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随着网络向交换结构转变，网络内部路由器（其作用之 一是阻隔广播）的使用越来越少。这样，广播风暴将发送 到每一个交换端口，这就是常说的整个网络是一个广播域。 使用交换网络的优势是可以提供低延时和高吞吐量，缺点 是增加了整个交换网络的广播风暴。使用VLAN，可以将某 个交换端口或用户赋于某一个特定的VLAN组，该VLAN组可 以在一个交换网中或跨接多个交换机，在一个VLAN中的广 播风暴不会送到VLAN之外。同样，相邻的端口不会收到其 他VLAN产生的广播风暴。这样，可以减少广播流量，释放 带宽给用户应用，减少广播风暴的产生。
流量控制（网桥无流量控制能力）。 采用专用集成电路（ASIC）处理器完成高速交换。
4
交换机的分类
• 交换机和集线器
➢ 不能“以貌取人”
• 桌面型交换机和模块化交换机
➢ 异在“按需定制”
TP-link TL-HP8MU HUB
D-Link DFE-916DX HUB
3Com Switchs
3Com SuperStack 3 4400 switch
信元交换 定长包，硬件快速交换，语音、视频等多媒体信号传输最佳，但设备昂贵
6
两种第三层交换技术
报文到报文的交换 每一个报文都要经历第三层处理，且基于IP地址进行数据 转发 优点：能适应路由的拓扑变化，LAN互联中广泛使用
流交换 只分析数据流中的第一个报文，完成路由处理，后续报文 使用某种基于MAC地址的“捷径”技术（如只通过二层 交换通路）交换数据报文 优点：易实现线速路由 缺点：技术复杂，主要用于广域网
5
交换机的交换技术
端口交换 端口间的通道由人工预先设定并固定下来，改变端口间的互联通道须由 人工配置—基于物理层，非真正意义的所谓“端口交换机”
帧交换 Cut-through(直通交换方式) 只检查数据包的包头（通常14字节）中目的地址，一确认即开始 传送(不 需要存储，延迟最小，无检错功能） Fragment Free（碎片隔离方式，Modified Cut-through） 传送时会检查是否有冲突（少于64字节的“残帧”）发生，若有则丢弃 该包——中等延迟，广泛应用于低档交换机。 Store and Forward (存储转发方式) 接收端口将传送来的整个数据包完整接收下来后存储在缓冲区中，然后 进行检错，只有完好的数据包才能得以向目的地址转发。应用最广泛。 优点：无错转发；支持不同速度端口间的转发，改善网络性能 缺点：延迟最大
VLAN这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但 目前主流应用还是在交换机之中。不过不是所有交换机 都具有此功能，只有三层以上交换机才具有此功能，这 一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。
11
为什么要使用VLAN
增加了网络连接的灵活性 网络管理员对网络上工作站可以按业务功能，而不必
按地理位置分组。 控制网络上的广播风暴
端口密度——所有模块插槽均插满时的最大端口数
堆叠能力——堆叠的带宽和台数
VLAN数量——现在大多支持1000个以上的VLAN
MAC地址数量——交换机的地址存储表中最多可存储的 MAC地址数，通常几千到几万，越多则数据转发速度越 高
线速三层交换——具有和二层交换相同的交换速率
8
9
VL来自百度文库N技术原理
影响网络运行速度的两大因素
争用冲突 ——以太网的性质所决定 影响：用户数量增加导致通信“变慢”
网络广播 ——TCP/IP协议的性质所决定 （如ARP通过广播从IP地址中解析 MAC地址） 影响：产生大量目标地址为广播地址的无用网络流量
解决方案
使用路由器分割成小网——组网成本太高 使用二层交换机划分VLAN——缩小冲突域，但不能抑制广播 使用三层交换机——缩小冲突域和广播域
7
交换机的主要技术指标
背板带宽——交换机背板总线或交换矩阵的总吞吐能力 （GB）
包转发率——以数据包为单位表示的交换能力（Mpps， 百万包/每秒，一般几十到几百)。各厂商公布的都是以64 字节定长包在设备上传输为测试标准。
端口类型——以太网/令牌环/FDDI/ATM等
端口速率——10/100/1000/10000Mbps
3
交换机的功能
