【理论5-1】交换的基本工作原理
现代交换原理
现代交换原理
现代社会的发展离不开交换，交换原理贯穿于各个领域，影响着人们的生活和工作。
在经济领域，交换原理是市场经济的基础，通过买卖交换实现资源配置和价值实现；在人际关系中，交换原理是人际交往的基础，通过互相帮助和支持实现共赢；在科技领域，交换原理是知识和技术的传播方式，通过交流和合作实现创新和进步。
现代交换原理的核心是价值互换，即一方提供一定的价值，另一方也提供相应的价值，双方达成交易。
这种交换不仅体现了个体之间的互助互利，也促进了社会资源的合理配置和利用。
在市场经济中，供需关系决定了价格和价值的交换，通过市场交易实现资源的优化配置；在人际关系中，互相帮助和支持的交换增进了人与人之间的信任和友谊；在科技领域，知识和技术的交换促进了创新和发展。
然而，现代社会的交换原理也存在一些问题和挑战。
在市场经济中，交换可能会受到信息不对称、垄断和不公平竞争的影响，导致资源配置不够有效和公平；在人际关系中，利益冲突和信任缺失可能导致交换关系的破裂；在科技领域，知识产权和技术壁垒可能阻碍交换和合作。
因此，现代社会需要建立健全的交换机制，促进交换的公平和有效。
在市场经济中，需要加强监管和规范，防止垄断和不公平竞争，保障市场的公平和效率；在人际关系中，需要加强沟通和信任建设，促进互相理解和支持；在科技领域，需要加强知识和技术的共享和合作，促进创新和发展。
总之，现代交换原理是社会发展的重要基础，它影响着经济、人际关系和科技发展。
通过建立健全的交换机制，促进交换的公平和有效，才能实现资源的合理配置和社会的和谐发展。
3 交换机工作原理
虚拟局域网
3、VLAN的应用实例
某单位财务报表统计员在财务办公室办公,而劳 资管理员在人事办公室办公,这两个部门都各有一 台Catalyat2950交换机。考虑到有些财务报表不能 让其他人知道,但又能在她们之间共享,要求网络管 理员通过配置以太网交换机来解决这一问题。 统 计员的电脑和劳资管理员的电脑同属于VLAN3,且能 相互通信；其它财务用户PCA和PCD同属于VLAN2且 能相互通信。其拓扑结构如图1所示。
走进网络世界之交换机
电网运行部
交换机
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 网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以
太网交换机、光纤交换机等。
快速以太网交换机
交换机
交换机是目前组建局域网最为常用的设备，属于数据链 路层设备，大部分交换机外型与集线器非常相似。
虚拟局域网
假如整个网络按部门被划分为三个VLAN，分别是工程部 VLAN、市场部VLAN及技术部VLAN，而每个部门中的工作站可能 位于不同的楼层，则可设计成如图所示结构。
路由器把用户按集线器/交换机组织为逻辑工作群组
虚拟局域网
2、VLAN的划分
划分VLAN的基本方法取决于VLAN的划分策略, 而这些策略是需要VLAN交换机上管理软件的支持 的。 3种常用的虚拟网络划分方法： ⑴ 基于交换机端口划分 ⑵ 基于MAC地址划分 ⑶ 基于网络层协议或地址划分
介质访问控制子层802.3 MAC
物理层
10Base-5 粗同轴电缆
10Base-2 细同轴电缆
10Base-T 双绞线电缆
10Base-F 光纤
传统以太网的四种物理层选项
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是计算机网络中的重要设备，用于在局域网中传送数据包。
它能够根据目的地址将数据包从一个接口转发到另一个接口，实现网络中不同设备之间的通信。
下面将详细介绍交换机的工作原理。
