以太网交换机基础知识-内容
以太网交换机交换方式学习资料讲解
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。
交换机配置和应用
修改特权用户密码 交换机命名 进入接口视图 退出系统视图 信息输出设置 配置流量镜像
接口视图
[Quidway-Ethernet0/1]?
配置端口双工工作状态
交换机
以太网交换机性能（I）硬件结构
业务接口：普通的接入接口和上行 汇聚接口
业务接口、主板、主 处理器、内存、 FLASH、电源系统等
主板(背板)：提供各业务接口和数 据转发单元的联系通道；背板交换 容量大小直接决定了交换机的最大 容量
主处理器：决定了交换机的运算速 度 内存：存储临时运算结构及配置信 息 FLASH：提供永久存储功能，保存 配置文件和系统文件 电源系统：为交换机提供电源输入
千兆路由交换机
华为3Com Quidway 端到端的可管理、全线速、全业务智能交 换解决方案体系结构，通过集群、堆叠、HGMP、QoS、安全 技术、内容分布、MPLS提供优良的可管理特性及业务，充分满 足语音、数据、视频业务的综合传送。
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课程内容
第一节 以太网交换机基础 第二节 配置以太网交换机
MAC 地址表 Mac 地址 端口号
学习逻辑
过滤/转发逻辑
学习逻辑
接口
7
接口
LAN Switch 输入输出接口
100Base-Fx 全双工链路
Lan Switch
上行接口 Lan Switch 10 Base-T 链路
接入接口
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现代局域网模型
交换机 三层交换机
交换机
交换机
外部网络 交换机
交换机
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以太网交换机性能（II）软件结构
BootRom引导、初始化程序
VRP操作系统平台
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以太网交换机性能（III）性能指标
以太网交换机学习要点总结
以太网交换机学习要点总结通过近来的基础知识学习，对以太网交换机的一些基本技术以及相关实现有了一定的了解，在本文中将通过两个大的部分：以太网技术基本知识和以太网交换机实现原理来对以太网交换机的理论知识进行总结。
同时我们在第三部分简单总结了vxWorks操作系统的相关知识。
1.2.3.2.一些知识要点(1).自动协商：针对不同站点的工作速率以及单双工模式不同，通过自动协商，可以让局域网设备自动配置运行方式，避免复杂的手工配置。
自动协商的实现：双绞线物理链路在空闲的时候以周期16ms发送脉冲，在周期内发送17-33个脉冲，组成协商编码通告自己的工作模式。
(2).以太网帧结构：(1) 长度可变，Length/Type<1500表示该帧是802.3帧，这个值是帧的长度。
如果Length/Type>=1500则指示承载的上层协议类型。
(2) MAC地址高字节在前，字节内部则是低位在前。
发出的第一个比特是0是单播，否则为组播或广播（01，全1）。
(3).交换机的“学习”，维护一个CAM(Context Address Memory)数据结构。
接收到新的MAC地址时，建立新的地址项放入MAC表中。
在多播情况下，MAC 表项的建立不是通过学习得到，而是通过CPU配置得到的。
(4).交换机的转发模式：存储转发、直通方式(Cut Through)、碎片隔离(Frag-Free)(5).线速转发条件：背板总线速率>= 端口速率* 端口数(6).多条性质相同的链路可以逻辑聚合成一条高速链路。
静态配置，定义在802.3ad标准中，LACP(Link Aggregation Control Protocol)协议。
链路聚合的条件：a).各分离的链路速率相同；b).各分离的链路必须是全双工链路；c).各分离的链路两端参数一致，比如流量控制；d).各分离的链路速率不能小于100M。
(7).C arrier Ethernet：IEEE802.3以太网+5项基本属性：标准化的业务、可扩展性、可靠性、服务管理、服务质量。
以太网基础知识
3、组播MAC地址（第8位为1），这是一个（逻辑）﹤逻辑or物理﹥
的MAC地址。 例如：00-10-a4-ab-21-ca是（单波）类型的MAC地址？ 10-80-00-3d-44-3a是（单波）类型的MAC地址？
. .
