以太网交换机技术原理
4.以太网及交换机的工作原理
局域网标准( ):IEEE802标准集 局域网标准( 续):IEEE802标准集
•IEEE802.1------局域网体系结构、寻址、网络互连与网络管理 •IEEE802.2-------逻辑链路控制(LLC)子层的功能与服务 •IEEE802.3-------以太网 CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范 •IEEE802.4-------令牌总线网 Token-Bus •IEEE802.5-------令牌环网 Token-Ring •IEEE802.6-------城域网 •IEEE802.7-------宽带局域网 •IEEE802.8-------光纤技术 FDDI •IEEE802.9-------综合数据话音网络 •IEEE802.10------网络安全与保密 •IEEE802.11------无线局域网 •IEEE802.12------需求优先 •IEEE802.13 ------(未使用) •IEEE802.14 ------电缆调制解调器 •IEEE802.15 ------无线个人网 •IEEE802.16 ------宽带无线接入 •IEEE802.17 ------可靠个人接入技术
交换机的工作原理 mac地址表的形成过程 mac地址表的形成过程 数据帧的转发/ 数据帧的转发/过滤
地址学习
MAC地址表 地址表 初始的MAC地 初始的MAC地 址表为空 E0: E1: E2: E3:
主机A： 主机 ： 00-D0-F8-00-11-11
E0
E1
主机B： 主机 ： 00-D0-F8-00-22-22
以太网交换机的工作原理
以太网交换机的工作原理
以太网交换机是一种用于局域网的网络设备，它可以实现局域网内部计算机之
间的数据交换和通信。
它的工作原理主要包括数据帧转发、地址学习、流量控制和碰撞域隔离等方面。
下面我们将详细介绍以太网交换机的工作原理。
首先，以太网交换机通过端口连接各个计算机，当一台计算机发送数据帧时，
交换机会接收到这个数据帧，并通过目的地址来确定应该将数据帧转发到哪个端口。
这样，交换机可以实现数据帧的精确转发，避免了广播风暴和网络拥堵的问题。
其次，以太网交换机还具有地址学习的功能。
当交换机接收到一个数据帧时，
它会学习源地址和端口的对应关系，并将这个信息存储在转发表中。
这样，在下次需要发送数据帧时，交换机就可以根据目的地址在转发表中查找对应的端口，从而实现数据帧的快速转发。
此外，以太网交换机还可以实现流量控制。
当交换机接收到大量的数据帧时，
它可以通过缓存和队列管理来控制数据的流量，避免网络拥堵和数据丢失的问题。
这样可以保证网络的稳定性和可靠性。
最后，以太网交换机还可以实现碰撞域隔离。
在以太网中，如果多台计算机同
时发送数据帧，就会产生碰撞，从而影响网络的正常运行。
而交换机可以通过端口隔离的方式，将不同的计算机划分到不同的碰撞域中，从而避免了碰撞的发生，提高了网络的传输效率。
综上所述，以太网交换机通过数据帧转发、地址学习、流量控制和碰撞域隔离
等功能，实现了局域网内部计算机之间的快速、稳定和可靠的数据交换和通信。
它在现代网络中起着非常重要的作用，是局域网中不可或缺的网络设备之一。
交换式以太网工作原理
交换式以太网工作原理
交换式以太网是一种广泛应用于计算机网络中的局域网技术。
它的工作原理是基于数据包交换和MAC地址的。
下面是交换
式以太网的工作过程：
1. 数据包传输：当一台计算机发送数据时，数据被分成较小的数据包，并添加上目的MAC地址和源MAC地址信息。
2. 交换机的接收：交换机接收到数据包后，会检查数据包的目的MAC地址。
3. 寻址表：交换机维护一个寻址表，记录着网络中各个设备的MAC地址和对应的接口。
4. 学习过程：当交换机接收到一个数据包时，它会查找寻址表，以确定目的MAC地址所对应的接口。
如果目的MAC地址不
在寻址表中，交换机会将数据包发送到所有的接口（广播）。
5. 数据包转发：交换机根据目的MAC地址将数据包转发到正
确的接口上，并学习到数据包的源MAC地址和对应的接口。
6. 冲突域分割：由于交换式以太网采用全双工通信，交换机将每个接口分割成一个独立的冲突域，因此可以同时进行数据的发送和接收，避免了数据冲突。
7. 数据包交换：交换机根据接收到的数据包的目的MAC地址，将数据包转发到目标设备，而不会广播到整个网络。