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实现数据包的传输。
当交换机接收到一个数据包时，它会解析数据包中的目的MAC地址，并将该地址与交换机的MAC地址表进行比对。
如果目的MAC地址在MAC地址表中已经存在，交换机就会将数据包转发到相应的接口；如果目的MAC地址不在MAC地址表中，交换机就会将数据包广播到所有其他接口，以便学习到目的MAC地址，并将其添加到MAC地址表中。
二、交换机的工作模式交换机有两种主要的工作模式：存储转发模式和直通模式。
1. 存储转发模式：在存储转发模式下，交换机会先接收完整的数据包，然后对数据包进行校验，确保数据包的完整性和准确性。
如果数据包没有错误，交换机会根据目的MAC地址进行转发。
这种模式可以保证数据的可靠性，但会增加延迟。
2. 直通模式：在直通模式下，交换机会在接收到数据包的同时进行转发，而不需要等待整个数据包的接收完成。
这种模式可以降低延迟，但无法检测和纠正数据包中的错误。
三、交换机的转发方式交换机的转发方式有三种：广播转发、单播转发和组播转发。
1. 广播转发：当交换机接收到一个广播数据包时，它会将该数据包转发到所有其他接口，以便所有设备都能接收到该数据包。
这种方式适用于需要向所有设备发送相同信息的情况，如网络中的ARP请求。
2. 单播转发：当交换机接收到一个单播数据包时，它会根据目的MAC地址将数据包转发到相应的接口，只有目的设备能够接收到该数据包。
这种方式适用于点对点通信，如发送电子邮件或浏览网页。
3. 组播转发：当交换机接收到一个组播数据包时，它会将该数据包转发到所有已加入该组播组的设备。
组播转发可以实现一对多的通信，适用于视频会议、多媒体流等应用。
四、交换机的决策算法交换机在转发数据包时，需要根据一定的决策算法来确定数据包的转发路径。
集线器交换机基本工作原理及配置
碰撞检测
就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大 小，由信号电压摆动值的大小来判断是否发生了碰 撞。正常发送时，计算机发送的数据都是使用曼彻 斯特编码的信号；发生碰撞时，信号会产生严重的 失真。一旦发生碰撞，就立即停止发送。
❖CSMA/CD的广播方式发送
总线上的每一个工作的计算机都能检测到 B 发送的数据信号。 由于只有计算机 D 的地址与数据帧首部写入的地址一致，因此只有 D 才接收 这个数据帧。 其他所有的计算机（A, C 和 E）都检测到不是发送给它们的数据帧，因此就 丢弃这个数据帧而不能够收下来。 具有广播特性的总线上实现了一对一的通信。
交换机工作方式
从一个端口发过来的数据,其中会含有目的地的 MAC 地址,交换机在 保存在自己缓存中的 MAC 地址表里寻找与这个数据包中包含的目的 MAC 地址对应的节点,找到以后,便在这两个节点间架起了一条临时性 的专用数据传输通道。
• 建立虚连接通道 这两个节点便可以不受干扰地进行通信了.在源端口和目的端口直接 建立虚连接通道
• 通常一台交换机都具有 1024 个 MAC 地址记忆空间,都能满足实际需 求.
MAC地址表
◆MAC地址表
• 表的结构是MAC地址和端口对。这个MAC地址表存放于交换机的缓存 （RAM）中。
• 目的MAC地址
类型 VLAN ID
目的端口
• 0050.ba40.8c5c
Dynamic 148
交换机的地址学习能力
• 计算机打开电源后,安装在该系统中的网卡会定期发出空闲包或信号, 交换机即可据此得知它的存在以及其 MAC 地址,这就是所谓自动地址 学习.
• 要注意交换机档次越低,交换机的缓存就越小,也就是说为保存 MAC 地 址所准备的空间也就越小,对应的就是它能记住的 MAC 地址数也就越 少.
