交换机基础知识
交换机基础知识
交换机基础知识什么是交换机交换机、集线器交换机、集线器是什么，功能如何，有何区别，就这些问题简单的做些解答。
首先说HUB,也就是集线器。
它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。
而交换机（又名交换式集线器）作用与集线器大体相同。
但是两者在性能上有区别：集线器采用的式共享带宽的工作方式，而交换机是独享带宽。
这样在机器很多或数据量很大时，两者将会有比较明显的。
第一章普联TL-SF1008L产品概述1. 产品简介TL-SF1008L/TL-SF1016L/TL-SF1024L是TP-LINK公司开发的二层可管理楼道交换机产品，提供8/16/24个10/100M自适应RJ45端口，每端口均支持MDI/MDIX 自动翻转功能并可实现线速转发。
TL-SF1008L/TL-SF1016L/TL-SF1024L支持基于端口的VLAN、基于802.1Q VLAN、基于端口和802.1p优先级的QoS策略以及端口限速等功能，能满足对接入层设备的可靠性及性能有高要求的网络环境。
TL-SF1008L/TL-SF1016L/TL-SF1024L提供两个管理端口，满足本地及远程管理需求，并对上联端口做了防雷设计，具备良好的可管理性和环境适应能力。
2. 产品特性遵循IEEE 802.3及IEEE 802.3u标准（IEEE 802.3一种网络协议。
）；8/16/24个10/100M RJ45端口，均可工作在全双工、半双工模式下；所有端口均支持MDI/MDIX自动翻转功能；（MDI ,MDIX：其实意思就是说网线顺序压错了没有关系.无论是直联的还是交叉的只要插上去都会自动实识.从而正确的加以使用.一般现在的交换机和路由器都具备此功能.）支持存储转发和MAC地址自动学习功能；（MAC地址自动学习功能：交换机的各个端口具有自动学习地址的功能，通过端口发送和接收的帧的源地址(mac地址)将存储到地址表中。
从一个地址记录加入地址表）支持交换机设备描述及端口描述功能；（给每个交换机或端口命名）提供1和8/16/24两个管理端口，支持远程管理；提供端口限速功能，可对进出端口流量进行控制；支持基于端口、IEEE 802.1p的优先级设置模式；支持基于端口的VLAN、基于IEEE 802.1Q的VLAN功能。
交换机基础知识.
2.2 交换机的分类与性能指标
2. 交换机的分类
从应用区域划分：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。
注意交换机的分类
按组建园区网的网络拓扑结构层次，可划分为：接入层交换 机、汇聚层交换机和核心层交换机。 • 核心层交换机: 一般采用机箱式模块化设计，机箱中可承载 管理模块、光端口模块、高速电口模块、电源等，具有很高的 背板容量； • 汇聚层交换机: 可以是机箱式模块化交换机，也可以是固定 配置的交换机，具有较高的接入能力和带宽，一般会包含光端 口、高速电口等端口；
2. 交换机的分类
按照交换机的可管理性，可分为：
交换机概述
.2 交换机的交换模式
存储转发(Store and Forward)
特点：交换机接收到数据包后，首先将数据包存储到缓冲 器中，进行CRC循环冗余校验,如果这个数据包有 CRC错误，则该包将被丢弃；如果数据包完整， 交换机查询地址映射表将其转发至相应的端口。 优点：没有残缺数据包转发，可减少潜在的不必要的数据 转发 缺点：转发速率比直接转发方式慢。 适用环境：存储转发技术适用于普通链路质量或质量较为 恶劣的网络环境，这种方式要对数据包进行处理， 所以，延迟和帧的大小有关。
• 接入层交换机: 一般是固定配置的交换机，端口密度较大， 具有较高的接入能力，以10/100M端口为主，以固定端口或扩展 槽方式提供1000Mbps的上联端口。
2. 交换机的分类
根据传输介质、传输速度以及发展历史上看，局域网 交换机有这样一些类型：
• 以太网交换机 • 快速以太网交换机 • 千兆以太网交换机 • 万兆以太网交换机 • FDDI交换机 • ATM交换机 • 令牌环交换机 • ……
交换机基本知识
1、交换机的定义局域网交换机拥有许多端口，每个端口有自己的专用带宽，并且可以连接不同的网段。
交换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量。
为了进一步提高性能，每个端口还可以只连接一个设备。
为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口，如100M以太网端口、FDDI端口或155M ATM端口，从而保证整个网络的传输性能。
2、交换机的特性通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽。
可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。
