交换机工作原理教学课件
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交换机的工作原理及其配置PPT课件
2. PC超级终端程序 3. PC Com口的配置:
波特率 9600,数据位 8,奇偶校验 no,停 止位 1,流量控制 no
超级终端管理模式
2、选择“COM1”连接接口，然后按“确定” 按钮 。
超级终端管理模式
3、在COM1属性对话框中点击“还原为默认 值”。
使用超级终端的注意事项
为了把我们配置的内容记录下来，我 们要进行如下配置：
址的学习过程； 5、 熟悉掌握测试方法。
本章学习内容
• 交换机的几种管理模式 • 交换机的基本配置
课程议题
3.1 交换机的几种管理方式
交换机的管理方式
• 带外管理 通过带外对交换机进行管理(PC 与交 换机直接相连)，使用超级终端管理
• 带内管理 通过Telnet 对交换机进行远程管理 通过Web 对交换机进行远程管理 通过SNMP 工作站对交换机进行远程 管理
在超级终端中选择“传送”菜单-“捕获文字” --“浏览”选择后缀名为 txt文件的保存位置--“启动”。
这样我们就可以把我们配置的内容记 录下来了。
TELNET管理交换机
在主机DOS命令行下输入： telnet ip address（交换机管理IP）
TELNET管理交换机续
输入telnet密码和特权密码即可进入到交 换机的配置界面
• 配置超级终端 为连接命名 选择合适的COM口 配置正确的参数
3.1.1超级终端管理模式
• 利用计算机的操作系统自带的超级终端 来进行管理 ； 方法： 1、“开始”--“程序”--“附件”-“通讯”--“超级终端”打开超级终端 对话框，并输入连接的名称。
超级终端管理模式
1. PC机Com口－配置线－交换机 Console口（配置线：DB9-to-DB9 ）
波特率 9600,数据位 8,奇偶校验 no,停 止位 1,流量控制 no
超级终端管理模式
2、选择“COM1”连接接口，然后按“确定” 按钮 。
超级终端管理模式
3、在COM1属性对话框中点击“还原为默认 值”。
使用超级终端的注意事项
为了把我们配置的内容记录下来，我 们要进行如下配置：
址的学习过程； 5、 熟悉掌握测试方法。
本章学习内容
• 交换机的几种管理模式 • 交换机的基本配置
课程议题
3.1 交换机的几种管理方式
交换机的管理方式
• 带外管理 通过带外对交换机进行管理(PC 与交 换机直接相连)，使用超级终端管理
• 带内管理 通过Telnet 对交换机进行远程管理 通过Web 对交换机进行远程管理 通过SNMP 工作站对交换机进行远程 管理
在超级终端中选择“传送”菜单-“捕获文字” --“浏览”选择后缀名为 txt文件的保存位置--“启动”。
这样我们就可以把我们配置的内容记 录下来了。
TELNET管理交换机
在主机DOS命令行下输入： telnet ip address（交换机管理IP）
TELNET管理交换机续
输入telnet密码和特权密码即可进入到交 换机的配置界面
• 配置超级终端 为连接命名 选择合适的COM口 配置正确的参数
3.1.1超级终端管理模式
• 利用计算机的操作系统自带的超级终端 来进行管理 ； 方法： 1、“开始”--“程序”--“附件”-“通讯”--“超级终端”打开超级终端 对话框，并输入连接的名称。
超级终端管理模式
1. PC机Com口－配置线－交换机 Console口（配置线：DB9-to-DB9 ）
《交换机工作原理》课件
详细描述
不同的应用场景需要不同数量和类型的端口配置。例如，大型数据中心可能需要大量的高速端口来支 持大规模的数据交换，而一般的办公室环境可能只需要少量的低速端口。
交换机的冗余设计
总结词
交换机的冗余设计是指交换机内部硬件 组件的备份和冗余，以确保交换机在部 分组件故障时仍能正常运行。
VS
详细描述
冗余设计可以提高交换机的稳定性和可靠 性。例如，某些高端交换机可能配备有电 源冗余、风扇冗余、控制引擎冗余等设计 ，以保障设备的持续运行。
02
交换机的工作原理
交换机的基本工作原理
交换机是一种基于MAC地址识别和完成数据交换的设备，它能够根据数据帧中的MAC地址，将数据从 一个端口转发到另一个端口。
交换机内部通常包含一个或多个交换芯片，这些芯片负责高速交换数据，确保数据能够快速地在交换机 内部传输。
交换机的转发方式通常采用存储转发或直通转发，其中存储转发方式能够检测数据帧中的错误，提高数 据传输的可靠性。
交换机的分类
总结词
交换机的分类
详细描述
根据不同的分类标准，交换机可以分为多种类型。按工作层次可分为二层交换机、三层交换机和多层交换机；按 传输速率可分为快速以太网交换机、千兆以太网交换机和万兆以太网交换机；按可管理性可分为可网管交换机和 非网管交换机；按端口类型可分为固定配置交换机和模块化交换机。
