以太网交换机基础培训教材
以太网交换机基础培训教材v1.0
以太网交换机基础培训教材Prepared by拟制程永椿 00742 Date 日期 2005-3-13 Reviewed by 评审人 李博 00404Date 日期 2005-3-14 Approved by批准Date 日期 yyyy-mm-dd Authorized by签发Date 日期yyyy-mm-ddHuawei-3Com Technologies Co., Ltd.华为3Com 技术有限公司All rights reserved 版权所有 侵权必究Revision record修订记录Catalog目录1 以太网概述 (8)2 以太网的基础知识 (8)2.1 MAC地址 (8)2.2 以太网帧的帧格式 (9)2.2.1 以太网Ⅱ (10)2.2.2 带有802.2逻辑链路控制的IEEE 802.3 (10)2.2.3 IEEE 802.3子网访问协议（以太网SNAP） (10)2.2.4 Novell以太网 (11)2.3 CSMA/CD (11)2.4 冲突域和广播域 (12)2.5 以太网的典型设备-HUB (12)2.6 全双工以太网 (13)3 二层交换机的基本原理 (13)3.1 二层交换机 (13)3.2 支持VLAN的二层交换机 (16)3.2.1 VLAN的概念 (17)3.2.2 VLAN的划分 (18)3.2.3 VLAN的标准 (19)3.2.4 支持VLAN交换机的转发流程 (21)4 三层交换机基本原理 (24)4.1 三层交换机的提出 (24)4.2 三层交换机基本特征 (25)4.3 三层交换机的功能模型 (25)4.4 三层交换机转发流程 (27)4.4.1 IP网络规则 (27)4.4.2 三层转发流程 (27)4.4.3 选路过程 (29)4.5 路由器和交换机 (31)4.5.1 接口 (32)4.5.2 特点对照 (32)5 交换机相关协议和技术 (32)5.1 物理层特性（接口） (32)5.1.1 自协商 (33)5.1.2 智能MDI/MDIX自识别 (33)5.1.3 流控机制 (34)5.1.4 POE供电 (35)5.1.5 端口镜像 (35)5.2 二层协议和特性 (35)5.2.1 STP/RSTP/MSTP协议 (36)5.2.2 GARP/GVRP/GMRP (37)5.2.3 聚合特性 (38)5.2.4 Isolate-user-vlan (39)5.2.5 二层多播 (40)5.2.6 QinQ (41)5.3 三层特性 (41)5.3.1 SuperVLAN (41)5.4 Qos/ACL (42)5.5 安全特性 (42)5.5.1 802.1X (42)5.5.2 PORTAL (44)5.6 管理特性 (45)5.6.1 集群管理 (46)5.6.2 WEB网管 (47)5.7 IRF (47)5.8 与路由器相同的一些特性 (49)6 以太网交换机主要厂商 (49)6.1 Cisco (49)6.2 Extreme (50)6.3 Foundry (50)6.4 港湾 (50)7 参考资料 (50)图索引图1MAC地址 (9)图2常用的以太网帧格式 (10)图3由HUB组成的网络 (13)图4全双工以太网 (13)图5二层交换机结构示意图 (14)图6二层交换机的转发流程 (15)图7二层交换机工作在链路层 (15)图8交换机的冲突域和广播域 (16)图9由二层交换机构成的扁平网络 (16)图10基于端口VLAN的划分 (18)图11802.1Q VLAN帧格式 (20)图12Trunk链路实现虚拟工作组 (20)图13支持VLAN交换机交换引擎 (21)图14IVL和SVL地址学习方式 (22)图15IVL地址学习方式转发流程 (23)图16SVL地址学习方式转发流程 (23)图17支持VLAN交换机冲突域和广播域 (24)图18三层交换机功能模型 (26)图19三层交换引擎 (26)图20三层转发流程 (28)图21路由器的最长匹配转发 (30)图22三层交换机转发-精确匹配 (31)图23三层交换机转发-最长匹配 (31)图24以太网的自协商 (33)图25STP阻塞网络环路 (36)图26MSTP根据VLAN进行阻塞链路 (37)图27GARP属性注册和注销 (37)图28GARP基本原理 (38)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 (45)图34集群的组成 (47)图35IRF的组成 (48)图36IRF的典型应用 (49)表索引表 N/MAN参考模型 (17)表 2.路由器和三层交换机的特点对比 (32)表 3.PORTAL、PPPoE/A、802.1X三种认证方式的特点对比 (45)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。