利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。
由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物。
与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能：（1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。
（2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备或连接一个工作组，有效地解决拥挤现像。
这种方法人们称之为网络微分段（Micro一segmentation）技术。
（3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。
我们将在后面专门介绍虚拟网。
（4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普通的客户机。
客户机都需要访问服务器，这样就导致服务器的通信和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。
交换机就主要从提高连接服务器的端口的速率以及相应的帧缓冲区的大小，来提高整个网络的性能，从而满足用户的要求。
一些高档的交换机还采用全双工技术进一步提高端口的带宽。
2024版交换机培训
根据收集到的信息，分析可能的 原因，并逐一排查。
验证修复
对定位到的故障进行修复，并验 证修复结果。
总结经验
对故障排查过程进行总结，形成 经验积累。
典型故障案例分析与解决方案
案例一
VLAN配置错误导致网络不通。解决方案：检查 VLAN配置，确保端口正确划分到相应VLAN。
案例二
交换机反复重启。解决方ห้องสมุดไป่ตู้：升级交换机软件版 本或更换硬件设备。
物理故障
包括电源故障、端口损坏、模块故障等，表现为设备无法开机、 端口指示灯异常等。
配置故障
由于配置错误导致的网络故障，如VLAN划分错误、路由配置不当 等，表现为网络不通或性能下降。
软件故障
交换机操作系统或软件缺陷导致的故障，可能表现为设备反复重启、 功能异常等。
故障排查思路和方法论
收集信息
了解故障现象，收集相关日志和 告警信息。
日志分析与审计
利用专业工具对收集到的日志进行分析和审计，发现潜在的安全 威胁和违规行为。
日志告警与通知
根据日志分析结果，及时生成告警信息并通知相关人员进行处理， 确保网络安全事件的及时发现和处置。
网络设备固件升级与漏洞修补
固件升级流程
定期关注厂商发布的固件更新信息，按照规定的流程进行固件升级操作，确保交换机等网络设备的最新功能 和安全补丁得到及时更新。
固定端口交换机和模块化交 第二层交换机、第三层交换
换机。
机和第四层交换机。
常见交换机品牌及型号
01
02
03
04
05
思科（Cisco）
华为（Huawei） 新华三（H3C） 锐捷（Ruijie）
瞻博网络 （Junipe…
交换机技术基础知识
交换机技术基础知识交换技术可分为：端口交换、帧交换和信元交换。
下面是整理的交换机技术基础知识，希望对你有帮助!1.端口交换技术端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段(每条网段为一个广播域)，不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。
以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。
根据支持的程度，端口交换还可细分为：模块交换：将整个模块进行网段迁移。
端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。
端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。
这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。
如果配置得当，那么还可以在一定程度进行容错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。
2.信元交换技术ATM技术采用固定长度53个字节的信元交换。
由于长度固定，因而便于用硬件实现。
ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。
ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。
ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。
ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。
但随着万兆以太网的出现，曾经代表网络和通讯技术发展的未来方向的ATM技术，开始逐渐失去存在的意义。
3.帧交换技术帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。
一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。
存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。
前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。
交换技术汇总：交换机的116个基本知识点
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。
交换机的基础知识
交换机的基础知识1.1 交换机简介交换机是计算机网络中的关键设备，用于连接各种网络设备，实现数据的高效传输。
与集线器不同，交换机能够根据MAC地址学习和过滤数据，提高网络性能和安全性。
1.2 交换机的工作原理交换机在数据链路层工作，根据目标设备的MAC地址将数据包从源端口传送到目标端口。
通过建立MAC地址表，交换机能够学习设备的物理位置，实现更快速、精准的数据传输。
二、交换机的基本配置2.1 连接交换机在使用交换机之前，首先要通过网线将计算机或其他网络设备与交换机连接。
确保连接的网线正常，端口指示灯亮起，表示连接正常。
2.2 登录交换机要配置交换机，首先需要登录到其管理界面。
通常，我们可以通过Telnet或串口连接来进行登录。
确保登录时使用的用户名和密码是正确的，以确保获取管理员权限。
三、交换机的基本命令3.1 查看端口状态在交换机上，了解端口的状态是很重要的。
使用以下命令可以查看端口的工作状态和连接情况：bashCopy codeshow interfaces status这个命令会列出所有端口的详细信息，包括端口的速度、双工模式以及连接状态。
3.2 配置VLAN虚拟局域网（VLAN）是交换机中一个重要的概念，通过将不同的端口划分到不同的VLAN中，可以实现逻辑上的隔离。
以下是配置VLAN的简单命令：bashCopy codevlan databasevlan 10vlan 20exit这个命令序列会创建两个VLAN（ID为10和20）。
3.3 配置端口将端口划分到特定的VLAN中是常见的配置任务。
使用以下命令可以完成这个操作：bashCopy codeinterface fastEthernet 0/1switchport mode accessswitchport access vlan 10这个命令将交换机的端口FastEthernet 0/1配置为访问模式，并划分到VLAN 10中。
3.4 保存配置在完成配置后，务必将配置保存到交换机的非易失性存储中，以便在重新启动后配置依然生效：bashCopy codewrite memory这个命令将当前的运行配置保存到交换机的闪存中。
交换机基础知识,交换机知识大全交换机笔记,学习资料
交换机基础知识,交换机知识大全交换机笔记,学习资料交换机工作在OSI 模型的第二层（数据链路层）作用：可以将原有的网络划分成多个段，能够扩展网络的传输距离并支持更多的网络节点。
划分网络段有效隔离广播，减少冲突。
交换机的每个端口是独立的冲突域中，所有的端口都是在同一个广播域中关于交换机的一点配置笔记（cisco）交换机的功能地址学习：最开始交换机的MAC表是空的，它是通过学习源地址来得到每个连接端口连接的设备的MAC地址。
当它收到一个帧时，它学习到这个帧的源MAC 地址，并保存到MAC表中，然后查看MAC 表，如果MAC表中没有目的MAC时，它就洪泛（洪泛就是向每个端口发送这个帧）如果有就发到对应的端口。
转发过滤：收到一个帧时，会查看MAC地址表，决定把帧转发到那个端口。
消除循环：当网络中有冗余回路时，会用生成树阻止冗作路径中传输相同帧。
进入交换机时有如下三种选择键入M 进入菜单模式键入K进入命令行模式键入I进入IP配置模式我们要进入的是命令行。
其于IOS的交换机：有三种模式，“>”用户模式，“#”特权模式，“（CONFIG）#”全局模式。
在用户模式输入enable进入特权模式，在特权模式下输入disable回到用户模式。
在特权模式下输入configure terminal进入全局模式。
在特权模式下输入DISABLE回到特权模式下show version 查看系统硬件的配置，软件版本号等。