区的网络覆盖。
交换机支持多种协议和技术，如 VLAN、STP等，能够实现跨建 筑物的数据传输和网络安全控制
。
园区网中的交换机具备高带宽和 低延迟的特点，满足园区内各个
应用的需求。
数据中心中的应用
数据中心中，交换机主要用于 连接服务器和存储设备，提供 高速、可靠的数据传输服务。
不同的应用场景需要不同数量和类型的端口配置。例如，大型数据中心可能需要大量的高速端口来支 持大规模的数据交换，而一般的办公室环境可能只需要少量的低速端口。
交换机的冗余设计
总结词
交换机的冗余设计是指交换机内部硬件 组件的备份和冗余，以确保交换机在部 分组件故障时仍能正常运行。
VS
详细描述
冗余设计可以提高交换机的稳定性和可靠 性。例如，某些高端交换机可能配备有电 源冗余、风扇冗余、控制引擎冗余等设计 ，以保障设备的持续运行。
02
交换机的工作原理
交换机的基本工作原理
交换机是一种基于MAC地址识别和完成数据交换的设备，它能够根据数据帧中的MAC地址，将数据从 一个端口转发到另一个端口。
交换机内部通常包含一个或多个交换芯片，这些芯片负责高速交换数据，确保数据能够快速地在交换机 内部传输。
交换机的转发方式通常采用存储转发或直通转发，其中存储转发方式能够检测数据帧中的错误，提高数 据传输的可靠性。
交换机的分类
总结词
交换机的分类
详细描述
根据不同的分类标准，交换机可以分为多种类型。按工作层次可分为二层交换机、三层交换机和多层交换机；按 传输速率可分为快速以太网交换机、千兆以太网交换机和万兆以太网交换机；按可管理性可分为可网管交换机和 非网管交换机；按端口类型可分为固定配置交换机和模块化交换机。
区的网络覆盖。
交换机支持多种协议和技术，如 VLAN、STP等，能够实现跨建 筑物的数据传输和网络安全控制
。
园区网中的交换机具备高带宽和 低延迟的特点，满足园区内各个
应用的需求。
数据中心中的应用
数据中心中，交换机主要用于 连接服务器和存储设备，提供 高速、可靠的数据传输服务。
《交换机基本原理》课件
配置交换机
深入了解如何配置交换机以满足特定网络需求。
交换机的安全控制
了解如何保护交换机免受安全威胁。
交换机的应用
1 局域网互连
探索交换机在不同局域网之间提供连接的作用。
2 交换机在大规模网络中的应用
了解交换机在大型网络中扮演的关键角色。
3 可靠性和容错能力
探究交换机在确保网络可靠性和容错能力方面的重要作用。
总结
交换机的作用与优点
归纳交换机在网络中的关键作用和优点。
未来展望和趋势
展望交换机技术的未来发展和趋势。
潜在的问题和解决方法
讨论可能出现的问题并提供解决方法。
2 MAC地址表
探索交换机如何使用MAC 地址表进行数据转发。
3 排队与转发
了解交换机如何进行数据 排队和转发，以确保有效 的网络通信。
交换机的端口
作用
了解交换机端口在网络中的重 要作用。
分类和类型
探索交换机端口的不同分类和 类型。
端口速率
了解交换机端口的速率和带宽 特性。
交换机的工作模式
1
基于VLAN的交换机
2
探索基于VLAN的交换机的工作方式
探讨联通性交换机在多个网络之间提供 通信的重要性。
透明模式
了解透明模式交换机的工作原理和应用 场景。
堆栈式交换机
了解堆栈式交换机如何提供更高的扩展 性和性能。
交换机的配置与管理
维护交换机
探索如何维护并确保交换机的正常运行。
管理交换机端口
了解如何管理和配置交换机的端口以满足网络需求。
《交换机基本原理》PPT 课件
欢迎来到《交换机基本原理》的PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨交换 机的工作原理、端口分类、工作模式、配置与管理，以及交换机的应用。
交换机的工作原理及其配置PPT课件
第28页/共32页
显示硬件版本及模块信息
Switch#show version devices
Device Slots Description
---------- ------- -----------------
1
3 S2126G
2
3 S2126G
Switch#sh version slots
Device Slot Ports Max Ports Module
查看MAC地址表记录的生存时间
S2126G#show mac-address-table aging-time
第17页/共32页
交换机接口的双工模式
点对点
点对多点
半双工 1.接口只能同时发送或者接收数据 2.接口按照CSMA/CD的工作机制 3.接口点对点连接或点对多点连接 全双工 1.接口能够同时发送接收数据 2.任何时刻发送数据不会产生冲突 3.接口点对点连接
交换机工作原
理
MAC 地址表
F0/1: 0260.8c01.1111
F0/2: 0260.8c01.2222