程控交换机的基本原理与工作原理分析
程控交换机的基本原理与工作原理分析程控交换机（Program-controlled Switch）是一种利用计算机控制的电话交换机，通过自动分配呼叫路径，实现电话的接通和连接。
它是现代通信系统关键设备之一，被广泛应用于电信网络中，非常重要。
程控交换机的基本原理是通过计算机进行控制和管理。
它由计算机、信号处理器、交换矩阵、线路接口和其他组成部分组成。
其中，计算机负责完成信号的处理和路由算法，信号处理器用于将模拟信号转换为数字信号进行处理，交换矩阵用于选择合适的呼叫路径，线路接口连接用户电话线路和交换机。
程控交换机的工作原理主要分为三个步骤：建立呼叫、呼叫传送和呼叫释放。
首先是建立呼叫阶段。
当用户拨打电话时，信号会通过线路接口进入程控交换机，并被信号处理器转换为数字信号。
计算机负责进行用户号码的识别和呼叫请求的处理。
它会根据预设的路由算法，确定合适的通信路径，并向交换矩阵发送呼叫建立指令。
交换矩阵根据呼叫建立指令，将呼叫路径与用户号码进行关联。
接下来是呼叫传送阶段。
一旦呼叫路径建立成功，交换矩阵会将呼叫传送到目标电话的交换矩阵。
接收方的交换矩阵根据接收方的用户号码，将呼叫传送到相应的用户终端。
在整个呼叫传送过程中，计算机会不断监测通信质量，并根据需要进行信号增强或纠错，以确保呼叫质量。
最后是呼叫释放阶段。
当通信结束后，用户挂断电话，发出呼叫释放信号。
交换矩阵接收到呼叫释放信号后，会释放呼叫路径，并向计算机发送呼叫释放指令。
计算机根据指令进行相应的呼叫记录和资源释放操作。
除了上述基本原理和工作原理，程控交换机还有一些其他的特性和功能。
例如，它支持多种呼叫业务，如语音呼叫、传真呼叫和数据呼叫等。
它还能够实现呼叫的转移、保持和会议功能，提供更多的通信灵活性和便利性。
此外，程控交换机还具备可扩展性和可靠性，可以根据用户需求进行升级和扩展，同时也通过备份和冗余机制保证系统的高可靠性。
总的来说，程控交换机通过计算机控制和管理，实现了电话呼叫的自动选择和连接。
交换机的工作原理
交换机的工作原理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100MB以太网端口、FDDI端口或155MB ATM端口，从而保证整个网络的传输性能。
2、交换机的定义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。
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是计算机网络中常见的网络设备，用于连接多台计算机或者其他网络设备，实现数据的传输和交换。
它在局域网（LAN）中起到关键的作用，能够提供高速、可靠的数据传输。
一、交换机的基本原理交换机通过物理端口连接计算机或者其他网络设备，它能够根据MAC地址（Media Access Control Address）来识别不同设备，并将数据包从一个端口转发到另一个端口。
交换机的基本原理包括以下几个方面：1. MAC地址学习：交换机通过监听网络中的数据流量，学习到不同设备的MAC地址，并将其存储在交换表中。
交换表记录了MAC地址与端口之间的对应关系。
2. 数据转发：当交换机接收到一个数据包时，它会查找交换表，找到目标MAC地址对应的端口，然后将数据包转发到该端口。
如果交换表中没有目标MAC地址的记录，交换机会将数据包广播到所有端口，以便找到目标设备。
3. 广播和组播：交换机能够识别广播和组播数据包，并将其转发到所有端口。
广播数据包是发送给网络中所有设备的数据包，而组播数据包是发送给特定组的设备的数据包。
4. VLAN（Virtual Local Area Network）：交换机还支持VLAN技术，它可以将网络划分为多个虚拟局域网，每一个VLAN相互隔离，提高网络的安全性和性能。
5. 数据过滤：交换机可以根据MAC地址、IP地址、端口号等信息对数据包进行过滤，只将符合条件的数据包转发到相应的端口，从而提高网络的效率。
二、交换机的工作模式交换机有两种常见的工作模式：存储转发和透明转发。
1. 存储转发：存储转发是一种较为常见的工作模式，交换机在接收到数据包后，会先将数据包彻底接收并存储在缓冲区中，然后再进行校验和处理。
惟独在数据包彻底正确时，才会将数据包转发到目标端口。
2. 透明转发：透明转发是一种较为简单的工作模式，交换机在接收到数据包后，会直接将数据包转发到目标端口，不进行校验和处理。
这种工作模式适合于网络负载较轻的情况。
交换机的工作原理
交换机的工作原理
交换机属于存储转发设备，是网络的核心设备，交换机根据所接收帧的目的MAC地址对帧进行存储转发或者过滤，其工作的基本原理如下。
（1）交换机可以在同一时刻实现多个端口之间的数据传输。
为了保证交换机能够根据MAC地址确定将MAC帧发送到某个端口，这就需要在交换机内部创建目的MAC地址到端口的映射关系，即转发表。
（2）交换机刚通电时，转发表为空。