交换机的每个端口都具有桥接功能，可以互联一个LAN或 一台高性能计算机。所有端口由专用处理器进行控制，并 经过控制管理总线转发信息。中高档交换机可以用专门的 网管软件进行集中管理。
可将每个端口所互联的网络工作站分割为独立的LAN （VLAN）。
每个端口都与大带宽的背板连通，从而为每个端口提供专 用的带宽。
1
2
交换机的概念
按照线缆段微化的思想，线缆段越多，可用带宽就越高。极限 情况是每一台计算机处在一个独立的缆段上。如果网络上有10 台计算机，需要一个10端口的网桥将它们连接起来，但实现这 样一个网桥不太现实，软件转发速度也跟不上。交换机将上述 多端口的网桥硬件整合，以达到更低的成本和更高的性能。
交换机内有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵，此背板 总线带宽通常是交换机每个端口带宽的几十倍。交换机的所有 端口都挂接在这条背板总线交换矩阵上，每个端口都有自己的 固定带宽，同时具有两个信道，在同一时刻既可发送数据，又 接收其他端口发送来的数据。
与共享带宽（一个时间只能为一对网络节点服务）、无目的地 进行数据发送（广播）的集线器不同，交换机可以在一个时间 内同时为所有的网络节点服务，并可以有目的地发送数据，所 以在带宽占用、减少阻塞、网络安全和全双工传输方面都是集 线器不可相比的。
广播域——同一VLAN，但未必是同一端口
10
什么是VLAN
VLAN(Virtual Local Area Networks,虚拟局域网)
VLAN是一种将局域网（LAN）设备从逻辑上划分（注 意，不是从物理上划分）成一个个网段（或者说是更小 的局域网LAN），从而实现虚拟工作组（单元）的数据 交换技术。
12
为什么要使用VLAN
增加网络的安全性 人们在LAN上经常传送一些保密的、关键性的数据。保密 的数据应提供访问控制等安全手段。一个有效和容易实现 的方法是将网络分段成几个不同的广播组，网络管理员限 制了VLAN中用户的数量，禁止未经允许而访问VLAN中 的资源。交换端口可以基于应用类型和访问特权来进行分 组，被限制的应用程序和资源一般置于安全性VLAN中。
流量控制（网桥无流量控制能力）。 采用专用集成电路（ASIC）处理器完成高速交换。
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交换机的分类
• 交换机和集线器
➢ 不能“以貌取人”
• 桌面型交换机和模块化交换机
➢ 异在“按需定制”
TP-link TL-HP8MU HUB
D-Link DFE-916DX HUB
3Com Switchs
3Com SuperStack 3 4400 switch
信元交换 定长包，硬件快速交换，语音、视频等多媒体信号传输最佳，但设备昂贵
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两种第三层交换技术
报文到报文的交换 每一个报文都要经历第三层处理，且基于IP地址进行数据 转发 优点：能适应路由的拓扑变化，LAN互联中广泛使用
流交换 只分析数据流中的第一个报文，完成路由处理，后续报文 使用某种基于MAC地址的“捷径”技术（如只通过二层 交换通路）交换数据报文 优点：易实现线速路由 缺点：技术复杂，主要用于广域网
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交换机的交换技术
端口交换 端口间的通道由人工预先设定并固定下来，改变端口间的互联通道须由 人工配置—基于物理层，非真正意义的所谓“端口交换机”
帧交换 Cut-through(直通交换方式) 只检查数据包的包头（通常14字节）中目的地址，一确认即开始 传送(不 需要存储，延迟最小，无检错功能） Fragment Free（碎片隔离方式，Modified Cut-through） 传送时会检查是否有冲突（少于64字节的“残帧”）发生，若有则丢弃 该包——中等延迟，广泛应用于低档交换机。 Store and Forward (存储转发方式) 接收端口将传送来的整个数据包完整接收下来后存储在缓冲区中，然后 进行检错，只有完好的数据包才能得以向目的地址转发。应用最广泛。 优点：无错转发；支持不同速度端口间的转发，改善网络性能 缺点：延迟最大
