以了。这样可以　帮助降低整个网络的数据传输量，提高效率。交换　机的功能还不止如此，它可以把网络拆解成网络分　支、分割网络数据流，隔离分支中发生的故障，这样　就可以减少每个网络分支的数据信息流量而使每个　网络更有效，提高整个网络效率。　ｌ　交换机不是工作在第三层　我们都知道，交换机（－－层，本文所指交换机未　经说明都是指二层交换机）是一种基于ＭＡＣ（网卡　的硬件地址）识别，能完成封装转发数据包功能的网　络设备。它是工作在ＯＳＩ互连参考模型第二层（数　据链路层）上的，如何证明它就是工作在第二层而不　是第三层上的呢，我们只要能够说明明交换机寻址　方式是通过网卡的物理地址而不是通过ＩＰ地址就　可以了！　我们拿通过交换机连接的局域网来做这个实　验，首先我们把两台电脑机器名分别设为ｕｓｅｒ０１和　ｕｓｅｒ０２，ＩＰ地址分别设为１９２．１６８．９９．２８和１９２．　１６９．９９．１３９。我们通过网上邻居来相互访问！两台　电脑可以相互访问。同样我们可以通过ＩＰ地址来　访问。在ｕｓｅｒＯ１上打开浏览器输入＼１９２．１６８．９９．　１３９同样可以打开ｕｓｅｒ０２。这说明这两台电脑在局　域网中是连通的。这个时候我们在ｕｓｅｒＯ１开始一　
运行中输入ｃｍｄ，在打开的窗１：３中输入ｐｉｎｇ　１９２．　
１６８．９９．１３９，可以得到如图１Ｐｉｎｇ命令执行结果：　

图１　ｐｉｎｇ　１９２．１６８．９９．１３９命令执行结果　
我们知道ｐｉｎｇ命令用于确定本地主机是否能　
与另一台主机交换（发送与接收）数据报，这个结果　
说明ｕｓｅｒＯ１和ｕｓｅｒ０２是可进行数据交换的。现在　
我们把ｕｓｅｒ０２的ＩＰ地址改为１９２．１６８．７７．１３９（只　
要不是１９２．１６８．９９．ＸＸ就可以，这样我们可以保证　
ｕｓｅｒＯ１和ｕｓｅｒ０２不在一个网段内），网关也改成相　
应的网段。同样的道理在ｕｓｅｒＯｌ上ｐｉｎｇ　１９２．１６８．７７．　
１３９，可以得到如图２　Ｐｉｎｇ　１９２．１６８．７７．１３９结果：　

图２　Ｐｉｎｇ　１９２．１６８．７７．１３９命令执行结果　
命令Ｐｉｎｇ是利用ＩＣＭＰ协议的，ＩＣＭＰ是３层　
（网络层）的协议，所以ｐｉｎｇ也是３层（网络层）的，　

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第４期　王玉贤等：交换机的工作层次　６７　
这个画面说明这两台电脑在网络层上是不通的。如　
果这两台电脑不能够相互通信了，那说明交换机是　
通过ＩＰ地址来识别机器的。也就是说交换机是工　
作在第三层上的。事实上呢？　
这个时候打开网上邻居，同样可以找到ｕｓｅｒ０２，　
同样可以在ｕｓｅｒ０２上共享的文件夹下进行操作，这　说明这两台机器是可以相互通信的。也就是说交换　机不是工作在第三层上的１　２　交换机工作在第二层　那么交换机到底是怎样来识别机器，它是通过　什么来转发数据的呢？为了说明这个问题，现在我　们将机器ｕｓｅｒ０２网卡的物理地址修改一下。在桌　面上“网上邻居”点击右键一属性一常规一配置．如　
图３网上邻居属性窗口所示。　

图３网上邻居属性窗口　
在网卡的配置选项中选择高级一Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｄｄｒｅｓｓ　
值：输入一个符合规则的网卡的物理地址（１２　
位），然后点击确定。这时我们就修改了网卡的物理　
地址。现在我们在机器ｕｓｅｒ０１上再通过网上邻居　
打开机器ｕｓｅｒ０２，你会发现不能进行操作了。我们　
没有动过第一层，所以不可能是物理层的问题。至　
此可以说明交换机是通过网卡的物理地址来识别机　
器的，是工作在第二层上的。　