交换机每收到一个数据帧时，它首先会记录数据帧的源端口和源MAC地址的映射关系，并将其添加到转发表中，交换机采用逆向学习法逐步建立起转发表。
只要有一个主机向网络中发送数据，交换机就可以自主学习到该主机的MAC地址，从而更新转发表中的项目。
（3）交换机会读取数据帧的目的MAC地址，在转发表中查找该目的MAC地址对应的端口。
（4）若转发表中有该目的MAC地址的表项，交换机就把帧从表项指明的端口发送出去。
（5）若转发表中没有该目的MAC地址的表项，则交换机将该帧发送到除源端口以外的其他所有端口。
（6）考虑到网络的拓扑结构会时常更新，为转发表的每个表项设置一个生存期。
当一个表项的生存期到期后，则删除该表项；同
样，转发表通过自主学习创建一个新表项时，也会为其设定一个生存期。
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是计算机网络中的核心设备之一，用于实现局域网内计算机之间的数据交换和通信。
它能够根据目的地址将数据包转发到正确的目标设备，提供高效的网络连接和通信服务。
下面将详细介绍交换机的工作原理。
一、交换机的基本原理1. 数据链路层交换机工作在OSI模型的第二层，即数据链路层。
它通过物理接口接收数据帧，解析帧头中的目的MAC地址，根据该地址进行转发决策。
2. MAC地址表交换机内部维护着一个MAC地址表，记录了连接到交换机的设备的MAC地址和对应的物理接口。
当交换机接收到一个数据帧时，它会检查帧头中的目的MAC地址，并在MAC地址表中查找该地址对应的接口。
如果找到匹配项，交换机会将数据帧转发到相应接口；如果找不到匹配项，交换机会将数据帧广播到所有接口（除了源接口）。
3. 学习过程当交换机接收到一个数据帧时，它会将源MAC地址和接收到该帧的接口添加到MAC地址表中。
这个过程称为学习。
通过学习过程，交换机逐渐建立起MAC地址表，提高了数据转发的效率。
4. 数据转发当交换机接收到一个数据帧时，它会根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
如果找到匹配项，交换机会将数据帧仅转发到目标接口；如果找不到匹配项，交换机会将数据帧广播到所有接口（除了源接口）。
二、交换机的工作模式1. 存储转发存储转发是交换机最常见的工作模式。
在存储转发模式下，交换机会先接收完整的数据帧，并进行错误检测。
惟独当数据帧完整且无误时，交换机才会进行转发。
这种模式能够保证数据的完整性和可靠性，但延迟较高。
2. 直通转发直通转发是一种基于硬件的快速转发模式。
在直通转发模式下，交换机会在接收到数据帧的同时进行转发，无需等待整个数据帧接收完毕。
这种模式能够提供更低的延迟，适合于对实时性要求较高的应用场景。
三、交换机的性能指标1. 转发速率转发速率是衡量交换机性能的重要指标之一，通常以Mbps或者Gbps表示。
它表示交换机能够处理的最大数据量，越高越好。
交换路由工作原理
交换路由工作原理
交换路由工作原理是指在计算机网络中，交换路由器通过接收和转发数据包来完成数据传输的过程。
交换路由器是网络中的重要设备，用于连接不同的网络，并根据数据包的目的地址来决定最佳的传输路径。
以下为交换路由工作原理的三个关键步骤：
1. 数据包的接收与解析：当一个数据包到达交换路由器时，路由器首先会读取数据包的目的地址，并与路由表进行匹配。
路由表存储了网络的拓扑结构信息和目的地址与下一跳路由器的映射关系。
2. 路由选择与转发：根据路由表的匹配结果，交换路由器会选择一条最佳的路径来转发数据包。
最佳路径选择通常基于一些路由选择算法，例如最短路径优先（Shortest Path First）算法或开销加权（Cost Weighting）算法。
3. 数据包的转发与交付：在选择了最佳路径后，交换路由器会将数据包发送到相应的下一跳路由器。
下一跳路由器继续根据该数据包的目的地址来决定下一跳路由器，以此类推，直至数据包到达目的地。
通过这样的接收、解析、选择、转发和交付过程，交换路由器能够有效地实现网络中数据包的传输。
这种分布式的路由选择机制可以使数据包在网络中快速、正确地到达目的地，提高网络的性能和效率。
交换机工作原理
交换机工作原理交换机是计算机网络中的一种重要设备，它用于在局域网（LAN）中传输数据包。
交换机通过学习和转发数据帧，实现了网络中不同设备之间的通信。
本文将详细介绍交换机的工作原理。
一、交换机的基本功能交换机的基本功能是根据目的MAC地址将数据帧从一个接口转发到另一个接口。
它通过学习源MAC地址和对应的接口，建立一个转发表，从而实现数据的准确转发。
交换机还可以支持虚拟局域网（VLAN）的划分、链路聚合、流量控制等功能。
二、交换机的数据转发过程1. 学习阶段：当交换机收到一个数据帧时，它会提取帧中的源MAC地址和接收到该帧的接口。
然后，交换机将这个源MAC地址和对应的接口添加到转发表中。
如果转发表中已经存在该MAC地址，则更新对应的接口信息。
2. 转发阶段：当交换机接收到一个目的MAC地址的数据帧时，它会查找转发表，找到对应的接口，并将数据帧转发到该接口。