交换机接收到数据帧后，根据目的 地址查询CAM，找到出口后，把 数据包从该出口集合发送出去。
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全双工就是解放生产力！
实现全双工的物质保证： 支持全双工的网卡芯片＋收发线路完全分离物理介质＋点 到点的连接（HUB都是半双工的）。 全双工对以太网技术的影响 最大吞吐量达到双倍速率； 从根本上解决了以太网的冲突问题，以太网从此告别 CSMA/CD。 支持全双工的设备 最近10年制造的网卡、L2、路由器，HUB除外。
D S AP S S AP
Ethernet_SNAP 6 目的 MAC 6 源MAC 2 报文长度 1 1 1 CTL 3 OC 2 协议类型 3 8 -- 1 4 9 2 数据 4 FCS
0 x AA 0 x AA
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Ethernet_II帧结构
64到1518字节
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★ 封建社会
L2的出现 1、以太网基本帧结构 2、L2的基本工作原理 3、STP（生成树）的基本思想
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以太网的MAC地址
MAC地址有48位，但它通常被表示为12位的点分十六进制数。 MAC地址举例：00.e0.fc.39.80.34 MAC地址全球唯一，由IEEE对这些地址进行管理和分配。每个地址由两部分 组成，分别是供应商代码和序列号。其中前24位二进制代表该供应商代码。剩下 的24位由厂商自己分配。 例如华为设备的MAC的前24位就是00.e0.fc 如果48位全是1，则表明该地址是广播地址。 如果第8位是1，则表示该地址是组播地址。
交换机及路由器基础知识及配置
冲突域和广播域区别
两者区别： 1、连接在一个HUB上的所有设备构成一个冲突域 ， 同时也构成一个广播域； 2、连接在一个没有划分VLAN的交换机上的各个端 口上的设备分别属于不同的冲突域，即每一个交 换端口构成一个冲突域，但同属于一个广播域
一些常见的广播通信
ARP请求：建立IP地址和MAC地址的映射关系。 RIP：一种路由协议。 DHCP：用于自动设定IP地址的协议。 NetBEUI：Windows下使用的网络协议。 IPX：Novell Netware使用的网络协议。 Apple Talk：苹果公司的Macintosh计算机使用 的网络协议。
CONSOLE口的使用
• 一般高档路由器和交换机都有本地配置口，称为CONSOLE口，设 备端一般为RJ45接口，主机端一般为9针RS-232接口（串口），若 主机无串口可使用USB转串口进行连接。
SecureCRT软件简介
• 终端仿真器securecrt介绍:适用于 internet 和 intranet，支 持 ipv6 标准。对于连接到运行 windows、unix 和 vms 的 远程系统来说，securecrt 是理想的选择。 主要特性： 广泛的终端仿真： vt100，vt102，vt220，ansi，sco ansi， xterm，wyse 50/60，和 linux console 仿真（带有 ansi 颜 色）。 优秀的会话管理特性： 新的带标签的用户界面 和 activator 托盘工具，最小化桌面的杂乱。会话设置可 以保存在命名的会话中。 协议支持: 支持 ssh1，ssh2， telnet，rlogin，serial，和 tapi 协议。 secure shell： secure shell 加密登录和会话数据，包括以下支持： - 端 口转发使 tcp/ip 数据更安全 - 口令，公钥，键盘交互和 kerberos 验证 - aes，twofish，blowfish，3des，rc4，和 des 加密 - x11 转发 文件传输工具： vcp 和 vsftp 命令行 公用程序让使用 sftp 的文件传输更安全。
以太网交换机基础培训教材