总的来说，交换式以太网通过学习MAC地址和使用交换机进行数据包转发，实现了高效的数据传输和冲突域分割，提高了网络性能和可靠性。
以太网交换机介绍
交换机/路由器配置与管理
Cisco Catalyst 4006的接线面板
交换机/路由器配置与管理
Catalyst 6500系列主要为企业和电信运营商网络提供高 度可用、安全的融合网络服务。这些交换机可满足骨干网、 分布层、布线室结构以及数据中心环境对高可用性、可扩 展性、高级服务和多层交换越来越高的要求。 该系列提供有3插槽、6插槽、9插槽和13插槽的机箱， 以及多种集成式服务模块，包括数千兆位的网络安全性、 内容交换、语音和网络分析模块，能提供48到576个 10/100/1000以太网端口，和支持192个1Gbps或32个10Gbps 骨干网端口，能作为每秒数亿个数据包处理能力的网络核 心交换机。
⑻ 支持流量控制 能够控制交换机的数据流量，HDX、FDX是通用的流量控 制标准，目前的交换机一般均支持。 ⑼ 易于扩展 对于核心层交换机，应注意其扩展性，通常应是模块化 的交换机，能在未来根据应用的需要，通过添加功能模块， 来增强交换机的功能和增加接口。
交换机产品简介 目前生产交换机的主流厂商主要有Cisco和华为 3COM公司，其生产的交换机是市场应用的主流。
交换机/路由器配置与管理
4．根据结构的不同，交换机可分为固定端口 交换机和模块化交换机。 固定端口交换机只能提供有限的端口和固定类 型的接口，从连接的用户数量和所使用的传输介 质上看，存在一定的局限性。这类交换机也有桌 面式和机架式之分，机架式便于安装和管理。 5．根据工作协议的层分类，交换机可分类第2层 交换机、第3层交换机和第4层交换机。 第2层交换机根据数据链路层的信息（MAC地址） 完成不同端口间的数据交换。接入层交换机一般 就采用第2层交换机。 第3层交换机具有路由功能，能识别网络层的IP信 息，并将IP地址用于网络路径的选择，并能够在不 同网段间实现数据的线速交换。
以太网交换机工作原理
以太网交换机工作原理交换机是用来连接局域网的主要设备，交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据，因此交换机工作在数据链路层。
交换机分割冲突域，实现全双工通信。
交换机数据转发原理1：交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机A查找MAC地址表,查看是否有此MAC地址若没有，学习主机11的MAC地址交换机A向其他所有端口发送广播交换机数据转发原理2：换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B查看MAC地址表，查看是否有此MAC地址若没有，学习源MAC地址和端口号交换机B向所有端口广播数据包主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包交换机数据转发原理3：主机33，接收到数据帧主机44，丢弃数据帧交换机数据转发原理4：交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作：交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目，单播转发数据到端口3交换机数据转发原理6：学习通过学习数据帧的源MAC地址来形成的MAC地址表广播若目标地址在MAC地址表中没有，交换机则向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧转发若目标地址在MAC地址表中存在，交换机根据MAC地址表单播转发数据帧更新交换机MAC地址表的老化时间是300秒，即MAC地址在MAC地址表中存在的时间。
交换机若发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的端口交换机的工作模式单工只有一个信道，传输方向只能是单向的半双工只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输全双工双信道，同时可以有双向数据传输交换机的三种交换方式：1.直通转发（Cut-through）2.存储转发（Store-and-forward ）3.碎片隔离（FragmentFree ）7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 多达1500字节 4字节碎片隔离：检查前64字节的数据，没有增加显著的延迟7字节 1字节 6字节 6字节 2字节 多达1500字节 4字节存储转发：对所有的错误进行检查，延迟高。