如果转发表中不存在目的MAC地址，交换机会将数据帧广播到所有接口（除了接收到该数据帧的接口）上，以寻觅目的设备。
3. 过滤阶段：交换机还可以根据配置进行数据帧的过滤。
例如，可以配置只允许特定MAC地址或者特定VLAN的数据帧通过。
三、交换机的转发表交换机的转发表用于存储源MAC地址和对应的接口信息。
转发表可以通过以下两种方式进行更新：1. 主动学习：当交换机接收到一个数据帧时，它会主动学习源MAC地址和接口信息，并将其添加到转发表中。
这种方式适合于网络中的新设备或者MAC地址发生变化的情况。
2. 静态配置：管理员可以手动配置转发表，将特定的MAC地址与接口进行绑定。
这种方式适合于需要固定转发路径的设备。
四、交换机的冲突处理当交换机接收到冲突的数据帧时，它会采取以下策略进行处理：1. 广播：如果交换机无法确定目的设备的接口，它会将冲突的数据帧广播到所有接口（除了接收到该数据帧的接口）上。
2. 泛洪：如果交换机无法确定目的设备的接口，并且该数据帧的目的MAC地址是广播地址（全为1），交换机会将该数据帧广播到所有接口上。
切换的工作原理
切换的工作原理
切换是指在计算机中，通过改变程序或处理器的运行状态，将处理器从一个任务转移到另一个任务的过程。
切换的工作原理主要涉及到保存和恢复处理器的寄存器状态以及切换内存地址空间。
当处理器需要切换到另一个任务时，首先会保存当前任务的状态。
这包括将正在执行的指令的指针保存到另一个指令指针寄存器中，将当前的程序计数器值保存到内存或其他地方。
同时，处理器会保存当前任务的寄存器状态，包括通用寄存器、栈指针寄存器、程序状态字等。
接下来，处理器会加载需要执行的任务的状态。
这包括将需要执行任务的指令指针加载到程序计数器中，将任务的寄存器状态加载到寄存器中。
此时，处理器的运行状态已经切换到新的任务。
切换过程还可能涉及到切换内存地址空间。
在多任务操作系统中，每个任务可能有自己独立的内存地址空间。
因此，当切换到另一个任务时，处理器需要切换到该任务的内存地址空间，以便正确地访问该任务的数据和指令。
切换的工作原理可以通过硬件和软件的协作来实现。
硬件方面，处理器需要提供支持任务切换的特殊指令或硬件机制，如任务切换指令、上下文切换硬件支持等。
软件方面，操作系统需要提供相应的任务调度程序，用于决定何时进行任务切换，并管理任务的状态和上下文信息的保存与加载。
总之，切换的工作原理主要涉及到保存和恢复任务的状态，包括寄存器状态和内存地址空间的切换。
硬件和软件需要协同工作来实现任务切换的功能。
交换机数据转发原理
交换机数据转发原理
交换机数据转发原理：
交换机是一个用于将数据从源地址转发到目的地址的网络设备。
它使用MAC地址表来确定数据包应该转发到哪个端口。
当一个数据包进入交换机的端口时，交换机会检查数据包的源MAC地址。
如果该地址已经存在于交换机的MAC地址表中，交换机会查找目的地址并将数据包转发到适当的端口。
如果源地址不在MAC地址表中，交换机会学习该地址并将其
添加到MAC地址表中。
然后，交换机会广播数据包到所有其
他端口上，以便找到目的地址并将其添加到MAC地址表中。
一旦目的地址被确定，交换机会将数据包转发到适当的端口上。
交换机还支持虚拟局域网（VLAN），它可以将交换机划分为
多个虚拟网络，并确保每个VLAN中的数据包只能在相同VLAN中进行转发。
此外，交换机还可以通过进行流量控制和错误检测来提高网络性能和可靠性。
流量控制机制可以防止过多的数据包进入交换机，从而避免网络拥塞。
错误检测可以确保数据包的完整性和正确性，避免数据传输错误。
综上所述，交换机通过使用MAC地址表和VLAN功能，将数据从源地址转发到目的地址，提供高性能和可靠的网络服务。
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是计算机网络中常用的网络设备，用于在局域网中传输数据。
它的主要功能是根据目的MAC地址将数据包从一个端口转发到另一个端口，实现网络中不同设备之间的通信。
本文将详细介绍交换机的工作原理。
1. 交换机的基本原理交换机通过物理端口连接到计算机或其他网络设备。
每个端口都有一个唯一的MAC地址。
当交换机接收到一个数据包时，它会读取数据包中的目的MAC地址，并查找其MAC地址表以确定应将数据包转发到哪个端口。
如果目的MAC地址在MAC地址表中存在，交换机将数据包转发到相应的端口；如果目的MAC地址不在MAC地址表中，交换机将数据包广播到所有端口（除了接收到该数据包的端口）。
2. MAC地址表的维护交换机通过学习过程来建立和维护MAC地址表。
当交换机接收到一个数据包时，它会读取数据包中的源MAC地址，并将该地址与接收到该数据包的端口相关联，并将此信息添加到MAC地址表中。
这样，交换机就可以根据MAC地址表来转发数据包。
当交换机接收到一个数据包时，它会检查数据包中的目的MAC地址，并查找MAC地址表。
如果目的MAC地址在表中存在，交换机将数据包转发到相应的端口。