配置以太网交换机培训课件(共54张PPT)
第3章 配置以太网交换机
28
链路环路的不良后果
多重帧的复制的情况
X 交换机A
Y 交换机B
陈鸣：网络工程设计教程-系统集成方法
第3章 配置以太网交换机
29
链路环路的不良后果
MAC表不稳定的情况
陈鸣：网络工程设计教程-系统集成方法
第3章 配置以太网交换机
30
生成树协议STP：解决冗余链路
STP由美国数字设备公司（DEC）开发， IEEE 802.1D标准 主要思想：
陈鸣：网络工程设计教程-系统集成方法 第3章 配置以太网交换机 6
配置交换机的过程
网络设备通常在其专用的操作系统如IOS （Internetwork Operating System）管理下工作
通过IOS，网络设备能够有效运行，且IOS能随网络 技术不断发展而动态升级，以适应周围网络中硬件 和软件技术的不断变化
陈鸣：网络工程设计教程-系统集成方法
陈鸣：网络工程设计教程-系统集成方法
第3章 配置以太网交换机
5
交换机组成
是一台专门用于通信的计算机，它由交换机硬件系 统和交换机操作系统组成 硬件包括：中央处理器、随机存储器、只读存储器、 可读写存储器和外部端口等
以太网络 RJ-45 端口 ）配置端口 背面电源插口和散热风扇口 控制台（ 对应的端口的指示灯 Console 若干模块的插槽
不同ISO存在差异，但工作机理、命令操作的过程， 甚至命令形式都有相似之处，可触类旁通
交换机是一种即插即用的网络设备，不经配置，可 在默认的模式下正常工作
陈鸣：网络工程设计教程-系统集成方法
第3章 配置以太网交换机
ZXE10-ES2903以太网交换机初级培训教材
数据产品初级培训教材ES2903分册网络事业部上研一所用服部-i-前言由于Internet用户爆炸性增长和多媒体业务应用的不断深入，使得整个通信行业发生了翻天覆地的变化，出现了各种宽带接入技术，同时网络业务也由简单的窄带话音业务发展到宽带的数据业务。
在这种情况下，用户对网络带宽、服务等各方面都提出了比以往更高的要求。
为了适应整个社会因特网经济发展的趋势，满足用户的需求，上研一所提供了各种DSLAM设备，E10设备及UAS设备，本书主要介绍了E10设备在开通调试过程中的各种问题，主要是提供系统开通前的用户培训，同样适用于系统开通时的参考以及相关技术人员的学习，是广大用户认识和了解中兴数据产品ZXE10的实用教材。
ZXE10以太网交换机系列主要包括ZXE10-ES2202、ZXE10-ES2202A、ZXE10-ES2903和ZXE10-ES2213共四款性能不同的以太网交换机。
它们都是具有多种端口的二层交换机，端口类型多样，性能也不尽相同，本手册主要介绍ZXE10-ES2903以太网交换机，与本手册配套资料为：《数据产品初级培训教材ES2202A分册》《数据产品初级培训教材ES2213分册》《ZXE10-ES2903（V1.0）以太网交换机用户手册》-ii-目录第一章系统概述 (1)1.1概述 (1)1.2硬件描述 (1)1.3管理方法 (2)1.4协议简介 (2)1.4.1 VLAN协议 (2)1.4.2生成树协议 (3)1.4.3 Port Trunks (3)1.5以太网交换机的包转发原理 (3)第二章硬件安装 (5)2.1安装要求 (5)2.2硬件安装 (5)2.2.1机柜内安装 (6)2.2.2桌面安装 (7)2.3电缆连接 (8)2.4布放线缆 (9)2.5上电步骤及自检过程 (9)2.6工程标签制作 (10)2.7安装验收 (10)第三章软件调试 (11)3.1管理实现 (11)3.2操作维护工具 (11)3.2.1超级终端方式 (12)3.2.2远程登录（Telnet）的使用 (13)3.2.3基于web的管理方式 (15)3.3数据配置 (18)3.3.1 ip地址的配置 (18)3.3.2 VLAN配置 (20)-i-3.4版本升级 (23)第四章典型组网开局实例 (28)4.1同一以太网交换机内交叉VLAN的划分 (28)4.2跨交换机的VLAN设置 (28)4.3多个ES组网的VLAN透传设置 (30)-ii-第一章系统概述1.1概述ZXE10-ES2903以太网交换机（简称ES2903或交换机）是一款高性能的24口10/100Mbps自适应交换机，它支持RIP/RIPV2路由协议、支持802.1q协议、支持RMON1，2，3，9组、遵循IEEE802.3ad/LACP，在各种环境下都有出色的性能表现。
以太网交换机基础培训课程
What is 城市轨道交通 urban rail transport