以太网交换机基础培训教材Catalog 目录1 以太网概述............................................................................................2 以太网的基础知识.....................................................................................2.1 MAC地址............................................................ 错误！未指定书签2.2 以太网帧的帧格式........................................................................221 以太网H ...............................................................................................................................2.2.2 带有802.2逻辑链路控制的IEEE 802.3 ............................................... 错误！未定义书签2.2.3 IEEE 802.3子网访问协议（以太网SNAP ） ........................................2.2.4 Novell 以太网 ...................................................................2.3 CSMA/CD .......................................................................................................... 错误！未定义书签2.4 冲突域和广播域..........................................................................2.5 以太网的典型设备-HUB .......................................................................................................................2.6 全双工以太网.............................................................................3 二层交换机的基本原理...................................................................................3.1 二层交换机...............................................................................3.2 支持VLAN的二层交换机..................................................................3.2.1 VLAN 的概念....................................................................3.2.2 VLAN 的:划分...................................................................3.2.3 VLAN 的标准....................................................................3.2.4 支持VLAN交换机的转发流程.....................................................4 三层交换机基本原理.....................................................................................4.1 三层交换机的提岀........................................................................4.2 三层交换机基本特征......................................................................4.3 三层交换机的功能模型....................................................................4.4 三层交换机转发流程......................................................................4.4.1 IP网络规贝U .......................................................................................................................4.4.2 三层转发流程...................................................................4.4.3 选路过程 ......................................................................4.5 路由器和交换机...................................................... 错误！未定义书签。