ethernet switch工作原理
ethernet switch工作原理一、引言Ethernet switch（以太网交换机）是现代网络中常见的设备，它在局域网中起到连接多个设备的作用。
本文将介绍以太网交换机的工作原理，包括其基本功能、数据转发机制和工作模式。
二、基本功能以太网交换机是用来构建局域网（LAN）的关键设备之一。
它主要有两个基本功能：数据帧的转发和广播域的隔离。
1. 数据帧的转发当一个数据帧进入以太网交换机的端口时，交换机会读取帧中的目标MAC地址。
根据交换机的转发表，交换机会将该帧转发到相应的端口，以便达到目标设备。
这种转发方式被称为无碰撞、无冲突和无广播的点对点通信。
2. 广播域的隔离以太网交换机能够将局域网分割成多个互相隔离的广播域。
当一个设备发送广播帧时，交换机会将该广播帧发送到所有其他端口，以确保它能够被局域网中的所有设备接收到。
然而，交换机会阻止广播帧跨越不同的广播域，以避免广播风暴和网络拥塞。
三、数据转发机制以太网交换机的数据转发机制是其工作原理的核心。
它通过学习和转发机制来实现数据的高效转发。
1. 学习机制当一个数据帧进入交换机的端口时，交换机会将源MAC地址和其所在端口的映射关系记录在转发表中。
这个过程称为学习机制。
通过学习机制，交换机能够了解到哪个MAC地址位于哪个端口，从而在转发数据时能够快速定位目标端口。
2. 转发机制当交换机接收到一个数据帧时，它会通过目标MAC地址查找转发表，找到目标地址对应的端口。
如果转发表中存在该目标地址的记录，交换机会将数据帧转发到相应的端口。
如果转发表中不存在该目标地址的记录，交换机会将该数据帧广播到所有其他端口，以便学习到新的MAC地址。
四、工作模式以太网交换机有两种常见的工作模式：存储转发和剪辑转发。
1. 存储转发存储转发是一种保证数据帧完整性的转发模式。
当交换机接收到一个数据帧时，它会先将整个数据帧存储在缓冲区中，然后再进行校验和处理。
只有当数据帧没有错误时，交换机才会将该帧转发出去。
千兆以太网交换机工作原理
千兆以太网交换机工作原理千兆以太网交换机工作原理一、从网络覆盖范围划分1、广域网交换机广域网交换机主要是应用于电信城域网互联、互联网接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台，2、局域网交换机这种交换机就是我们常见的交换机了，也是我们学习的重点。
局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备。
提供高速独立通信通道。
其实在局域网交换机中又可以划分为多种不同类型的交换机。
下面继续介绍局域网交换机的主要分类标准、二、根据传输介质和传输速度划分根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同我们一般可以将局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆(G位)以太网交换机、10千兆(10G位)以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。
1、以太网交换机首先要说明的一点是，这里所指的`“以太网交换机”是指带宽在100Mbps以下的以太网所用交换机，其实下面我们还会要讲到一种“快速以太网交换机”、“千兆以太网交换机”和“10千兆以太网交换机”其实也是以太网交换机，只不过它们所采用的协议标准、或者传输介质不一样，当然其接口形式也可能不一样。
以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。
以太网包括三种网络接口：RJ-45、BNC和AUI，所用的传输介质分别为：双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。
不要以为一讲以太网就都是RJ-45接口的，只不过双绞线类型的RJ-45接口在网络设备中非常普遍而已。
当然现在的交换机通常不可能全是BNC或AUI接口的，因为目前采用同轴电缆作为传输介质的网络现在已经很少见了，而一般是在RJ-45接口的基础上为了兼顾同轴电缆介质的网络连接，配上BNC或AUI接口。
如图1所示的是一款带有RJ-45和AUI接口的以太网交换机产品示意图。