Show running-config 查看当前正在运行的配置信息show interfaces Ethernet 0/1 查看E0/1口的信息show ip 查看交换机的IP地址设置交换机名：hostname[交换机名]如：hostname switch1设置交换机的IP地址：ip address [ip address ][netmask] 如ip address设置交换机的缺省网关：ip default-gatway [ip address] 如：ip default-gatway设置密码enable password level [1-15] [passwork]1-15 表示级别，1表示设置登录时的密码，15设置进入全局模式的密码。
交换机及路由器基础知识及配置
交换机及路由器基础知识及配置交换机及路由器基础知识及配置
章节一、交换机基础知识
1.1 交换机的定义和作用
1.2 交换机的分类和类型
1.3 交换机的工作原理
1.4 交换机的特点和优点
1.5 交换机的常见问题及故障排除方法
章节二、交换机配置和管理
2.1 交换机的初始化设置
2.2 VLAN的配置和管理
2.3 交换机端口的配置和管理
2.4 交换机的安全配置
2.5 交换机的性能优化和监控
章节三、路由器基础知识
3.1 路由器的定义和作用
3.2 路由器的分类和类型
3.3 路由器的工作原理
3.4 路由器的特点和优点
3.5 路由器的常见问题及故障排除方法章节四、路由器配置和管理
4.1 路由器的初始化设置
4.2 路由器接口的配置和管理
4.3 路由器的路由配置和管理
4.4 路由器的安全配置
4.5 路由器的性能优化和监控
附件：
本文档附带以下附件供参考：
1、交换机配置示例文件
2、路由器配置示例文件
3、相关网络拓扑图示
法律名词及注释：
1、VLAN（Virtual Local Area Network）- 虚拟局域网，是一
种将物理局域网划分成逻辑上的多个虚拟局域网的技术。
2、故障排除方法 - 指在设备或系统出现问题时，通过一系列
的技术手段和方法来确定问题原因，并进行修复和解决的过程。
3、性能优化和监控 - 指通过对网络设备性能进行监控和调优，以提高网络的稳定性、可靠性和性能表现。
关于交换机的知识
关于交换机的知识交换机是计算机网络中的一种设备，用于实现局域网中不同主机之间的数据交换和路由。
它具有多个接口，可以将数据包从一个接口转发到另一个接口，以便实现主机之间的通信。
一、交换机的基本原理交换机的基本原理是通过学习和转发机制实现数据包的传输。
当交换机收到一个数据包时，它会检查数据包中的目的MAC地址，并将这个地址与交换机内部的MAC地址表进行比较。
如果MAC地址表中存在相应的条目，交换机就会将数据包转发到相应的接口；如果MAC地址表中不存在相应的条目，交换机就会广播这个数据包到所有的接口上，以便学习这个目的MAC地址所对应的接口。
当交换机学习到新的MAC地址时，它会将这个地址和对应的接口添加到MAC地址表中，以便后续的数据转发。
二、交换机的优点相比于集线器，交换机具有以下几个优点：1. 提供更高的带宽利用率：集线器将所有的数据包广播到所有的接口上，会造成带宽的浪费，而交换机只将数据包转发到目的接口，提高了带宽利用率。
2. 支持多种网络协议：交换机可以根据数据包的协议类型进行转发，支持同时传输不同网络协议的数据包。
3. 提供更好的安全性：交换机通过MAC地址学习和转发机制，可以阻止未经授权的设备访问网络，提供了更好的安全性。
4. 支持虚拟局域网(VLAN)：交换机可以将网络划分为多个虚拟局域网，实现不同局域网之间的隔离和安全控制。
三、交换机的类型根据交换机的工作方式和功能，可以将交换机分为以下几种类型：1. 传统交换机：也称为HUB交换机，工作在物理层，只能广播数据包，无法进行数据过滤和转发。
2. 二层交换机：也称为MAC交换机，工作在数据链路层，可以通过MAC地址学习和转发机制实现数据包的转发。
3. 三层交换机：也称为路由交换机，除了具备二层交换机的功能外，还可以进行网络层的路由转发。
4. 企业级交换机：具备更高的性能和可靠性，支持更多的接口和功能，适用于大规模企业网络的构建。
5. 智能交换机：具备更强的管理和监控功能，可以实现对网络流量和设备进行精细的控制和管理。
交换机的基础知识
交换机基础知识一、交换方式目前交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用直通式交换、存储转发式和碎片隔离方式三种数据包交换方式。
目前的存储转发式是交换机的主流交换方式。
1、直通交换方式（Cut-through）采用直通交换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。
由于它只检查数据包的包头（通常只检查14个字节），不需要存储，所以切入方式具有延迟小，交换速度快的优点。
所谓延迟（Latency）是指数据包进入一个网络设备到离开该设备所花的时间。
它的缺点主要有三个方面：一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；第二，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。