（上接第１５５页）级经纬仪，配合特制的三维直角拐　
尺进行墙面的平整度测量。如图７，经纬仪分别在　
临墙的两个控制点上设站，沿控制线方向固定仪器　
望远镜，观测墙面上的直角拐尺，直接读数。观测　
时，一次设站应观测完整个墙面，局部观测不到的　
点，可以换站观测，但必须对两次观测相邻的测点进　
行重复观测，重复观测的点数应占换站观测总点数　的１／３以上并不少于４个点。　三维直角拐尺可用钢板直尺或钢拐尺加工改　造，做成后应进行检校。ｌｍ尺长垂直度偏差不大　于１０ｍｍ（注：１．５ｍ视距、偏差１０ｍｍ对距离的影响　为０．０３　ｍｍ）即可。对三维直角拐尺的精度要求主　要在尺子刻划的精确程度上，使用时应注意与测点　交换机是工作在哪一个层次上的，决定了交换　机的作用和价格。我们可以通过实验来验证交换机　的工作层次。　参考文献：　［１］黎连业．交换机及其应用技术［Ｍ］．华大学出版社，　２００４　［２］魏亮著．由器原理与应用［Ｍ］．民邮电出版社，２００５　［３３　李正吉著．交换技术与设备［Ｍ］．械工业出版社，２００５　的接触。　５　结语　空间模型测量由于受场地条件影响，采用常规　仪器时需要配置一些特殊工具，测量方法随场地条　件不同有不同的选择。本文探讨的主要是采用常规　仪器和工具进行测量的一般方法，应用范围比较广，　
很具有推广价值。就目前来说，这类资料还不是太　
多，本文就这一问题提供一些参考意见，期望得到同　
行的指正。　
参考文献：　
［１］李青岳，陈永奇．工程测量学．测绘出版社．１９９５　

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交换机技术白皮书

交换机技术白皮书

交换机技术白皮书一．不同层次上的交换机首先我们对一个很普通的网络结构进行讲解，以大概描述在不同层次上的交换机应该具备的功能；1．接入型2层交换机接入型2层交换机直接接入用户的PC机，为了避免因为办公室内用户的增加而再添加2层交换机，办公室内的2层交换机最好具备16或者24个10/100M以太网接口，然后使用百兆或者千兆以太网接口与汇聚层的3层交换机进行连接；从安全上考虑，交换机、路由器并不会产生恶意的数据，为了最大限度的保护用户PC的安全，需要网络内的2层具备多种功能。

比如，如果2层交换机不支持广播速率限制功能，那么办公室内的某台PC因为出故障或者因为故意的破坏而向交换机发出大量的广播数据，那么这些数据就将会被其它PC接收到，从而会浪费其它PC大量的cpu资源而导致PC的速度严重变慢，并且会浪费2层交换机与3层交换机之间的带宽，导致其它PC机上网速度严重下降；再比如，现在网络病毒泛滥，为了保护其它PC不受感染，如果在2层交换机上使能各种ACL策略，也可以使其它PC受到保护、同时也节约了带宽；为了管理上的方便，2层交换机也应该支持可被远程管理；在有些场合，需要对接入的用户进行认证，如果接入交换机不支持认证功能，那么就需要将认证功能交给汇聚层的交换机或者更上层的设备进行，那么未被认证的用户就有可能对其它用户进行恶意的攻击；因此，2层交换机虽然性能不是很高，然而在网络中，对它的要求也是很高的，因为它可以在很大程度上保证网络的正常运行。

2．汇聚层3层以太网交换机根据网络的大小，汇聚层3层以太网交换机的数量上可能不一样，它的功能主要是完成多个子网之间数据的转发（不使用路由器而使用3层交换机的原因主要是价格以及转发性能的原因）。

需要3层交换机来进行子网间数据转发的原因是：一个LAN就是一个广播域，如果不划分多个LAN，就会导致LAN内的广播数据报过多而降低网络的性能，导致LAN内通信变得很缓慢。

从3层交换机在网络中的层次以及功能上看，3层交换机首要的任务是完成多个子网间数据的快速转发、以及3层交换机之间的数据转发。

技能高考之集线器、网桥、交换机、路由器、网关大解析

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4.2 工作原理
这个用一图流表达之
工作站 A 需要向工作站 B 传送信息（并假定工作站 B 的 IP 地址为 120．0.5），它们之间 需要通过多个路由器的接力传递，路由器的分布如图 2 所示。 工作过程如下所示：
1. 工作站 A 将工作站 B 的地址 120.0.5 连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器 1。 2. 路由器 1 收到工作站 A 的数据帧后，先从报头中取出地址 120.0.5，并根据路径表计
3.3.2 数据转发效率更高
在网桥时代，集中连接主机的仍是集线器，而我们知道集线器发送数据是采用广播方式，所 以信道中的无效载荷比例相当高，造成数据转发率和信道利用率都非常低。而有了交换机后， 因为大多数主机都是直接连接在交换机端口上，即使不是，也主要是连接在其他交换机端口， 所以数据的转发基本上都是通过提取帧中的 MAC 地址直接发送到目的主机上的，而不是
3 交换机
3.1 功能概述
交换机（Switch）可以说同时是集线器和网桥的升级换代产品，因为交换机具有集线器一 样的集中连接功能，同时它又具有网桥的数据交换功能。所以可以这样说，交换机是带有交 换功能的集线器，或者说交换机是多端口的网桥。外形上，集线器与交换机产品没什么太大 区别。
3.2 工作原理
集线器属于纯硬件网络底层设备，基本上不具有类似于交换机的"智能记忆"能力和"学习"能
力。它也不具备交换机所具有的 MAC 地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是 采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点， 而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点.集线器（HUB）属于数据通信系统中的基础 设备，它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬 件设备。它被广泛应用到各种场合。
交换机是路由器吗