这种交换机是用于100Mbps快速以太网。
以太网交换机的工作原理
以太网交换机的工作原理
以太网交换机的工作原理主要分为三个步骤，即学习MAC地址、建立转发表和数据转发。
首先，交换机会通过学习MAC地址来建立转发表。
当一个数
据帧到达交换机时，交换机会查看数据帧首部中的源MAC地址，并将其与一个特定的端口关联。
如果该地址之前没有在转发表中出现过，交换机会将该地址与到达的端口关联起来，并在转发表中添加一条新的记录。
如果该地址已经存在于转发表中，交换机会更新该地址的关联端口。
接下来，交换机会根据转发表中的信息建立转发表。
转发表记录了到达交换机不同端口的MAC地址。
当交换机收到数据帧时，它会查看该数据帧首部中的目的MAC地址，并在转发表
中查找该地址的关联端口。
如果找到了目的MAC地址的关联
端口，交换机会直接将数据帧转发到该端口，而不会在其他端口上进行广播。
如果找不到目的MAC地址的关联端口，则交
换机会在所有端口上进行广播，以确保所有端口都能接收到数据帧。
最后，交换机会进行数据转发。
当交换机接收到一个数据帧时，它会根据转发表中的信息将该数据帧转发到目的MAC地址的
关联端口上。
交换机会利用硬件的转发表进行快速的转发，以确保数据帧能够以最快的速度到达目的地。
通过以上的学习MAC地址、建立转发表和数据转发的过程，
以太网交换机可以实现对数据帧的快速、准确的转发，提高了局域网的传输效率和带宽利用率。
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。
以太网交换机工作原理
• 避免环路
通过阻塞某些冗余连接，可以避免网 络环路的产生，从而防止广播风暴。
• 自动发现
STP能够自动发现和配置网络中的冗 余连接。
• 灵活性
可以根据网络规模和拓扑结构调整 STP配置。
端口镜像技术
定义
端口镜像技术是一种将一个 或多个端口的数据流量复制 到一个监视端口，以便于分 析和故障排除的技术。
MAC地址表大小
MAC地址表大小是指交换机能够记录的MAC地址的数量 ，是衡量交换机扩展能力的重要指标。MAC地址表大小 越大，交换机的扩展能力越强。
03
以太网交换机的关键技术
VLAN技术
定义
VLAN（Virtual Local Area Network）技术是一种将局域网设备从 逻辑上划分成一个个独立的网段，从而实现虚拟工作组的技术。
以太网交换机工作原理
• 引言 • 以太网交换机的基本原理 • 以太网交换机的关键技术 • 以太网交换机的应用场景 • 以太网交换机的未来发展
01
引言
交换机的定义和作用
01
交换机是一种网络设备，用于连 接多个网络节点，实现数据交换 和传输。
02
交换机的作用是提供快速、可靠 的数据传输服务，提高网络性能 和稳定性。
• 数据监控
通过镜像技术，可以对网络 中的数据流量进行实时监控 和分析。
• 故障排除
当网络出现故障时，可以通 过镜像端口快速定位问题。
• 安全审计
可以用于安全审计和日志记 录等目的，提高网络安全性 和可追溯性。
04
以太网交换机的应用场景
企业网络中的应用
企业网络中，以太网交换机主要用于 连接各个终端设备，如计算机、打印 机、服务器等，实现快速、可靠的数 据传输。
以太网交换机工作原理
以太网交换机工作原理端口是交换机与其他网络设备连接的接口，可以是电缆插口或者无线信号接收器。
每个端口有一个唯一的物理地址，称为MAC地址。
交换矩阵是连接交换机各个端口的核心部件，它负责将数据包从一个端口转发到另一个端口。
交换矩阵可以通过多种技术实现，常见的有Shared Memory（共享内存）和Crossbar（交叉开关）。
MAC地址学习表是交换机用来记录端口与MAC地址之间的对应关系的表格。
当交换机接收到一份数据包时，会查看数据包中的源MAC地址，并将其与接收到数据包的端口对应起来，记录在学习表中。
这样在转发数据包时，交换机只需要查找目的MAC地址对应的端口即可。
转发表是交换机用来存储转发规则的表格。
转发表中记录了不同的目的MAC地址与相应的输出端口之间的对应关系。
当交换机接收到一份数据包时，会查询转发表，并根据目的MAC地址找到相应的输出端口，然后将数据包转发出去。
1.学习阶段：当交换机接收到一份数据包时，会查看数据包中的源MAC地址，并将其与接收到数据包的端口对应起来，记录在MAC地址学习表中。
如果学习表中已存在该MAC地址，则更新相应端口的记录。