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路由器（男主角）
• 网络中的核心设备，提供丰富的接口连接、软件特性， 也是构建网络的核心力量。
以太网交换机（女主角）
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• 物理网段（冲突域）：连接在同一导线上所有工 作站的集合
• 逻辑网段（广播域）：限制以太网广播报文的范 围。一般来说，逻辑网段定义了第三层网络，如 IP子网等。
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▪ Access链路
– 连接Access链路的交换机端口称为Access端口
– 帧在Access链路上转发不带VLAN Tag
– 交换机Access端口接收到以太网帧后，按照端口所在VLAN加上VLAN Tag，然后进行转发
– 帧从Access端口发送出去，帧中的VLAN Tag会被去掉
– 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
– 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
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以太网交换机基础培训胶片
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汇报人：
帧。
交换机是一种网络设备，用于连接多个网络设备，实现数据交换。
交换机的工作原理是基于MAC地址的，即根据MAC地址来转发数据包。
交换机通过学习MAC地址，建立MAC地址表，实现数据包的快速转发。
交换机还可以实现VLAN（虚拟局域网）功能，将网络划分为多个虚拟局域网，提高网络安全 性和网络性能。
接收数据：以太网交换机从网络接 口接收数据帧
以太网交换机基础培 训胶片
汇报人：
目录
以太网交换机概述
以太网交换机的工作 原理
以太网交换机的性能 指标
以太网交换机的配置 和管理
以太网交换机的故障 排除和维护
以太网交换机的发展 趋势和未来展望
以太网交换机概述
定义：以太网交换机是一种用于连接多个以太网设 备的网络设备，可以实现以太网设备的互连互通。
分类：根据端 口数量、传输 速率、功能等 可以分为多种
类型
应用场景：企 业网络、数据 中心、校园网、
家庭网络等
应用领域：金 融、教育、医 疗、政府、企
业等
应用特点：高 速、稳定、安
全、可扩展
智能化：以太网交换机将更加智能化，能够自动识别和配置网络设备 高速化：以太网交换机将支持更高的传输速率，以满足大数据时代的需求 虚拟化：以太网交换机将支持虚拟化技术，实现网络资源的灵活分配和管理 绿色化：以太网交换机将更加注重节能环保，降低能耗和碳排放
以太网交换机的工 作原理
以太网协议是局域网中最常用的协议之一，它定义了数据传输的规则和方式。 以太网协议分为两个部分：物理层和数据链路层。 物理层定义了数据传输的物理介质和接口，如双绞线、光纤等。 数据链路层定义了数据传输的逻辑链路和帧格式，如MAC地址、帧校验等。 以太网交换机的工作原理是基于以太网协议的，它通过MAC地址来识别和转发数据
基础培训 以太网交换机基础及配置V1.1
DA: 目的 MAC地址 SA: 源MAC地址
TYPE: 以太网类型，2个字节。0x0800代表数据字段为IP协议
DATA: 数据字段，字段长度在46-1500之间
PAD: 填充字段
FCS: 帧校验序列字段
MAC/物理地址
MAC地址有48位，M A C地址全球唯一。前24位 是供应商代码，由IEEE进行管理和分配。后24 位由厂商自行分配
常见MAC地址供应商编码：
◦ 华为
00-E0-FC
◦ 华为三康 00-0F-E2
地址供应商编码查询：
/regauth/oui/index.shtml
24 bits 24 bits
Vender Code
Serial Number
00e0.fc01.2345
Page 25
VLAN原理及配置
Page 3
以太网简介
—— 第一个以太网系统示意图（Bob Metcalfe绘，以太网发明者）
以太网（Ethernet）由Xerox公司PARC研究中心于1973年提出
Page 4
IEEE 802.3与OSI参考模型的关系
OSI参考模型 Application Presentation Session Transport Network Data link Physical
Page 18
冲突域与广播域
共享式HUB
没有划分VLAN的第2层交换机
...