如果要连到高速网络上，如提供快速以太网（100BASE－T）、FDDI或ATM连接，就不能简单地将输入／输出端口“接通”，因为输入／输出端口间有速度上的差异，必须提供缓存；第三，当以太网交换机的端口增加时，交换矩阵变得越来越复杂，实现起来就越困难。
2、存储转发方式（Store-and-Forward）存储转发（Store and Forward）是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，以太网交换机的控制器先将输入端口到来的数据包缓存起来，先检查数据包是否正确，并过滤掉冲突包错误。
确定包正确后，取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。
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，并且能支持不同速度的输入／输出端口间的交换，可有效地改善网络性能。
它的另一优点就是这种交换方式支持不同速度端口间的转换，保持高速端口和低速端口间协同工作。
交换机基础知识
面通知对端设备自身可工作的方式，另一方面，从对端发来的报文中获得
对端设备可以工作的方式。
智能MDI/MDIX自识别
以太网交换机的10/100M以太网口具备智能MDI/MDIX识别技术，可 以自动识别连接的网线类型，用户不管采用普通网线或者交叉网线均可 以正确连接设备，极大方便了用户的使用。用户也可以对端口进行配置， 将其强制配置成MDIX或者MDI工作方式。 MDI/MDIX识别技术的实现是通过物理层芯片和变压器技术实现了该 功能。物理层芯片内部的电子开关可以进行MDI和MDIX之间的智能切换， 具有中心抽头的、收发对称的变压器保证了发送与接收通道的切换。
转发实现途径
路由算法 包转发率 成本
由硬件ASIC实现转发
第一包路由，以后做精确匹配或 者最长匹配 高 低
二层ห้องสมุดไป่ตู้换
三层接口和物理 接口对应关系
不支持 一一对应
支持
一个VLAN三层接口可以包含多个 物理接口
三层交换机转发流程
1. 如果判定在相同网段内，则直接通过地址解析协议（ARP）查 找对方的MAC地址，然后把对方的MAC地址填入以太网帧头的目 的MAC地址域，将报文发送出去，通过二层交换实现通信； 2. 如果判定在不同的网段内，则主机就会自动借助网关来进行通
Dest
Src
Len/Etype
Data
FCS
6 Dest
6 Src
2 Etype
2
2 p/Q Label
... Len/Etype
4 Data FCS
VLAN-ID Token-Ring Encapsulation Flag
VLAN-ID and T-R Encaps Flag are .1Q, not .1p VLAN ID:0-4095
交换机基础知识课件
+ Access： 1. Access端口的PVID就是其所在的VLAN，不能配置。 2. 接收到不带标签的报文后打上PVID标签，发送时剥离数据帧的标
签。 3. 常用于连接不需要识别VLAN标签的设备，如主机、路由器等。
四、交换机基本调试配置（十）
+ High 50
3.55 1.44 -10.00
5.00
+ Low 30 3.01 1.01 -30.00 0.00
七、交换机故障排除（三）
+ 故障类型2: + 同一交换机上的两台终端不能互相通
信 + 处理方法： 1. 终端自检：
① 终端的本地连接是否已就绪 ② 两台终端是否同一IP网段 ③ 两台终端的防火墙是否关闭，或允许相应数据帧通过
+ （三）交换机基本配置 + 交换机接口类型讲解（2）：
+ Trunk： 1. 允许多个VLAN数据帧通过的端口称为Trunk端口。 2. Trunk链路上除了缺省VLAN的数据帧，其他的都是带着标签走。
Trunk端口转发PVID的数据帧时剥掉标签，接收到不带标签的数据 帧时打上PVID。 3. 一般用于交换机互联，或上联。
的端口关联起来
三、交换机的工作原理（五）
+ （三）数据帧转发 1. PCA发出目的到PCD的数据帧 2. 交换机根据帧中的目的地址，从相应的
端口E1/0/4发送出去 3. 交换机不在其他端口上转发此单播数据
帧
课程提纲
一．交换机的作用和特点 二．交换机的分类 三．交换机工作原理 四．交换机基本调试配置 五．光纤基础知识 六．光模块基础知识 七．交换机故障排除
交换机基本知识 交换机知识入门
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。
交换机知识点总结
交换机知识点总结一、交换机概述交换机是一种网络设备，用于在局域网(LAN)内实现数据包的转发和交换，将数据包从源地址传输给目标地址。
交换机能够学习和存储网络中所有连接设备的MAC地址，并根据这些地址建立转发表，从而提高数据包的传输效率和网络质量。