2.转发阶段：当交换机接收到一份数据包时，会查询转发表，并根据目的MAC地址找到相应的输出端口，然后将数据包转发出去。
如果转发表中不存在目的MAC地址的记录，则进行广播操作，将数据包发送到所有其他端口上。
3.过滤阶段：交换机还可以对接收到的数据包进行过滤操作，根据设置的规则过滤掉无效的、不安全的或超出容量的数据包。
这可以提高网络的安全性和性能。
4.路由器连接：以太网交换机通常用于构建局域网，但如果需要连接到其他局域网或广域网，则需要通过路由器进行连接。
交换机和路由器之间的连接通常是通过一个特定的端口来实现的。
总结起来，以太网交换机通过学习和转发表格，实现数据包的转发和广播。
它可以提供高速、安全的网络连接，提高网络传输的可靠性和稳定性。
通过连接多个交换机和路由器，可以构建复杂的网络拓扑，满足不同规模和需求的网络通信。
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用于局域网中的网络设备，它通过将网络数据包从源地址转发到目标地址，实现了网络中各个设备之间的通信。
以太网交换机的工作原理可以简述为帧转发、自学习和广播控制。
首先，以太网交换机实现帧转发。
当一个数据包到达以太网交换机的某个端口时，交换机会检查这个数据包的目标MAC地址。
如果该目标地址已存在于交换机的MAC地址表中，交换机将会通过对应的端口转发该数据包。
如果目标地址不存在于MAC地址表中，交换机会通过广播方式将数据包发送到所有其他端口，然后继续观察数据包的源MAC地址，并将该地址与接收到的数据包绑定到MAC 地址表中。
其次，以太网交换机通过自学习机制来完善MAC地址表。
当数据包从某个端口经过交换机时，交换机会观察源MAC地址和端口的对应关系，并将这个关系记录到MAC地址表中。
当再次接收到目标MAC地址与已知源MAC地址的数据帧时，交换机会快速找到目标MAC地址对应的端口，并只将该数据包转发到该端口，这样可以减少网络中不必要的数据发送，提高了网络的传输效率。
最后，以太网交换机通过广播控制机制来实现网络中广播数据的控制和管理。
即当一个数据包传输到以太网交换机的端口时，交换机会判断该数据包是否为广播数据包。
如果是广播数据包，交换机会将该数据包广播到所有其他端口上。
这样确保了局域网中广播数据的传播，同时也保证了网络中的广播数据的控制和管理。
总的来说，以太网交换机工作原理是基于三个关键机制：帧转发、自学习和广播控制。
通过这些机制，以太网交换机实现了对数据的高效转发和管理，提高了网络中设备之间的通信效率，同时也保证了网络的安全性和稳定性。
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。
以太网交换机结构和原理
以太网交换机结构和原理以太网交换机是一种基于以太网技术的网络设备，主要用于实现局域网的数据交换。
它的主要作用是根据目的MAC地址和端口的对应关系，将数据包从一个端口复制并转发给目标端口，从而实现数据的快速传输和转发。
下面将从交换机的结构和原理两方面进行详细介绍。
一、交换机的结构1.交换机的外部结构交换机通常具有多个接口，用于连接多台终端设备，如计算机、服务器、打印机等。
每个接口都有一个端口号，用于标识不同的接口。
交换机能够通过不同的端口号将数据发送到相应的接口。
2.交换机的内部结构交换机内部通常包含以下几个主要部分：（1）端口：交换机的每个端口都与一个终端设备相连，可以通过端口来接收和发送数据。
（2）转发引擎：转发引擎是交换机的核心部分，主要负责实现数据包的转发和处理。
转发引擎通常由ASIC芯片（专用集成电路）组成，能够对数据包进行快速处理和转发。
（3）存储器：交换机通常具有一定的存储器容量，用于存储MAC地址表、数据包缓存等。
（4）控制板：控制板通常由CPU、操作系统和管理功能组成，用于控制和管理交换机的运行。
二、交换机的工作原理交换机的工作原理主要有两种模式：存储转发模式和直通模式。
1.存储转发模式（1）数据接收：当交换机接收到一个数据包时，首先会通过物理层和数据链路层的处理将数据包的帧头提取出来，并将源MAC地址记录到MAC地址表中。
（2）MAC地址表：MAC地址表存储了每个端口对应的MAC地址，以及MAC地址和接口的对应关系。
当交换机接收到一个新的数据包时，会根据源MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
（3）根据MAC地址转发：如果在MAC地址表中找到了源MAC地址对应的接口，则将数据包发送到相应的接口，并更新源MAC地址的端口信息。