VLAN这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但 目前主流应用还是在交换机之中。不过不是所有交换机 都具有此功能，只有三层以上交换机才具有此功能，这 一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。
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为什么要使用VLAN
增加了网络连接的灵活性 网络管理员对网络上工作站可以按业务功能，而不必
按地理位置分组。 控制网络上的广播风暴
端口密度——所有模块插槽均插满时的最大端口数
堆叠能力——堆叠的带宽和台数
VLAN数量——现在大多支持1000个以上的VLAN
MAC地址数量——交换机的地址存储表中最多可存储的 MAC地址数，通常几千到几万，越多则数据转发速度越 高
线速三层交换——具有和二层交换相同的交换速率
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VL来自百度文库N技术原理
影响网络运行速度的两大因素
争用冲突 ——以太网的性质所决定 影响：用户数量增加导致通信“变慢”
网络广播 ——TCP/IP协议的性质所决定 （如ARP通过广播从IP地址中解析 MAC地址） 影响：产生大量目标地址为广播地址的无用网络流量
解决方案
使用路由器分割成小网——组网成本太高 使用二层交换机划分VLAN——缩小冲突域，但不能抑制广播 使用三层交换机——缩小冲突域和广播域
7
交换机的主要技术指标
背板带宽——交换机背板总线或交换矩阵的总吞吐能力 （GB）
包转发率——以数据包为单位表示的交换能力（Mpps， 百万包/每秒，一般几十到几百)。各厂商公布的都是以64 字节定长包在设备上传输为测试标准。
端口类型——以太网/令牌环/FDDI/ATM等
端口速率——10/100/1000/10000Mbps
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交换机的功能
交换机的每个端口都具有桥接功能，可以互联一个LAN或 一台高性能计算机。所有端口由专用处理器进行控制，并 经过控制管理总线转发信息。中高档交换机可以用专门的 网管软件进行集中管理。
可将每个端口所互联的网络工作站分割为独立的LAN （VLAN）。
每个端口都与大带宽的背板连通，从而为每个端口提供专 用的带宽。
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交换机的概念
按照线缆段微化的思想，线缆段越多，可用带宽就越高。极限 情况是每一台计算机处在一个独立的缆段上。如果网络上有10 台计算机，需要一个10端口的网桥将它们连接起来，但实现这 样一个网桥不太现实，软件转发速度也跟不上。交换机将上述 多端口的网桥硬件整合，以达到更低的成本和更高的性能。
交换机内有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵，此背板 总线带宽通常是交换机每个端口带宽的几十倍。交换机的所有 端口都挂接在这条背板总线交换矩阵上，每个端口都有自己的 固定带宽，同时具有两个信道，在同一时刻既可发送数据，又 接收其他端口发送来的数据。
与共享带宽（一个时间只能为一对网络节点服务）、无目的地 进行数据发送（广播）的集线器不同，交换机可以在一个时间 内同时为所有的网络节点服务，并可以有目的地发送数据，所 以在带宽占用、减少阻塞、网络安全和全双工传输方面都是集 线器不可相比的。
广播域——同一VLAN，但未必是同一端口
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什么是VLAN
VLAN(Virtual Local Area Networks,虚拟局域网)
VLAN是一种将局域网（LAN）设备从逻辑上划分（注 意，不是从物理上划分）成一个个网段（或者说是更小 的局域网LAN），从而实现虚拟工作组（单元）的数据 交换技术。
12
为什么要使用VLAN
增加网络的安全性 人们在LAN上经常传送一些保密的、关键性的数据。保密 的数据应提供访问控制等安全手段。一个有效和容易实现 的方法是将网络分段成几个不同的广播组，网络管理员限 制了VLAN中用户的数量，禁止未经允许而访问VLAN中 的资源。交换端口可以基于应用类型和访问特权来进行分 组，被限制的应用程序和资源一般置于安全性VLAN中。