交换机通常用于构建局域网，提供高速、稳定的数据交换服务。
二、交换机的工作原理1. MAC地址在局域网中，每个网络设备都有唯一的MAC地址，用于标识设备在网络中的位置。
交换机通过学习和存储MAC地址，建立转发表，实现数据包的转发和交换。
2. 数据包的转发和交换当一台设备要发送数据包时，交换机会根据转发表，将数据包从源地址转发到目标地址。
交换机会在转发表中查找目标设备的MAC地址，然后将数据包发送到目标设备的接口。
3. 交换机的转发方式交换机的转发方式主要包括存储转发和直通转发。
存储转发是指交换机接收整个数据包后再进行处理和转发，而直通转发是指交换机在接收到目标地址后立即进行转发。
4. 交换机的工作模式交换机的工作模式主要包括半双工和全双工。
在半双工模式下，交换机只能同时进行发送或接收数据包，而在全双工模式下，交换机可以同时进行发送和接收数据包，提高了数据传输的效率。
三、交换机的类型1. 交换机的分类根据交换机的用途和性能，可以将交换机分为企业级交换机、工业级交换机、家用交换机、SOHO交换机等。
2. 交换机的功能交换机可以根据其功能分为三层交换机、二层交换机和一层交换机。
三层交换机可以实现网络层路由功能，二层交换机主要用于数据链路层的传输，一层交换机主要用于物理层的传输。
3. 交换机的规模交换机根据规模的大小，可以分为小型交换机、中型交换机和大型交换机。
小型交换机规模比较小，适用于小型公司和个人用户，而大型交换机适用于大型企业和数据中心。
四、交换机的管理和配置1. 交换机的管理方式交换机可以通过Web界面、CLI命令行和SNMP等方式来进行管理和配置。
Web界面是一种图形化界面，便于用户进行管理和配置，CLI命令行是通过命令行来进行管理和配置，SNMP是一种网络管理协议，可以远程监控和管理交换机。
交换机基础知识介绍
2010-2-23
交换机概述
• 交换机(英文:Switch，意为“开关”)是一
种用于电信号转发的网络设备。它可以为 接入交换机的任意两个网络节点提供独享 的电信号通路。
交换机必备基础知识
• • • • • • •
端口数 传输速度 端口类型 模块化槽数 背板带宽 包转发率 MAC地址表
•
8、VLAN支持（一）
•
VLAN，中文名为"虚拟局域网"， VLAN是一种将局域网（LAN）设 备从逻辑上划分（注意，不是从物理上划分）成一个个网段（或者说 是更小的局域网LAN），从而实现虚拟工作组（单元）的数据交换技
术。
8、VLAN支持（二）
•
由VLAN的特点可知，一个VLAN内部的广播和单播流量 都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少 设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。 • VLAN除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地控 制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活 的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之 间的互相访问。
力，单位为Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机 的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换 机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强， 但同时设计成本也会越高。 3100系列背板19.2Gbps
•
3600系列背板32Gbps 5500系列背板192/240Gbps
6、包转发率
•
包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。 单位一般位pps（包每秒），一般交换机的包转发 率在几十Kpps到几百Mpps不等。包转发速率是指 交换机每秒可以转发多少百万个数据包（Mpps） 3100系列转发率为：6.55/13.2Mpps 3600系列转发率为：9.6/13.1Mpps 5500系列转发率为：92/132Mpps
交换机基础,交换的相关概念
一、交换机基础1.1、常见的局域网故障1、环路问题：如果二层内部没有开启STP等防环路协议，则可能出现广播风暴等环路问题。
2、mac地址漂移：Port号与MAC地址映射出错；交换机的复制转发洪泛机制占用链路带宽。
3、ARP攻击：在局域网内形成arp 欺骗或者网关欺骗。
1.2、交换概念MAC地址表项（Vlan）：使用一列Vlan表项来对MAC地址表进行逻辑层面的分层，使得广播域隔离。
（若收到不带Vlan标签的帧，则交换机便无法进行转发，只有带有Vlan标签的帧才能到达出端口。