如果没有找到源MAC地址对应的接口，则将数据包广播到所有的端口上。
（4）根据目的MAC地址转发：当交换机接收到一个数据包时，会根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
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。
以太网交换机结构和原理
以太网交换机结构和原理首先是端口模块，它负责外部设备和交换机之间的物理连接。
每个端口模块通常包括一个物理接口和一个逻辑接口。
物理接口是接入线缆的接口，常见的有RJ-45接口、光纤接口等。
逻辑接口则负责管理该端口的数据流动，对接入的数据进行分析和处理。
交换矩阵是以太网交换机的核心组件，它负责处理数据包的转发和交换。
交换矩阵通过运用复用技术，将多个数据包同时传输到不同的端口的输出队列中，然后根据目的地址进行匹配，找到正确的输出端口并将数据包转发至目标设备。
常见的交换矩阵有共享总线、矩阵式、共享内存等。
共享总线矩阵是一种较为简单的交换机结构，它通过共享一个总线来实现数据包的转发。
当一个数据包到达时，交换机首先会将其存储在内存中，然后通过共享总线依次将数据包发送至目标端口。
这种结构的特点是成本较低，但是容易因总线带宽约束而造成阻塞。
矩阵式交换矩阵采用了矩阵交换技术，能够同时处理多个数据包的转发。
它通过交换矩阵将每个输入端口连接到每个输出端口，并根据目的地址将数据包传输至目标端口，实现了快速的数据转发。
共享内存交换矩阵利用了内存的并行读写能力，能够同时处理多个数据包的转发。
数据包在输入端口接收后暂时存储在共享内存中，然后由交换矩阵根据目的地址将其转发至目标端口。
这种结构的优点是速度快、容量大，但成本较高。
控制模块是以太网交换机的管理中心，它负责控制端口模块和交换矩阵的运行。
控制模块通过解析数据包的目的地址，确定数据包的传输路径，并向交换矩阵下发相应的控制指令。
此外，控制模块还负责维护交换表，记录数据包的源地址、目的地址和对应的输出端口，以便下次转发时快速匹配。
1.当数据包到达交换机时，交换机首先会通过端口模块接收和解析数据包的源地址和目的地址。
2.交换机会检查交换表，查询目的地址对应的输出端口。
如果找到了匹配项，则直接将数据包转发至相应端口；如果未找到匹配项，则将数据包发送至所有的输出端口。
3.接收到数据包的目标设备将会返回一个应答信号，交换机会将该信号交给控制模块进行处理，更新交换表中的源地址和目的地址的映射关系。
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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以太网交换机技术原理接入网产品部网络组目录第一章以太网交换技术概述 (1)1.1交换式以太网的发展 (1)1.2以太网的基本概念 (1)1.3交换机工作原理 (2)第二章物理端口和介质 (4)2.1以太网命名方法 (4)2.2 RJ－45的相关知识 (5)第三章以太网交换机管理的概念 (6)3.1带外管理 (6)3.2带内管理 (6)第四章以太网交换机重要功能 (8)4.1 VLAN (8)4.2 IGMP S NOOPING (11)4.3生成树协议（S PANNING T REE P ROTOCOL） (12)4.4链路聚合（T RUNKING） (14)4.5端口工作状态 (15)4.6流量控制 (16)4.7数据帧过滤 (16)4.8端口镜像 (16)4.9端口锁定 (17)4.10以太网交换机的Q O S (17)第五章产品及应用 (19)5.1交换机产品系列 (19)5.2主要特点 (19)5.3典型应用 (19)5.4组网示意图 (20)第一章以太网交换技术概述1.1交换式以太网的发展“以太网”是Ethernet的中译名，是在二十世纪七十年代由施乐（Xerox）公司的Palo Alto研究中心（PARC）开发的，是一种局域网技术。
让我们首先回顾一下以太网的发展过程。
1982年12月,IEEE802.3标准的出现标志着以太网技术的起步，同时也标志着符合国际标准、具有高度互通性的以太网产品的面世。
1990年，出现了第一台以太网交换机。
1993年，全双工以太网的出现改变了以太网半双工的工作模式，彻底解决了多个端口的信道竞争。
1995年3月，IEEE802.3u规范的通过，标志着100Mbps快速以太网时代的到来。