PC
PC
PC
NO VLANS
在共享式HUB中所有的工作站 共享同一个冲突域和广播域
划分了VLAN的第2层交换机
...
PC
PC
PC
VLAN1
VLAN2
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。
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
以太网交换机基础培训胶片v10
2021/7/2
引入：网络帝国
路由器（男主角） • 网络中的核心设备，提供丰富的接口连接、软件特性，
也是构建网络的核心力量。 以太网交换机（女主角） • 提供各种以太网接口类型的线速转发功能，是构建局域
网和城域网的核心力量。 路由交换设备（反串） • 提供LAN交换板的路由器；提供增强型引擎的交换机
勇于开始，才能找到成功的路
Dest Src Len/Etype Data FCS
6
62 2
2
...
4
Dest Src Etype p/Q Label Len/Etype Data FCS
VLAN-ID and T-R
VLAN-ID
Encaps Flag are
.1Q, not .1p
VLAN ID range: 0-4095
市场部子网
销售部子网
20%的数据流需 要跨越逻辑子网
20/80规则
• 新兴园区网流量模式:
20%的数据流量在本地
市场部 VLAN
勇于开始，才能找到成功的路
销售部 VLAN
工程部 VLAN
80%的数据流需 要跨越网段
企业服务
流量模式演变带来的影响
• 传统的路由器在新兴20/80流量规则面前显的无能 为力：
......
端口1
MAC地址 MACA MACB MACC MACD
所在端口 1 1 2 2
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。
勇于开始，才能找到成功的路
扁平二层网络
• 问题
– 广播泛滥，网络性 能差
– 网络安全性差
以太网交换培训
DATA
交换机接受到该帧，将端口、MAC1、VLAN放到MAC表项中，并向所有的接口0/2广播。
FF-FF-FF-FF-FF-FF(DE MAC)
MAC1
0806
DATA
PC2接受到这个ARP请求报文，发送ARP响应报文，目的MAC为MAC1，原MAC为MAC2。
MAC1
MAC2
0806
DATA
Page *
VLAN的定义和划分
1、VLAN的定义 VLAN (virtual local area network),虚拟本地局域网。默认的交换机是一个广播域，采用VLAN，可以将交换机逻辑上划分为多个逻辑广播域，各个VLAN之间不能访问。通过手动配置逻辑将端口放到不同的VLAN中。 2、VLAN的划分 基于端口的划分。交换机常见的划分方式，该方式灵活，不受终端物理位置的限制。 基于MAC的划分。根据交换机学习到的MAC，进行划分；受物理位置的限制。 基于协议的划分。根据端口学习的协议类型和封装格式来划分。可以用来划分的协议为：IP,IPX,APPLETALE,类型有：ethernet II, 802.3, 802.3+LLC,等。主要应用于网络中提供的服务类型 来划分，方便管理和维护。 基于IP子网的划分。 基于应用层的划分。
HUB
frame
Bridge
frame
查看MAC表
所有的设备共享整台HUB，共享带宽！！
独占一个端口的带宽！！！
Page *
桥和交换机都是一个广播域，每个端口都是一个collision域，并都形成MAC表来指导帧转发，不同点是：
桥和交换机的区别
交换机端口的数量多。
01
交换机上可以划分VLAN来将整个广播域分割为多个广播域。
以太网交换机工作原理教材教学课件
01
RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol）是STP的快速版本，通过减少端口阻塞时间和加快网络收敛速度来提高网络性能。
02
RSTP引入了端口角色和端口状态的概念，简化了STP的复杂度，并允许更快速的故障恢复。
03
MSTP（Multiple Spanning Tree Protocol）是RSTP的扩展，支持多个生成树实例，可以针对不同类型的流量进行独立控制和管理。
可靠性
评估方法
可用性
可维护性
交换机在长时间运行过程中保持正常工作的能力。可靠性越高，说明交换机的稳定性越好。
交换机在出现故障时能够继续提供服务的能力。可用性越高，说明交换机的容错能力越强。
交换机在出现故障时能够方便地进行维修和升级的能力。可维护性越好，说明交换机的维护成本越低。
结合交换机的设计、制造和实际应用情况，对其可靠性、可用性和可维护性进行综合评估。