802.1q（Vlan帧格式）：在原有的以太帧基础上，源MAC地址后加上一个2Byte的Tag字段。
o Tag字段为2字节，32bits。
o TPID占前16bits，用于标识该帧是否带有Vlan标签，固定为0x8100。
o Priority占3bits，用于标识优先级，实现二层QoS。
o CFI占1bit，用于区分令牌环网与以太网。
o D占最后的12bits，用于区分vlan id，范围为0-4095，可用vlan 编号为1-4094。
vlan标签帧端口标签配置：打标签一定在入口，去除标签一定在出口Access口入口若不带标签，则打上vlan标签；若带标签，则只对相同标签的帧进行转发，出口去除标签。
Trunk口（二层中主要实现不同Vlan之间的透传）入口若带标签，则判断是否允许转发；若不带标签，则打上pvid，再判断是否允许转发，出口，若标签与pvid相同，则去除标签；若标签不同，则判断是否允许转发。
二、三层交换机1、三层Vlan虚拟接口•在int vlan后，将创建一个虚拟三层接口，并且生成该接口的MAC 地址•在三层vlan虚拟接口之间进行转发时，将通过查询路由表来修改为下一跳所对应的源、目的MAC地址以及Vlan标签。
•2、三层交换设备互联•转换为路由口（设备支持），如华为设备的undo portswitch。
•使用Trunk口互连（需相同Vlan），需要对端的设备也配成为Trunk 模式。
交换机基础知识
2.3
交换机的接口与连接方式
2.3.1 交换机的接口类型
交换机的接口是随着网络类型的变化和传输介质的 发展而产生的不同的接口规格，主要有： • 双绞线RJ-45接口
• 光纤接口
• AUI接口与BNC • Console接口
• FDDI接口
2.3.1 交换机的接口类型
双绞线RJ-45接口
数量最多、应用最广的 一种接口类型，它属于以太 网接口类型。它不仅在最基 本的10Base-T以太网网络中 使用，还在目前主流的 100Base-TX快速以太网和 1000Base-TX千兆以太网中使 用。
2.2.1 交换机的分类
按照交换机的可管理性，可分为：
• 可管理型交换机
• 不可管理型交换机
两者区别在于对SNMP、RMON等网管协议的支持。可管 理型交换机便于网络监控、流量分析，但成本也相对较高 。大中型网络在汇聚层应该选择可管理型交换机，在接入 层视应用需要而定，核心层交换机则全部是可管理型交换 机。
– 第四层交换机 – 第七层交换机
基于MAC地址工作的第二层交换机最为普遍，用于网络 接入层和汇聚层。基于IP地址和协议进行交换的第三层交换 机应用于网络的核心层，也少量应用于汇聚层。部分第三层 交换机也同时具有第四层交换功能，可以根据数据帧的协议 端口信息进行目标端口判断。第四层以上的交换机称之为应 用型交换机，主要用于互联网数据中心。
2.1.2 交换机的交换模式
碎片丢弃（Fragmentfree）
特点：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；如果大于等于64字节，则发 送该包。 优点：数据处理速度比存储转发方式快 缺点：比直通式慢 适用环境：一般的通讯链路
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2.1.2 交换机的交换模式
•概念： • 交换机将数据从一个端口转发至到另一 个端口的处理方式称为交换模式。
类型： •存储转发（Store and Forward ） •直通交换（Cut—Through ） •碎片丢弃（Fragmentfree）
2.1
交换机概述
•
•
2.1.2 交换机的交换模式
• 机架式
• 带扩展槽固定配置式
• 不带扩展槽固定配置式
2.2.1 交换机的分类
• 按照OSI的七层网络模型，交换机又可以分 为：
• 第二层交换机 • 第三层交换机
• 第四层交换机
• 第七层交换机
• 基于MAC地址工作的第二层交换机最为 普遍，用于网络接入层和汇聚层。基于IP地 址和协议进行交换的第三层交换机应用于网 络的核心层，也少量应用于汇聚层。部分第
2.2.2 交换机的主要性能指标
• 背板带宽与端口速率
•
背板带宽和端口速率是衡量交换机的 交换能力的主要参数。
• 背板带宽：指通过交换机所有通信的最大 值。 • 交换机的端口速率：每秒通过的比特数。
• • 10Mbps 100Mbps
2.2.2 交换机的主要性能指标
•
•
模块化与固定配置
模块化交换机：具有很强的可扩展性，可在机 箱内提供一系列扩展模块，如千兆位以太网模 块、FDDI模块、ATM模块、快速以太网模块、 令牌环模块等，所以能够将具有不同协议、不 同拓扑结构的网络连接起来。但是它的价格一 般也比较昂贵。模块化交换机一般作为骨干交 换机来使用。
2.1.3 交换机与集线器（HUB）的 主要区别
总结：
