3-网络系统集成技术 (交换机工作原理及技术)

按网络类型分类


有线交换机和无线交换机 10/100Mbps自适应标准以太网交换机 1Gbps(千兆位)以太网交换机（模块化） 10Gbps(万兆位)以太网交换机（全光纤接口） ATM交换机（传输介质一般采用光纤，成本高， 通常用作ADSL和HFC的骨干节点，广泛用于电 信、邮政网的主干网段） FDDI交换机（全光纤接口，成本高）
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Quidway® S8500 万兆核心路由交换机

Quidway® S8500系列万 兆核心交换机是由华为 3Com公司自主开发的新 一代高性能万兆核心路由 交换机产品，可广泛应用 于电子政务网核心层、校 园网及教育城域网核心层、 园区网和企业网核心层以 及运营商IP城域网核心层、 汇聚层。
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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。 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。
第四层交换机 能够基于传输层中的TCP/UDP应用端口号决定传输，即根据端口主 机的应用需求来自主确定或动态限制端口的交换过程和数据流量，即 具有第四层智能应用交换需求
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第七层交换技术



亦称“第七层认知技术”，是目前最新的交换技术，可以 实现有效的数据流优化和智能负载均衡。 用户不仅能验证是否在发送正确的内容，而且还能打开网 络上传送的数据包（不用考虑IP地址或端口），并根据包 中的信息做出负载均衡决定。 如端口80，除了WEB传输流，还有许多类型的传输流 （如流媒体数据）通过此端口传输。第四层交换无法区分 这两种类型的数据，而第七层交换可以自由地完全打开传 输流的应用层/表示层，仔细分析其中的内容，根据应用 的类型而非仅仅根据IP和端口号做出更智能的负载均衡决 定，比如规定WEB传输流具有更高优先级。 目前还没有这类第七层的标准。
第三章 交换机工作原理和技术
网络系统集成技术 Networks System Integrating
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第三章 交换机工作原理和技术
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本章主要内容






3.1 交换机的概念 3.2 交换机的分类 3.3 交换机的连接 3.4 交换机的配置 3.5 交换机的交换技术 3.6 交换机的交换结构 3.7 交换机的技术指标 3.8 VLAN技术原理
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3.2 交换机的分类

交换机和集线器

不能“以貌取人”
TP-link TL-HP8MU HUB

桌面型交换机和模块化交换机

异在“按需定制”
D-Link DFE-916DX HUB
3Com Switchs
3Com SuperStack 3 4400 switch
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SFP模块
3.4 交换机的配置


本地配置（基本配置） 通过Console端口连接并配置 通常为RS-232串口，须使用配置专用连线直接连接至计算机的串 口，利用终端仿真程序（如Windows下的“超级终端”）进行本 地配置。思科交换机则通常采用RJ-45端口，须使用专门的 Console线（两端均为RJ-45接头的扁平线）。 远程配置 通过交换机的普通端口连接并配置 Telnet方式 Web浏览器方式


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按网管功能分类

非网管型交换机

不支持网络管理 可通过网络方式进行管理，包括交换机各端口的流量 控制、QoS和端口协议的配置等，以便使所有的网络 资源尽可能处于最佳状态 网管型交换机上都有一个“Console”控制端口(一般 为RS232串口型)以便进行基本配置，有的还支持基于 Web页面和Telnet远程登录网络等多种网络管理方式 支持SNMP（简单网络管理协议），并采用RMON (Remote Monitoring，远程监视）技术跟踪流量和会 话状态（允许用户查看每个交换端口上的流量），增 强了流量管理、监视与分析能力。
堆叠GBIC模块

堆叠GBIC模块用于实现交 换机之间的廉价千兆连接。 如图所示为适用于Cisco Catalyst 2950/3550的 GigaStack GBIC堆叠模块。 需要注意的是，GigaStack GBIC专门用于交换机之间 的千兆位堆叠，GigaStack GBIC之间的连接采用专门 的堆叠电缆。
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堆叠和级联的区别（续）




级联相对容易，但堆叠这种技术有级联不可达到的优势。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。这样，如 果你想对这几台交换机进行设置，只要连接到任何一台设备上，就可 看到堆叠中的其他交换机。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。 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。 堆叠和级联各有优点，在实际的方案设计中经常同时出现，可灵活应 用。
图1 1000Base-T GBIC模块
图2 1000Base-SX GBIC模块
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安装在GBIC插槽中的GBIC模块

GBIC模块安装 于千兆以太网 模块的GBIC插 槽中，用于提 供与其他交换 机和服务器的 千兆位连接。
安装在GBIC插槽中的GBIC模块
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按网络规模分类

企业级交换机 一般采用模块配置，属于第三层或第四层千兆位（或 以上）交换机，通常能支持500个信息点以上。 部门级交换机 一般为千兆位第三层交换机，固定配置或模块配置， 通常能支持300～500个信息点。 工作组级交换机 一般为固定配置，10/100Mbps自适应，通常支持的 信息点少于100个。
Cisco GigaStack GBIC堆叠模块和电缆
科大智能培训资料 201factor Pluggables）可 以简单的理解为GBIC的 升级版本。SFP模块（如 图所示）体积比GBIC模 块减少一半，可以在相同 面板上配置多出一倍以上 的端口数量。由于SFP模 块在功能上与GBIC基本 一致，因此，也被有些交 换机厂商称为小型化 GBIC（Mini-GBIC）。
参考阅读：/pub/article/c1084_a178357_p1.html
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Uplink端口
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GBIC端口模块

GBIC（GigaStack Gigabit Interface Converter） 是一个通用的、低成本的千兆位以太网堆叠模块， 可提供交换机间的高速连接，既可建立高密度端 口的堆叠，又可实现与服务器或千兆位主干的连 接，为快速以太网向千兆以太网的过渡，提供了 廉价的、高性能的选择方案。此外，借助于光纤， 还可实现与远程高速主干网络的连接。GBIC模块 分为两大类，一是普通级联使用的GBIC模块，二 是堆叠专用的GBIC模块。
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3.1 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。
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级联GBIC模块

级联使用的GBIC模块分为4种， 一是1000Base-T GBIC模块 （如图1所示），适用于超五 类或六类双绞线，最长传输距 离为100米；二是1000Base SX GBIC模块(如图2所示)， 适用于多模多纤，最长传输距 离为500米；三是1000 BaseLX GBIC模块，适用于单模光 纤,最长传输距离为10千米； 四是1000Base-ZX GBIC，适 用于长波单模光纤，最长传输 距离为70千米~100千米。
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堆叠和级联的区别




堆叠(Stack)和级联(Uplink)是多台交换机或 集线器连接在一起的两种方式。它们的主要 目的是增加端口密度。但它们实现的方法不同。 级联是通过集线器的某个端口与其它集线器相连的，如使用一 个集线器UPLINK口到另一个的普通端口；而堆叠是通过集线 器的背板连接起来的，它是一种建立在芯片级上的连接，如2 个24口交换机堆叠起来的效果就像是一个48口的交换机，优点 是不会产生瓶颈的问题。 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。而堆叠只有在自己厂 家的设备之间，且此设备必须具有堆叠功能才可实现。级联只 需单做一根双绞线(或其他媒介)，堆叠需要专用的堆叠模块和 堆叠线缆。 交换机的级联在理论上是没有级联个数限制的(注意：集线器级 联有个数限制，且10M和100M的要求不同)，而堆叠各个厂家 的设备会标明最大堆叠个数。