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感谢您的观看
动态VLAN配置示例
interface FastEthernet 0/1
02
switchport mode dynamic desirable
03
switchport access vlan 1
01
end
write memory
动态VLAN配置示例
动态VLAN配置示例
```
06
生成树协议STP原理及应用
03
STP是IEEE 802.1D标准的一部分，被广泛应用于以太网交换网络中。
01
STP（Spanning Tree Protocol）是一种用于避免网络环路和提高网络可靠性的网络协议。
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 ...................................................................... 以太网概述错误!未定义书签。
2 ................................................................ 以太网的基础知识错误!未定义书签。
MAC地址......................................................... 错误!未定义书签。
以太网帧的帧格式................................................ 错误!未定义书签。
以太网Ⅱ................................................ 错误!未定义书签。
带有逻辑链路控制的IEEE ................................. 错误!未定义书签。
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以太网交换机基础培训教材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 (26)4.5路由器和交换机 (29)4.5.1接口 (29)4.5.2特点对照 (29)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 (30)5.1.2智能MDI/MDIX自识别 (31)5.1.3流控机制 (31)5.1.4POE供电 (32)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 (33)5.2.2GARP/GVRP/GMRP (35)5.2.3聚合特性 (36)5.2.4Isolate-user-vlan (37)5.2.5二层多播 (38)5.2.6QinQ (39)5.3三层特性 (39)5.3.1SuperVLAN (39)5.4Qos/ACL (40)5.5安全特性 (40)5.5.1802.1X (40)5.5.2PORTAL (42)5.6管理特性 (43)5.6.1集群管理 (44)5.6.2WEB网管 (45)5.7IRF (45)5.8与路由器相同的一些特性 (47)6 以太网交换机主要厂商 (47)6.1Cisco (47)6.2Extreme (48)6.3Foundry (48)6.4港湾 (48)7 参考资料 (48)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 (27)图 22三层交换机转发-精确匹配 (28)图 23三层交换机转发-最长匹配 (29)图 24以太网的自协商 (30)图 25STP阻塞网络环路 (34)图 26MSTP根据VLAN进行阻塞链路 (35)图 27GARP属性注册和注销 (35)图 28GARP基本原理 (36)图 29Isolate-user-vlan (37)图 30不支持多播功能交换机 (38)图 31QinQ实现vMAN (39)图 32802.1X认证体系结构 (41)图 33PORTAL认证四大要素 (43)图 34集群的组成 (45)图 35IRF的组成 (46)图 36IRF的典型应用 (47)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 (29)表 3.PORTAL、PPPoE/A、802.1X三种认证方式的特点对比 (43)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。