如果目的MAC地址不在表中，交换机将广播数据包到所有端口（除了接收到该数据包的端口），以便其他设备可以学习到该MAC地址。
3. 交换机的转发方式交换机有两种主要的转发方式：存储转发和直通转发。
存储转发是指交换机在转发数据包之前先完整接收整个数据包，并进行错误检测和纠正。
只有在数据包完整且无错误时，交换机才会将数据包转发到相应的端口。
这种转发方式可以保证数据的可靠性和完整性，但会增加延迟。
直通转发是指交换机在接收到数据包的同时，将数据包转发到目标端口。
这种转发方式可以降低延迟，但无法进行错误检测和纠正。
4. 交换机的速度和带宽交换机的速度和带宽是指交换机能够处理和转发数据包的能力。
速度通常以Mbps（兆位每秒）或Gbps（千兆位每秒）为单位表示。
交换机的工作原理
交换机的工作原理交换机是一种用于在计算机网络中传输数据的设备。
它的主要功能是根据目的地MAC地址将数据包从一个端口转发到另一个端口。
交换机在局域网中起到连接网络设备的作用，可以提供高速、可靠的数据传输。
交换机的工作原理如下：1. 数据帧的传输当一台计算机发送数据时，数据被封装成数据帧，并通过网卡发送到交换机的端口。
交换机会读取数据帧中的目的MAC地址，并通过查找转发表来确定数据帧应该转发到哪个端口。
如果转发表中有目的MAC地址的条目，交换机将数据帧转发到相应的端口；如果没有找到目的MAC地址的条目，交换机将数据帧广播到所有的端口，以便目的设备可以接收到数据。
2. 转发表的建立交换机通过学习来建立转发表。
当交换机接收到一个数据帧时，它会读取数据帧中的源MAC地址，并将该地址与接收到数据帧的端口相关联。
这样，交换机就可以根据源MAC地址来确定数据帧的转发路径。
如果转发表中已经存在源MAC地址的条目，交换机会更新该条目的时间戳；如果转发表中不存在源MAC地址的条目，交换机会将该地址与接收到数据帧的端口添加到转发表中。
3. 广播和多播当交换机接收到一个广播数据帧时，它会将该数据帧广播到所有的端口。
这样，所有的设备都可以接收到广播消息。
当交换机接收到一个多播数据帧时，它会根据多播MAC地址的范围将数据帧转发到相应的端口。
这样，只有属于多播组的设备才能接收到多播消息。
4. VLAN的实现交换机可以通过虚拟局域网（VLAN）来实现逻辑上的分割。
VLAN可以将不同的端口划分为不同的逻辑网络，从而增加网络的安全性和性能。
交换机可以根据VLAN标记来进行数据帧的转发，只有属于同一个VLAN的设备才能相互通信。
5. 碰撞域的划分交换机可以将网络划分为多个碰撞域。
碰撞域是指在以太网中，当两个设备同时发送数据时可能发生冲突的区域。
由于交换机可以根据MAC地址来转发数据帧，它可以将每个端口划分为一个独立的碰撞域，从而减少了网络中的碰撞。
交换机的工作原理
一、概述1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。
其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI 参考模型的第二层操作。
与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC 地址相对简单地决策信息转发。
而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。
与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。
交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。
现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。
类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。
交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。
协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。
利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。
如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps 的传输速率。
这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps 的总体吞吐率（6道信息流Ｘ14880bps／道信息流）。
专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。
二、三种交换技术1．端口交换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。
TRIZ理论五-系统功能分析
功能整理的步骤
1、确定基本功能和辅助功能 + 可以通过回答三个问题来拟定基本功能：