以太网交换机的工作原理及功能
以太网交换机是数据链路层的机器，是基于以太网传输数据的交换机，使用物理地址（MAC地址），48位，6字节。
其工作原理为：当接受到一个广播帧时，它会向除接受端口之外的所有端口转发。
当接受到一个单播帧时，检查其目的地址并对应自己的MAC地址表，如果存在目的地址，那么转发，如果不存在那么泛洪（广播），广播后如果没有主机的MAC地址与帧的目的MAC地址相同，那么丢弃，假设有主机相同，那么会将主机的MAC自动添加到其MAC地址表中。
交换机分割冲突域，每个端口独立成一个冲突域。
每个端口如果有大量数据发送, 那么端口会先将收到的等待发送的数据存储到寄存器中,在轮到发送时再发送出去。
以太网交换机的应用非常广泛，在大大小小的局域网中都可以见到它们的身影。
例如丰润达系列以太网交换机，性能稳定，档次齐全，价格优势，应用最为普遍。
另外以太网交换机端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M、1000M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。
以太网交换机的主要功能：
1、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。
2、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/组播帧那么转发至所有端口）。
3、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防止回路的产生，同时允许存在后备路径。
网管培训-以太网交换机基础
0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444
B
F0/1 F0/2
F0/3 F0/4
0260.8c01.3333
C
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
未知单播帧，广播帧： 未知单播帧，广播帧： 执行广播操作Flooding 执行广播操作
谢 谢!
B
0260.8c01.1111
0260.8c01.3333
F0/1
C
F0/2
X X F0/4
F0/3
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
已知单播帧： 已知单播帧： 过滤操作Filtering 过滤操作
二层交换技术
MAC 地址表
A
0260.8c01.1111
F0/1: F0/2: F0/3: F0/4:
交换机转发帧的模式
存储转发式
存储转发模式下，交换机将收到的一个完整的帧先放 入缓存，之后才将其转发。这种方式适用于需要对转 发的数据帧进行线路速率匹配、协议转换或差错检测 的情况，如果在差错检测的过程之中，发现数据帧出 错，则将这个错误的数据帧丢弃。此时交换机转发数 据帧的延时于具体learning） 地址学习（Address learning） 帧的转发和过滤（Forword/filter decision） 帧的转发和过滤（Forword/filter decision） 环路避免（Loop avoidance） 环路避免（Loop avoidance）
课程议题
以太网介绍 交换机工作原理 交换机接口及连接线缆 交换机常见性能参数
以太交换机基本技术
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。
以太网交换机基础知识
VLAN间通信的路由选择
Ping 2.2.2.20 非本地通信
使用默认网关
VLAN 100
1.1.1.10/24
VLAN 200 2.2.2.20/24
网络1.1.1.0/24在接口1 网络2.2.2.0/24在接口2
在主机上配置默认网关，对于非本地的通信，主机会自动寻找默认网关，并把 报文交给默认网关转发而不是直接发给二层交换机基本交换过程
• 通过识别MAC进行
A Switch
B
C
D
二层交换机工作模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
Switch
链路层 物理层
链路层 物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
二层交换引擎