交换机是路由器吗

你好：交换机不是路由器区别：路由器工作在网络层，具有连接不同类型网络的功能，并可以选择数据传送路径的设备。

路由器有三个特征：1。

工作在网络层：路由器工作在第三层上,路由器是第三层网络设备，这样说大家可能都不理解，就先说一下集线器和交换机吧。

集线器工作在第一层（即物理层），它没有智能处理能力，对它来说，数据只是电流而已，当一个端口的电流传到集线器中时，它只是简单地将电流传送到其他端口，至于其他端口连接的计算机接收不接收这些数据，它就不管了。

交换机工作在第二层（即数据链路层），它要比集线器智能一些，对它来说，网络上的数据就是MAC地址的集合，它能分辨出帧中的源MAC地址和目的MAC地址，因此可以在任意两个端口间建立联系，但是交换机并不懂得IP地址，只知道MAC地址。

路由器工作在第三层（即网络层），它比交换机还要“聪明”一些，它能理解数据中的IP地址，如果它接收到一个数据包，就检查其中的IP地址，如果目标地址是本地网络的就不理会，如果是其他网络的，就将数据包转发出本地网络。

2。

可以连接不同类型的网络：我们常见的集线器和交换机一般都是用于连接以太网的，但是如果将两种网络类型连接起来，比如以太网与ATM网，集线器和交换机就派不上用场了。

路由器能够连接不同类型的局域网和广域网，如以太网、ATM网、FDDI网、令牌环网等。

不同类型的网络，其传送的数据单元——帧（Frame）的格式和大小是不同的，就像公路运输是汽车为单位装载货物，而铁路运输是以车皮为单位装载货物一样，从汽车运输改为铁路运输，必须把货物从汽车上放到火车车皮上，网络中的数据也是如此，数据从一种类型的网络传输至另一种类型的网络，必须进行帧格式转换。

路由器就有这种能力，而交换机和集线器就没有。

实际上，我们所说的“互联网”，就是由各种路由器连接起来的，因为互联网上存在各种不同类型的网络，集线器和交换机根本不能胜任这个任务，所以必须由路由器来担当这个角色。

3层交换机的数据转发原理

3层交换机的数据转发原理

3层交换机的数据转发原理3层交换机的数据转发原理什么是3层交换机3层交换机是一种网络设备，用于在计算机网络中转发数据包。

它可以在网络层进行数据包的转发和路由选择，实现不同子网之间的通信。

数据转发的基本原理1.数据包的封装和解封装：当源主机发送数据时，操作系统将数据分割成一系列的数据包，并为每个数据包添加源IP地址、目的IP地址等信息。

这个过程称为封装。

在目的主机收到数据包时，操作系统会根据目的IP地址解封装数据包，还原出原始数据。

2.数据包的转发：3层交换机通过查看数据包的目的IP地址，决定将其转发到哪个接口。

它会维护一张转发表，记录目的IP地址与接口的对应关系。

当收到一个数据包时，它会查表找到对应的接口，并将数据包发送到该接口。

3层交换机的转发过程1.数据包的接收：3层交换机通过网络接口接收到来自源主机的数据包。

2.查找目的IP地址：3层交换机会查看数据包的目的IP地址，以确定是否有与之对应的接口。

3.查表转发：3层交换机会查询转发表，找到与目的IP地址对应的接口。

如果找到了对应接口的记录，则将数据包发送到该接口；如果没有找到记录，则将数据包广播到所有接口。

4.数据包的转发：3层交换机将数据包转发到对应接口，并将源和目的IP地址信息更新为交换机接口的MAC地址。

5.数据包的接收：目的主机接收到数据包，根据目的IP地址解封装数据包，还原出原始数据。

3层交换机的优势1.路由选择能力：3层交换机可以根据IP地址进行路由选择，实现不同子网之间的互联和通信。

2.提高网络性能：相较于2层交换机，3层交换机具有更高的转发速度和转发能力，可以处理更多的数据流量。

3.网络隔离：通过3层交换机的路由选择功能，可以将不同的子网隔离开来，提高网络安全性和灵活性。

小结3层交换机是一种在网络层进行数据转发的网络设备。

它通过查看数据包的目的IP地址，并根据转发表进行转发，实现不同子网之间的互联和通信。

3层交换机具有路由选择能力、提高网络性能和实现网络隔离的优势。