– 它的作用是必不可少的吗？ – 是主要目的吗？ – 如果它的作用改变了，它的制造工艺和零部件是全部改变了吗？假若回答是肯定
成本（略）
功能整理的步骤
2）区分基本功能和辅助功能。 + 白炽灯的总体功能是“发光”或“提供光能”。 + 基本功能（主要功能）有“转换能量”、“通过电流”、“连接导线”以及“允许安装”，
其它可视为辅助功能。
功能整理的步骤
2、逐个明确功能逻辑关系 + 一个产品的许多功能之间，存在着所属关系和并列关系。在功能整理中，要逐个明确各功能间
的逻辑关系。 – 功能的所属关系（上下关系），即上位功能与下位功能的关系。 – 功能的并列关系是指对于较为复杂的功能系统，在上位功能之后往往有几个并列的功能存 在，这些功能所处于同等地位，都是为了实现共同目的而必须具备的手段。 – 例如，住宅的最基本功能是居住，为实现该项功能，住宅必须具有遮风避雨、御寒防暑、 采光、通风、隔声、防潮等功能，这些功能之间是属并列关系的，都是实现居住功能的手 段，因而居住是上位功能，上述所列的并列功能是居住的下位功能，即上位功能是目的， 下位功能是手段。
• 分类目的：为后续的功能分析和裁剪提供依据 • 功能过度和功能不足都是系统的不利因素
功能分类（二）
+ 二、按功能之间的逻辑关系： 1、从属关系：上位功能、下位功能 2、并列关系：同位功能或并列功能
+ 三、按用户的使用要求：使用功能、品味功能 使用功能：给用户带来使用效果（有某种特定用途）的功能 品味功能：计划外的功能，如外观功能、艺术功能等
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广播帧和组播帧
• 站点D发送一个广播或者组播数据帧； • 广播或者组播帧被洪放到所有端口除了源端口；
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MAC地址表
• 初始化MAC地址表是空的
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以太网交换机的功能
– 地址学习
– 转发和过滤数据帧 – 环路避免
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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2 4位二进制代 表该供应商代码。剩下的24位由厂商自己分配。
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交换机学习地址
• 站点D发送一个数据帧到站点C； • 交换机根据数据帧的源地址在接口E3上学习到站点D的MAC地址；
• 这个数据帧(D-C)被洪放到所有的交换机接口除了E3(未知单播被泛洪)；
• •
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。
00e0.fc39.8034
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4
转发方式
Cut-Through • 交换机一旦检测到数据帧的目的 MAC地址就立即开始转发帧,不做任何 帧的校验.
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交换的基本工作原理
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交换机的启动顺序
• 启动加载器是存储在 NVRAM中的小程序，并且在交换机第一次开 启时运行。
Store and Forward • 在转发数据帧之前,首先完成帧的缓 存和CRC校验,如果没有错误,再按照目 标MAC转发数据帧
Fragment-Free 无碎片交换 • 数据帧经常在首部的64字节发生错误和冲突, 如果头64字节没有CRC错误,则快速转发帧,这 种方法一般认为是直通方式的一个特例.
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过滤数据帧
• 站点A发送一个数据帧到站点B； • 由于站点B的MAC地址和接收的010 Cisco Systems.Inc All rights reserved. Cisco Systems v1.0
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过滤数据帧
• 站点A发送一个数据帧到站点C； • 目的地址已知存储在MAC地址表中，数据帧不会被泛洪；
• 重新刷新工作站C的MAC地址超时时间；
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交换机学习地址
• 站点A发送一个数据帧到站点C； • 交换机根据数据帧的源地址在接口E0上学习到站点A的MAC地址；
• 这个数据帧(A-C)被泛洪到所有的交换机接口除了E0(未知单播被泛洪)；
• MAC地址缺省在MAC地址表中保留5分钟；