以太网交换机学习要点总结

以太网交换机学习要点总结

通过近来的基础知识学习，对以太网交换机的一些基本技术以及相关实现有了一定的了解，在本文中将通过两个大的部分：以太网技术基本知识和以太网交换机实现原理来对以太网交换机的理论知识进行总结。同时我们在第三部分简单总结了vxWorks操作系统的相关知识。

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2.一些知识要点

(1).自动协商：针对不同站点的工作速率以及单双工模式不同，通过自动协商，

可以让局域网设备自动配置运行方式，避免复杂的手工配置。

自动协商的实现：双绞线物理链路在空闲的时候以周期16ms发送脉冲，在周期内发送17-33个脉冲，组成协商编码通告自己的工作模式。

(2).以太网帧结构：

(1) 长度可变，Length/Type<1500表示该帧是802.3帧，这个值是帧的长度。

如果Length/Type>=1500则指示承载的上层协议类型。

(2) MAC地址高字节在前，字节内部则是低位在前。发出的第一个比特是0

是单播，否则为组播或广播（01，全1）。

(3).交换机的“学习”，维护一个CAM(Context Address Memory)数据结构。接收

到新的MAC地址时，建立新的地址项放入MAC表中。在多播情况下，MAC 表项的建立不是通过学习得到，而是通过CPU配置得到的。

(4).交换机的转发模式：存储转发、直通方式(Cut Through)、碎片隔离(Frag-Free)

(5).线速转发条件：背板总线速率>= 端口速率* 端口数

(6).多条性质相同的链路可以逻辑聚合成一条高速链路。静态配置，定义在

802.3ad标准中，LACP(Link Aggregation Control Protocol)协议。

链路聚合的条件：a).各分离的链路速率相同；b).各分离的链路必须是全双工链路；c).各分离的链路两端参数一致，比如流量控制；d).各分离的链路速率不能小于100M。

(7).C arrier Ethernet：IEEE802.3以太网+5项基本属性：标准化的业务、可扩展性、

可靠性、服务管理、服务质量。

(8).以太网QoS保证：802.1q标准在其帧中提供了3比特的优先级字段

TYPE(2) || VID(14)|PRI(3)|CFI(1)

(9).堆叠(Stack)和级联(Uplink)的概念

◆级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间，集线器之间，或

交换机与集线器之间完成。

◆级联只需单做一根双绞线(或其他媒介)

◆交换机的级联在理论上是级联设备不超过7台

◆堆叠只有在自己厂家的设备之间，且此设备必须具有堆叠功能才可实现。

◆堆叠需要专用的堆叠模块和堆叠线缆，而这些设备可能需要单独购买。

◆各个厂家的设备会标明最大堆叠个数。一般最大8级。

堆叠的优势：首先，多台交换机堆叠在一起，从逻辑上来说，它们属于同一个设

备。而级联的设备逻辑上是独立的，如果想要网管这些设备，必须依次连接到每个设备。

其次，多个设备级联会产生级联瓶颈。例如，两个百兆交换机通过一根双绞线级联，则它们的级联带宽是百兆。这样不同交换机之间的计算机要通讯，都只能通过这百兆带宽。而两个交换机通过堆叠连接在一起，堆叠线缆将能提供高于1G的背板带宽，极大地减低了瓶颈。

级联的优势：级联相对容易。级联还有一个堆叠达不到的目的，是增加连接距离。比如，一台计算机离交换机较远，超过了单根双绞线的最长距离100米，则可在中间再放置一台交换机，使计算机与此交换机相连。堆叠线缆最长也只有几米，所以堆叠时应予考虑。

(10).二层组播：IGMP：IPv4组播管理协议(G, Intf)IGMP协议运行在网络层，

而IGMP Snooping(侦听)运行在链路层

CGMP：(G, MAC)

GMRP(General Multicast Register Protocol)

IP组播地址到Ethernet组播地址的映射:

(11).交换机是隔离冲突域，但无法隔离广播域。VLAN可以隔离广播域，路由

器也是隔离广播域。

(12).以太帧的转发流程：

一个以太帧的转发流程如下所示：

a)过程1的处理：接收到一个以太帧后要判断接收端口是否处于转发状态

（Forwarding）,目的端口是否处于转发状态，目的端口是否与源端口不

相同，否则丢弃帧。

b)过程2的处理：判断目的MAC地址是否被目的端口禁止转发。过滤库中

存放着禁止或允许哪些MAC地址（包括组MAC地址）在哪些端口转发

的信息。

c)过程3的处理：根据这个帧的优先级设置放置到不同的输出队列中，如

果队列溢出则丢弃。

d)过程4的处理：根据队列调度算法（如WRR,WRED算法）处理队列中

的帧。

e)过程5的处理：根据用户的优先级映射规则设置以太帧的优先级标志位。

f)过程6的处理：重新计算FCS校验并且发送。

3.虚拟局域网VLAN

(1) 虚拟局域网VLAN：虚拟逻辑的概念

目的：抑制广播……

划分方式：基于端口、基于MAC地址、基于第三层协议、基于组播组、基于IP地址映射、基于策略。

1)基于端口的可以通过配置的形式明确指定端口所属的VLAN

2)基于MAC地址的指定MAC地址所属的VLAN。

(2) 跨交换机的VLAN：这里指终端分别连接不同的交换机，但各终端属于同一

个VLAN的情况。

实现：在802.1Q帧格式中的802.1Q Tag字段，其中有一个虚拟局域网标识号VID来区分正确的VLAN。交换机的端口和链路则按照是否识别包含VID 的帧分类。

VLAN链路的类型：

Access Link Access模式的端口只能属于一个VLAN，VLAN内所有端口都是untagged的。

Trunk Link Trunk模式的端口可以属于多个VLAN，并且以tagged的方式属