• ASIC--Application Specific Integrated Circuit • L2FDB—Layer 2 forwarding database
允许帧中VLAN ID对应的VLAN通过。若允许，则进行转发；否则 要直接丢弃该帧 – 帧从Trunk端口发送出去，VLAN Tag一般不会被去掉
支持VLAN的二层交换引擎
MAC MAC MAC MAC MAC MAC
L2FDB
二层交换引擎
L2FDB
L2FDB
支持VLAN二层交换机转发流程
•
根据帧的目的MAC查MAC转发表(即L2FDB)，查找相应的出端口。根据现有
以太网帧输入
检查VLAN属性
目的MAC是否为三层接口MAC
是
否
三层交换 VLAN间转发
二层交换 VLAN内转发
三层交换过程
V1:10.153.80.1/24 MAC:0-0-1
以太网交换机技术原理
以太网交换机技术原理以太网交换机的基本原理是通过多个以太网端口来接收和转发数据帧。
每个端口相当于一条通道，可以连接一个或多个计算机。
当一台计算机要发送数据时，它会将数据封装成数据帧，并将数据帧发送给交换机的一些端口。
交换机收到数据帧后，会读取其中的目标MAC地址，然后通过学习和转发的方式将数据帧发送给目标计算机。
交换机学习和转发数据帧的过程主要包括三个步骤：学习、过滤和转发。
学习：交换机收到数据帧后，会提取出数据帧中的源MAC地址，并将这个地址和收到这个数据帧的端口绑定在一起，形成一个表项。
这样，交换机就学会了源MAC地址所对应的端口。
如果收到的数据帧中的源MAC地址已经存在于之前的表项中，交换机会更新这个表项的时间戳。
学习的过程可以通过交换机的学习模块完成，该模块通常是一个CAM（Content-Addressable Memory）表。
过滤：交换机会检查数据帧的目标MAC地址，并与之前学习到的表项进行匹配。
如果目标MAC地址在表项中存在，则说明目标计算机直接连接在与该表项对应的端口上，交换机会直接转发数据帧到这个端口上。
如果目标MAC地址在表项中不存在，交换机会将数据帧广播到除了收到数据帧的端口之外的所有端口，这样可以确保数据帧能够传输到目标计算机。
转发：在进行广播之后，交换机会等待所有连接的计算机响应。
如果有计算机回应，交换机会将这个计算机的MAC地址和所在端口加入到学习表中，下一次发送该计算机的数据帧时可以直接转发到这个端口。
如果没有计算机回应，交换机会丢弃数据帧，避免网络拥堵。
除了学习和转发功能，以太网交换机还有一些其他的功能。
例如：虚拟局域网（VLAN）的实现，可以将交换机的端口划分为不同的虚拟局域网，实现隔离和安全性；链路聚合（Link Aggregation）的实现，可以将多个端口绑定在一起，提高带宽和冗余性；流控和管理功能，可以对流量进行限速和精细的管理等。
总结起来，以太网交换机的技术原理是通过学习和转发方式来实现计算机之间的数据交换，同时可以提供很多其他的功能来满足网络的需求。
以太网交换机结构和原理
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。
网络交换机培训资料
网络交换机培训资料一、网络交换机的定义和作用网络交换机是一种用于在计算机网络中连接多个设备并实现数据交换的设备。
它就像是一个交通枢纽，负责在不同的设备之间快速、准确地传输数据。
网络交换机的主要作用包括：1、提供网络连接：将多个计算机、服务器、打印机等设备连接在一起，形成一个局域网（LAN）。
2、提高网络性能：通过智能地转发数据，减少网络拥塞，提高数据传输速度和效率。
3、分割网络冲突域：有效地减少网络中的冲突，使每个连接到交换机端口的设备都能独立地进行数据传输。
4、增强网络安全性：可以对网络流量进行控制和管理，限制某些设备的访问权限，提高网络的安全性。
二、网络交换机的分类1、按网络覆盖范围分类局域网交换机：主要用于构建小型的局域网，如办公室、家庭网络等。
广域网交换机：用于连接不同地理区域的网络，如城域网、广域网等。
2、按传输速率分类10Mbps 交换机：适用于低速网络环境。
100Mbps 交换机：较为常见的中速交换机。
1000Mbps（1Gbps）交换机：能满足高速数据传输需求。
10Gbps 及以上交换机：用于对带宽要求极高的网络环境，如数据中心。
3、按工作层次分类二层交换机：基于 MAC 地址进行数据转发，是最常见的交换机类型。
三层交换机：除了具备二层交换机的功能外，还具有路由功能，可以基于 IP 地址进行数据包转发。
四层及以上交换机：能够基于更高层的协议信息（如端口号）进行数据处理和转发，通常用于大型企业网络和数据中心。
三、网络交换机的工作原理网络交换机通过学习连接到其端口的设备的 MAC 地址来工作。
当一个数据包到达交换机时，交换机会查看数据包的目的 MAC 地址，并根据其学习到的 MAC 地址表将数据包转发到相应的端口。