交换机与集线器有着本质的不同，无论在工作 层次、通讯方式、传输速度和可管理性上，都都 存在明显的差别，交换机与集线器相比具有无与 伦比的优势。目前，交换机已经成为组网中的普 遍使用的网络连接设备，而集线器已经逐渐在退 出历史舞台。
2.2 交换机的分类与性能指标
2.2.1 交换机的分类
• 从应用区域划分：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。 注意：我们重点学习的是局域网交换机。
2.2.1 交换机的分类
• 按组建园区网的网络拓扑结构层次，可划分 为：接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交 换机。 • 核心层交换机: 一般采用机箱式模块化设计 ，机箱中可承载管理模块、光端口模块、高速 电口模块、电源等，具有很高的背板容量； • 汇聚层交换机: 可以是机箱式模块化交换机 ，也可以是固定配置的交换机，具有较高的接 入能力和带宽，一般会包含光端口、高速电口
存储转发(Store and Forward)
•
特点：交换机接收到数据包后，首先 将数据包存储到缓冲器中，进行CRC循 环冗余校验,如果这个数据包有CRC错 误，则该包将被丢弃；如果数据包完 整，交换机查询地址映射表将其转发 至相应的端口。 优点：没有残缺数据包转发，可减少 潜在的不必要的数据转发
2.1.2 交换机的交换模式
2.1 交换机概述
• 交换机，英文 名称为Swit别，能够在
2.1.1 交换机简介
• 交换机的工作特点：
• 拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换 矩阵 • 所有的端口都挂接在这条背板总线上
• 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地 址的网卡（NIC）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
• (2) 端口多。交换机得端口密度远大于网桥 。
2.1.3 交换机与集线器的主要区 别
• （1）在OSI/RM网络体系结构中的工作层次不同 • 集线器工作在物理层，而交换机工作在数据 链路层。更高级的交换机可以工作在第三层（ 网络层）、第四层（传输层）或更高层。 • （2）数据传输方式不同 • 集线器的数据传输方式是广播（broadcast） 方式，即所有端口处在一个冲突域中；而交换 机的数据传输一般只发生在源端口和目的端口 之间，即交换机的每个端口处在不同的冲突域 。 • （3）带宽占用方式不同
2.2.1 交换机的分类
• 按照交换机的可管理性，可分为：
– 可管理型交换机 – 不可管理型交换机
•
两者区别在于对SNMP、RMON等网 管协议的支持。可管理型交换机便于网络 监控、流量分析，但成本也相对较高。大 中型网络在汇聚层应该选择可管理型交换 机，在接入层视应用需要而定，核心层交
2.2.1 交换机的分类
•
•
直通交换(Cut—Through)
特点：交换机只读出数据帧的前6个 字节，即通过地址映射表中查找目标 地址，将数据帧传送到相应的端口上 。直通交换能够实现较少的延迟，因 为在数据帧的目的地址被读出，确定 了转发端口后马上开始转发这个数据 帧。 优点：转发速率快、减少延时和提高 整体吞吐率
•
2.1.2 交换机的交换模式
•
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碎片丢弃（Fragmentfree）
特点：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；如果大于等于64字节，则 发送该包。 优点：数据处理速度比存储转发方式快 缺点：比直通式慢
• •
2.1.3 交换机与网桥的主要区别
• (1) 延迟小。交换机通过硬件实现，而网桥 通过软件实现。网桥是通过运行于计算机系 统上的桥接协议实现；交换机使用了专用集 成 电 路 （ Application-SpecificIntegrated Circuit ， ASIC) ，大大提高了 网络转发速度。
2.2.1 交换机的分类
• 根据传输介质、传输速度以及发展历史 上看，局域网交换机有这样一些类型：
– 以太网交换机 – 快速以太网交换机 – 千兆以太网交换机 – 万兆以太网交换机 – FDDI交换机 – ATM交换机 – 令牌环交换机
2.2.1 交换机的分类
• 根据架构特点，人们还将局域网交换机分 为
• 从应用的角度划分，交换机又可分为：
• 电话交换机（PBX）：主要应用于电信领域 ，提供语音通讯。 • 数据交换机（Switch）： 应用于计算机网络 。
注意：我们重点学习的是数据交换机。
2.2.2 交换机的主要性能指标
• 背板带宽与端口速率
• 模块化与固定配置
• 专用芯片与通用芯片 • 单/多MAC地址类型