交换机基础知识教学课件

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交换机工作原理
◦ 描述二层交换机和透明桥是如何转发分组 的. ◦ 描述LAN交换机如何学习和使用MAC地址 的.
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）
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。
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MAC地址表中。
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◦ 能学习终端设备的MAC地址 ◦ 能根据MAC地址表做分组转发过滤 ◦ 能通过STP(生成树协议)实施环路避免
• 交换机初始时的 MAC地址表是空的.
• 工作站A向工作站C发送帧.
• 交换机缓存工作站A的MAC地址到MAC地址表中. • 由于在MAC地址表中没有C的MAC地址,交换机向除了E0接口之外的
第二章交换机基础
第2章 交换机基础知识
● 交换机概述 ● 交换机的分类与性能指标
● 交换机的接口与连接方式
● 虚拟局域网与多层交换 ● 交换机产品简介
交换机，英文名称 为Switch，也称为交换 式集线器，它是一种基 于MAC地址(网卡的硬 件地址)识别，能够在 通信系统中完成信息交 换功能的设备。



Mac地址有4 8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 I E E E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。 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。
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 缺点：会给整个交换网络带来许多垃圾通信包 适用环境：网络链路质量较好、错误数据包较少的 网络环境，延迟时间跟帧的大小无关。
所有其他接口扩散(flooding)这个数据帧.
• 在MAC地址表中的MAC地址缺省存留5分钟.
• 工作站D向工作站C发送数据帧. • 交换机缓存工作站D的MAC地址到端口E3中;
• 交换机将向除了E3之外的所有接口扩散这个数据帧,因为在MAC地址表中
没有工作站C的MAC地址. • 如果工作站C有回应,则交换机将缓存工作站C的MAC地址到MAC地址表中.
(2)端口多。交换机得端口密度远大于网桥。 (3)功能强大。交换机除了转发/过滤的功能，还有诸 多管理功能，如网络管理协议的支持、虚拟局域网的 划分等。
（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 集线器所有端口共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具 有自己独立的带宽。 （4）传输模式不同 集线器采用半双工方式进行数据传输；交换机采用全双工方式来 传输数据。
• 工作站A向工作站C发送数据帧.
• 由于目的MAC地址已经获得;因此,将按照MAC表中所指示的 接口转发数据帧,不会扩散帧.
• 重新刷新工作站C的MAC地址超时时间.
•AC地址和接收的数据帧处于相同的接口,交换
机将丢弃这个帧.
广播域
LAN
LAN
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
(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。
冲突域
LAN
SWITCH
冲突域
LAN LAN
冲突域
冲突域
冲突域
二层交换机对所接收到的数据帧根据MAC地址进行二层转发，冲 突域被限制到了一个端口上。但是无法限制广播域的大小。
• 工作站D发送广播或多播帧. • 二层交换机的接口处于不同的冲突域,但却处于相同的广播域 中,交换机对于多播或广播没有抑制的能力;因此,将向除了接收 端口之外的所有其他端口扩散这个帧.