如果目的MAC 地址不在地址表中，交换机将把数据包广播到所有端口（除了接收端口），以查找目标设备。
交换机还采用了存储转发和直通转发两种数据转发方式。
存储转发方式会先接收整个数据包，进行错误检查后再转发；直通转发方式则在收到数据包的头部信息后就立即转发，提高了数据传输的速度，但可能会转发错误的数据包。
以太网交换机工作原理
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。
以太网交换技术
主要内容：
●
●
● ●
以太网基础知识 以太网端口极其配置 二层转发原理 VLAN技术原理
以太网工作机制
CSMA/CD：载波侦听与冲突检测-carrier sense multiple access/collision detection
CS：载波侦听-发送之前的侦听，确保线路空闲，减少冲突机会。 MA：多址访问-每个站点发送的数据，可以被多个站点接收。 CD：冲突检测-边发送边检测，发现冲突后进行回退（引入冲突 域）。 回退：检测到冲突后的处理：发现冲突就停止发送，然后延迟一 个随机时间之后继续发送。
端口的链路类型（续）
Hybrid链路
与Trunk链路基本相同 主要区别在于，Trunk链路对于VLAN等于 PVID的报文，送出时将去掉tag，而Hybrid 可灵活配置去掉或者保留。
支持VLAN的交换机MAC学习方式
IVL流程 根据帧的VLAN ID查找MAC地址表，确定查找范围 根据目的MAC查找出端口 如果在MAC地址表中查找不到该目的MAC，则该报 文将通过广播的方式在该VLAN内所有端口转发 同时该以太网的源MAC将被学习到接收到报文的端 口上 MAC地址表通过老化机制更新 在转发的过程中不会对帧的内容进行修改
二层交换机的局限性
二层交换机将网段上的冲突域限制到了 端口级、但是无法限制广播域的大小。 端口间已经不存在冲突。但是广播域仍 然为整个LAN。 解决办法：
引入VLAN。
VALN的基本作用
相同VLAN内主机可以任意通信
二层交换 阻断广播包，减小广播域 提供了网络安全性 实现虚拟工作组 减少用户移动带来的管理工作量
以太网交换机
面临问题
面临问题
以太网交换机作为一种数据传输设备，是局域网中重要的设备之一，内部结构端口均为同主机连接，可以在 连接多个端口的同时，实现数据传输，也不会产生冲突。除此之外，以太网交换机成本较低，可以满足不同层次 的实际需求，在大数据时代背景下，以太网交换机技术不断发展，扩展形成了很多复杂的业务。在这个过程中， 以太网交换机也面临着较为严重的安全问题，主要包括以下几个方面：第一，广播恶意攻击；第二，网络攻击； 第三，MAC地址攻击；第四，MAC恶意欺骗；第五，环路攻击。以广播恶意攻击为例，网络是一个开放的平台，交 换机在接受大流量广播数据时，就会通过广播的形式转发这些数据，如果数据的传输控制功能不够完善，那么网 络宽带就会被这些垃圾数据充满，交换机需要具备面对众多数据的传输控制功能。
应用
应用
以太网交换机应用最为普遍，价格也较便宜，档次齐全。因此，应用领域非常广泛，在大大小小的局域网都 可以见到它们的踪影。以太网交换机通常都有几个到几十个端口，实质上就是一个多端口的网桥。另外，它的端 口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方 式等。
以太网交换机
交换机
01 概念
03 应用
目录
02 关键技术 04 特点
05 工作原理
07 转发方式
目录
06 面临问题
基本信息
以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换 机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一 对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。
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以太网交换机基础知识必看内容Catalog 目录1以太网概述 (6)2以太网的基础知识 (6)2.1MAC地址 (6)2.2以太网帧的帧格式 (7)2.2.1以太网Ⅱ (8)2.2.2带有802.2逻辑链路控制的IEEE 802.3 (8)2.2.3IEEE 802.3子网访问协议（以太网SNAP） (8)2.2.4Novell以太网 (9)2.3CSMA/CD (9)2.4冲突域和广播域 (10)2.5以太网的典型设备-HUB (10)2.6全双工以太网 (11)3二层交换机的基本原理 (11)3.1二层交换机 (11)3.2支持VLAN的二层交换机 (14)3.2.1VLAN的概念 (15)3.2.2VLAN的划分 (16)3.2.3VLAN的标准 (17)3.2.4支持VLAN交换机的转发流程 (19)4三层交换机基本原理 (22)4.1三层交换机的提出 (22)4.2三层交换机基本特征 (23)4.3三层交换机的功能模型 (23)4.4三层交换机转发流程 (25)4.4.1IP网络规则 (25)4.4.2三层转发流程 (25)4.4.3选路过程 (27)4.5路由器和交换机 (29)4.5.1接口 (30)4.5.2特点对照 (30)5交换机相关协议和技术 (30)5.1物理层特性（接口） (30)5.1.1自协商 (31)5.1.2智能MDI/MDIX自识别 (31)5.1.3流控机制 (32)5.1.4POE供电 (33)5.1.5端口镜像 (33)5.2二层协议和特性 (33)5.2.1STP/RSTP/MSTP协议 (34)5.2.2GARP/GVRP/GMRP (36)5.2.3聚合特性 (38)5.2.4Isolate-user-vlan (38)5.2.5二层多播 (39)5.2.6QinQ (40)5.3三层特性 (41)5.3.1SuperVLAN (41)5.4Qos/ACL (41)5.5安全特性 (42)5.5.1802.1X (42)5.5.2PORTAL (43)5.6管理特性 (45)5.6.1集群管理 (45)5.6.2WEB网管 (46)5.7IRF (47)5.8与路由器相同的一些特性 (48)6以太网交换机主要厂商 (48)6.1Cisco (49)6.2Extreme (49)6.3Foundry (49)6.4港湾 (49)7参考资料 (49)图索引图1MAC地址 (7)图2常用的以太网帧格式 (8)图3由HUB组成的网络 (11)图4全双工以太网 (11)图5二层交换机结构示意图 (12)图6二层交换机的转发流程 (13)图7二层交换机工作在链路层 (13)图8交换机的冲突域和广播域 (14)图9由二层交换机构成的扁平网络 (14)图10基于端口VLAN的划分 (16)图11802.1Q VLAN帧格式 (18)图12Trunk链路实现虚拟工作组 (18)图13支持VLAN交换机交换引擎 (19)图14IVL和SVL地址学习方式 (20)图15IVL地址学习方式转发流程 (21)图16SVL地址学习方式转发流程 (21)图17支持VLAN交换机冲突域和广播域 (22)图18三层交换机功能模型 (24)图19三层交换引擎 (24)图20三层转发流程 (26)图21路由器的最长匹配转发 (28)图22三层交换机转发-精确匹配 (29)图23三层交换机转发-最长匹配 (29)图24以太网的自协商 (31)图25STP阻塞网络环路 (35)图26MSTP根据VLAN进行阻塞链路 (36)图27GARP属性注册和注销 (37)图28GARP基本原理 (37)图29Isolate-user-vlan (39)图30不支持多播功能交换机 (40)图31QinQ实现vMAN (41)图32802.1X认证体系结构 (43)图33PORTAL认证四大要素 (44)图34集群的组成 (46)图35IRF的组成 (47)图36IRF的典型应用 (48)表索引表 N/MAN参考模型 (15)表 2.路由器和三层交换机的特点对比 (30)表 3.PORTAL、PPPoE/A、802.1X三种认证方式的特点对比 (44)以太网交换机基础培训教材Keywords 关键词：以太网，交换机，LAN，VLAN，IRFAbstract 摘要：本文介绍以太网交换机的相关知识和基本原理。
主要包括：1）以太网交换机基础知识；2）二、三层交换机的基本原理和转发流程；3）以太网交换机常用特性和技术。
List of abbreviations 缩略语清单：1以太网概述以太网是在70年代初期由Xerox公司Palo Alto研究中心推出的。
1979年Xerox、Intel和DEC公司正式发布了DIX版本的以太网规范，1983年IEEE 802.3标准正式发布。
初期的以太网是基于同轴电缆的，到八十年代末期基于双绞线的以太网完成了标准化工作，即我们常说的10BASE-T。
随着市场的推动，以太网的发展越来越迅速，应用也越来越广泛。
下面简单列一下以太网的发展历程：✧70年代初，以太网产生；✧1929年，DEC、Intel、Xerox成立联盟，推出DIX以太网规范；✧1980年，IEEE成立了802.3工作组；✧1983年，第一个IEEE802.3标准通过并正式发布✧通过80年代的应用，10Mb/s以太网基本发展成熟✧1990年，基于双绞线介质的10BASE-T标准和IEEE 802.1D网桥标准发布✧90年代，LAN交换机出现，逐步淘汰共享式网桥✧1992年，出现了100Mb/s快速以太网✧通过100BASE-T标准(IEEE802.3u)✧全双工以太网(IEEE97)✧千兆以太网开始迅速发展(96)✧1000Mb/s千兆以太网标准问世(IEEE802.3z/ab)✧IEEE 802.1Q和802.1P标准出现(98)✧10GE以太网工作组成立(IEEE802.3ae)2以太网的基础知识以太网是一种能够使计算机进行相互传递信息的介质，它利用二进制位形成一个个的字节，这些字节然后组合成一帧帧的数据。