1998年6月，通过了IEEE802.3z规范，以太网速度达到了1000Mbps(即1Gbps)，以太网进入高速网络的行列。
1.2以太网的基本概念CSMA/CD以太网的访问是竞争式的，这种技术称为CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）“载波侦听”表示希望发送的站点先要侦听线路，如果其他站点正在发送，则等待到线路空闲为止。
“多路访问”是指多个站点共享媒体。
冲突检测”是指站点在发送时要监测媒体，从而知道是否有冲突发生—即有其他站点同时在发送。
IEEE802.3帧结构8 6 6 2 可变 4前同步码 目的地址 源地址 长度 数据 FCS这是IEEE802.3帧格式。
这和传统的以太网帧略有差别，但IEEE802.3是一个标准，多数厂商推出的都是兼容IEEE802.3的硬件和软件，当我们提到一个以太网帧的时候，我们指的就是IEEE802.3帧结构。
广播网段上的某一计算机发送的数据，会以广播方式发送出去，同一网段上的其它所有计算机都会接收到，但只有目的计算机才会处理这个数据。
1.3交换机工作原理网桥与交换机局域网交换技术的发展要追溯到两端口网桥。
桥是一种存储转发设备，用来连接相似的局域网。
从互联网络的结构看，桥是属于DCE级的端到端的连接；从协议层次看，桥是在逻辑链路层对数据帧进行存储转发；与中继器在第一层、路由器在第三层的功能相似。
两端口网桥几乎是和以太网同时发展的。
以太网交换技术（SWITCH）是在多端口网桥的基础上与九十年代初发展起来的，实现OSI模型的下两层协议，与网桥有着千丝万缕的关系，甚至被业界人士称为"许多联系在一起的网桥"，因此现在的交换式技术并不是什么新的标准，而是现有技术的新应用而已，是一种改进了的局域网桥，与传统的网桥相比，它能提供更多的端口（4-88）、更好的性能、更强的管理功能以及更便宜的价格。
现在某些局域网交换机也实现了OSI参考模型的第三层协议，实现简单的路由选择功能，目前很热的第三层交换就是指此。
以太网交换机又与电话交换机相似，除了提供存储转发（STORE&FORWORD）方式外还提供了其它的桥接技术，如：直通方式（CUT THROUGH）。
二层交换机的工作原理检测从以太网端口来的数据包的源和目的地的MAC（介质访问层）地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的MAC层地址不在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据包发送给相应的目的端口。
地址转发表（FDB）交换机在工作过程中会不断地学习。
建立和维护它本身的一个地址转发表（Forwarding Database），这个地址表标明了节点的MAC地址和交换机端口的对应关系。
当交换机收到一个数据包，它便会去查看自身的地址表以验明数据包中的目的MAC地址究竟对应于哪个端口。
一旦验证完毕，就将发送节点与该端口建立一个专用连接，发送方的数据仅发送到目的MAC 地址所对应的交换机端口。
但是交换机地这种学习不是无止境的，交换机有一个重要的指标：MAC地址表深度，标称交换机支持学习MAC地址的数目。
当更多的带有新地址的数据包通过交换机进行转发时，交换机就不能够正确的转发，而是将它广播出去。
MAC地址表深度是交换机的一个很重要的性能指标。
交换机的工作特点存储转发从接收端口接收数据包，将其存储在缓存中，然后检测数据包的源和目的MAC 地址，查找端口-地址对应表，找到后从相应的端口发送出去。
地址学习交换机自动的读去数据包的源MAC地址，然后将数据包的输入端口号和源MAC 地址一起写入端口-地址对应表中。
包过滤包过滤是交换机的重要功能之一，交换机接收到数据包后，将检测数据包的长度，校验和等信息，将非法的和校验和错误的数据包丢弃，不再发送第二章物理端口和介质2.1以太网命名方法当以太网首次广泛地应用于商业时，它只支持单一数据率(10Mb/s)以及一种物理介质(粗同轴电缆)。
因此术语“以太网”毫无争议地专指这种系统。
然而这种简明特点没有保持很长时间。
IEEE802.3定义了一种缩写符号来表示以太网的某一标准实现。
因此，某个以太网实现被称为：n -信号-物理介质n ： 以兆位每秒为单位的数据率，如1，10，100，1000 ；信号： 如果采用的信号是基带的，即物理介质是由以太网专用的，不与其他的通信系统共享，则表示成BASE ；如果信号是宽带的，即物理介质能够同时支持以太网和其他非以太网的服务，则表示BROAD物理介质：表示介质类型，在最早使用这种表示法的一些系统中,“介质”表示以m为单位的最大电缆段长度(以100m为基数)，在以后的系统中，这种习惯改变了。