帧有一个起点，我们称之为帧头；也有终点，我们称之为作帧尾。
以太网由许多物理网段组合而成，每个网段包括一些导线和与导线相连的网络设备。
以太网上有很多网络设备，每个设备都会接收到各种各样的帧信息。
那么，设备怎样才能知道帧是否是直接对它进行访问呢？其实，在每个帧报头中，都包含有一个目地介质访问控制地址（MAC）和一个源MAC 地址，目的MAC地址就可以告诉网络设备帧是否是对它进行直接访问。
如果设备发现帧的目的MAC 地址与自己的MAC不匹配，设备将对不处理该帧。
2.1MAC地址MAC地址有48位，它可以转换成12位的十六进制数，参见图1。
这个数分成三组，每组有四个数字，中间以点分开。
MAC地址有时也称为点分十六进制数。
为了确保MAC地址的唯一性，IEEE 对这些地址进行管理。
每个地址由两部分组成，分别是供应商代码和序列号。
供应商代码代表NIC （网络接口卡）制造商的名称，它占用MAC的前六位12进制数字，即24位二进制数字。
序列号由供应商管理，它占用剩余的6位地址，或最后的24位二进制数字。
图 1 MAC地址从实际使用的角度看，以太网的MAC地址可以分为三类，分别是单播地址、多播地址、广播地址：•单播地址：第一字节最低位为0，00e0.fc00.0006。
用于网段中两个特定设备之间的通信，可以作为以太网帧的源和目的MAC地址；•多播地址：第一字节最低位为1，01e0.fc00.0006。
用于网段中一个设备和其他多个设备通信，只能作为以太网帧的目的MAC；•广播地址：48位全1，ffff.ffff.ffff。
用于网段中一个设备和其他所有设备通信，只能作为以太网帧的目的MAC。
2.2以太网帧的帧格式对MAC地址有一个基本认识后，我们有必要进一步了解以太网帧的帧格式是怎么样的？有哪几种常用的帧格式？下图就是目前常用几种以太网帧格式。
图 2 常用的以太网帧格式2.2.1以太网Ⅱ帧头的作用是标识封装在帧中的第3层信息包的类型。
以太网Ⅱ使用类型字段，其长度为2个字节。
这种帧格式是目前最常用的以太网帧格式。
2.2.2带有802.2逻辑链路控制的IEEE 802.3IEEE基于原始的以太网Ⅱ帧来设计自己的以太网帧类型。
IEEE 802.3的以太网帧报头和以太网Ⅱ的帧报头非常相似，不过其类型字段的长度有所变化，它增加了一个称作逻辑链路控制（LLC）的字段。
LLC用来识别信息包中使用的第3层协议。
LLC报头或IEEE报头都包含DSAP（destination service access point，目的服务访问点）、SSAP（source service access point，源服务访问点）和控制字段。
DSAP和SSAP合并后就可标识第3层协议的类型。
2.2.3IEEE 802.3子网访问协议（以太网SNAP）80年代中期，以太网非常流行，IEEE担心它将使用完所有的DSAP和SSAP编码，所以就定义了一种新的帧格式。
这种帧格式称为以太网子网访问协议，有时候也称为以太网SNAP。
这种格式的帧报头以“AA”取代DSAP和SSAP。
在DSAP和SSAP字段中出现“AA”时，帧是一个以太网SNAP帧。
这时，第3层协议将在OUI（Organizational unique identifier，组织唯一标识）字段后的类型字段中表示。
QUI是一个6位的十六进制数，它可以唯一地标识一个组织。
IEEE对QUI进行赋值。
2.2.4Novell以太网Novell以太网帧类型只适用于IPX通信。
Novell以前没有考虑IPX将附属于其他第3层协议。
所以，也就没有必要用字段来识别第3层协议。
如果你运行的是Novell网络，就可以使用IPX。
Novell以太网帧格式以一个长度字段来取代类型字段，与前面的IEEE的做法一样。
不过长字段后没有LLC字段。
2.3CSMA/CD以太网使用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，带有冲突监测的载波侦听多址访问）。
我们可以将CSMA /CD比做一种文雅的交谈。
在这种交谈方式中，如果有人想阐述观点，他应该先听听是否有其他人在说话（即载波侦听）。
如果这时有人在说话，他应该耐心地等待，直到对方结束说话，然后他才可以开始发表意见。
另外，有可能两个人在同一时间都想开始说话，那会出现什么样的情况呢？显然，如果两个人同时说话，这时很难辨别出每个人都在说什么。
但是，在文雅的交谈方式中，当两个人同时开始说话时，双方都会发现他们在同一时间开始讲话（即冲突检测），这时说话立即终止。