“介质”只简单地表示特定的介质类型。
下表列出了常见的介质类型10Mb/s系统10BASE-T 2对3类(或更好的)UTP10BASE-F 10Mb/s光纤系统的通用名称10BASE-FL 带有异步主动中央控制器的2 路多模光纤，最长2km10BASE-FP 带有被动中央控制器的2 路多模光纤，最长1km10BASE-FB 带有同步主动中央控制器的2 路多模光纤，最长2km100Mb/s系统100BASE-T 所有100Mb/s系统的通用表示100BASE-X 使用4B/5B编码的所有100BASE-T系统的通用表示100BASE-TX 2对5类UTP，最长100m100BASE-FX 2路多模光纤，最长2 k m100BASE-T4 4对3类(或更好的)UTP，最长100m100BASE-T2 2对3 类(或更好的)UTP，最长100m1000 Mb/s 系统1000BASE-X 使用8B/10B编码的所有1000Mb/s系统的通用表示1000BASE-CX 2对150欧屏蔽双绞线，最长25m1000BASE-SX 使用短波激光的2 路多模或单模光纤1000BASE-LX 使用长波激光的2 路多模或单模光纤1000BASE-T4 对5类UTP，最长100m2.2 RJ－45的相关知识RJ－45终端端口(MDI-X)可连接到任何使用标准网络接口的设备(如工作站、服务器、桥或路由器)。
RJ－45菊花链端口(MDI)可级联到相似设备的终端端口(如另一台交换机或Hub)。
RJ－45连接采用非屏蔽双绞线(UTP)或屏蔽双绞线(STP)：10Mbps连接采用100欧3，4，5类线，100Mbps采用100欧5类线。
此外，切记任何双绞线连接长度不得超过100米。
直通和交叉电缆简图如下：第三章以太网交换机管理的概念3.1带外管理带外管理（Out－of－Band），是指在网络未运行时也可以对设备进行管理的方式。
带外管理的基本方式是本地Console管理。
本地Console在交换机上，通常会提供一个Console端口，通常这是一个RS232端口，现在也有些厂家提供的是RJ45端口。
利用合适的连接线将交换机的Console口和PC的COM口相连，在PC上运行终端仿真程序（超级终端），根据厂家提供的配置，设置好COM口的属性，即可以对交换机进行本地管理。
3.2带内管理带内管理（In－Band），是指在网络运行时，通过访问设备的IP地址，对设备进行管理的方式。
带内管理的方式有Telnet管理、web管理和SNMP管理。
IP地址交换机在出厂时都具有默认的IP地址、子网掩码和网关等网络设置。
可以根据用户手册修改这些设置，使交换机符合自己的网络结构。
通过设定好的IP地址，可以对交换机进行远程管理。
Telnet管理Telnet：即远程登录。
可以通过远程登录的方式，对交换机进行远程管理。
Web管理使用IE等网络浏览器，访问交换机的IP，就可以通过浏览web页面的方式对交换机进行管理和配置。
SNMP管理SNMP即简单网络管理协议，通过简单的获取请求命令（get）和设置请求命令(set)来对设备进行设置和管理。
SNMP是基于三个部件的：管理软件、代理和管理信息库（MIB）。
其中管理信息库是用于被管理设备的数据库。
管理软件运行于网络管理工作站，并负责完成使用SNMP的查询代理。
代理要求有一个或多个程序模块运行于被管理的设备，也就是我们的交换机，或者其他设备。
每个代理存储数据，并根据管理员的请求提供信息。
第四章以太网交换机重要功能交换机的主要功能包括物理编址、监测网络拓扑结构、错误校验、帧序列、端口模式、速率设置、流控。
目前交换机还具备了一些新的功能，如VLAN(虚拟局域网)、链路聚合(Trunking)、生成树算法(STP)、IGMP组播、镜像(Mirroring)、静态MAC地址绑定及过滤、端口优先级队列、端口锁定等。
4.1 VLAN为了建立起安全的、独立的广播域或者组播域，可以将交换机上的端口组合成一个一个的虚拟局域网（VLAN）。
设置VLAN的主要目的是为了限制广播包的传播范围和降低广播包的影响。
所有以太网数据包，如点播（unicast）、组播（multicast）、广播（broadcast），以及未知（unknown）的数据包，都将只在VLAN内传送。