F0/3: 0260.8c01.3333 F0/4: 0260.8c01.4444
F0/1
F0/3
B
0260.8c01.3333
C
0260.8c01.2222
F0/2
F0/4
D
0260.8c01.4444
------- ---- ------ ---------- -------------------------------
1 0 24 24
S2126G_Static_Module
1 10 1
M2131-Stack_Module
显示硬件版本及模块信息
Switch#show version devices
Device Slots Description
---------- ------- -----------------
1
3 S2126G
2
3 S2126G
Switch#sh version slots
Device Slot Ports Max Ports Module
查看MAC地址表记录的生存时间
S2126G#show mac-address-table aging-time
第17页/共32页
交换机接口的双工模式
点对点
点对多点
半双工 1.接口只能同时发送或者接收数据 2.接口按照CSMA/CD的工作机制 3.接口点对点连接或点对多点连接 全双工 1.接口能够同时发送接收数据 2.任何时刻发送数据不会产生冲突 3.接口点对点连接
交换机工作原
理
MAC 地址表
F0/1: 0260.8c01.1111
F0/2: 0260.8c01.2222
F0/3: 0260.8c01.3333 F0/4: 0260.8c01.4444
F0/1
F0/3
B
0260.8c01.3333
C
0260.8c01.2222
F0/2
F0/4
D
0260.8c01.4444
------- ---- ------ ---------- -------------------------------
1 0 24 24
S2126G_Static_Module
1 10 1
M2131-Stack_Module
《交换机基础知识》课件
交换机安全与防护
交换机安全威胁
非法访问和恶意攻击
01
未经授权的访问和恶意攻击是交换机面临的主要安全威胁，可
能导致数据泄露、网络瘫痪等严重后果。
病毒感染和传播
02
交换机如果感染病毒，可能会成为病毒传播的源头，影响整个
网络的正常运行。
拒绝服务攻击
03
通过大量无效的网络流量或请求，导致交换机资源耗尽，无法
MAC地址表大小
交换机能够学习的MAC地址数量，影响交 换机的转发能力。
03
交换机的应用场景
企业网络中的应用
企业网络中，交换机主要用于连接各 个部门和分支机构，实现内部数据的 高速传输和共享。
企业网络中的交换机通常具备较高的 端口密度和扩展性，以满足大规模网 络连接需求。
交换机能够提供多种安全特性，如访 问控制列表（ACL）、端口安全等， 保障企业网络安全。
02
交换机的工作原理
交换机转发原理
交换机根据目的MAC地址进行数据帧的转发。
交换机通过学习源MAC地址与端口映射关系，建立MAC地址表，实现快速转发。
当收到数据帧时，交换机查找MAC地址表，确定目的端口，并将数据帧转发到对应 端口。
交换机的交换方式
01
02
03
直通式交换
数据帧头部的信息被直接 传输到目的端口，不经过 CPU处理。
存储转发式交换
数据帧先存储在缓冲区， 然后根据MAC地址表进行 转发。
碎片隔离式交换
数据帧长度达到一定值后 才会转发，以减少冲突和 丢包。
交换机的性能指标
吞吐量
交换机每秒传输的数据量，Hale Waihona Puke 常以Mbps为 单位。背板带宽
交换机内部总线的数据传输能力，决定了交 换机的数据处理能力。
交换机安全威胁
非法访问和恶意攻击
01
未经授权的访问和恶意攻击是交换机面临的主要安全威胁，可
能导致数据泄露、网络瘫痪等严重后果。
病毒感染和传播
02
交换机如果感染病毒，可能会成为病毒传播的源头，影响整个
网络的正常运行。
拒绝服务攻击
03
通过大量无效的网络流量或请求，导致交换机资源耗尽，无法
MAC地址表大小
交换机能够学习的MAC地址数量，影响交 换机的转发能力。
03
交换机的应用场景
企业网络中的应用
企业网络中，交换机主要用于连接各 个部门和分支机构，实现内部数据的 高速传输和共享。
企业网络中的交换机通常具备较高的 端口密度和扩展性，以满足大规模网 络连接需求。
交换机能够提供多种安全特性，如访 问控制列表（ACL）、端口安全等， 保障企业网络安全。
02
交换机的工作原理
交换机转发原理
交换机根据目的MAC地址进行数据帧的转发。
交换机通过学习源MAC地址与端口映射关系，建立MAC地址表，实现快速转发。
当收到数据帧时，交换机查找MAC地址表，确定目的端口，并将数据帧转发到对应 端口。
交换机的交换方式
01
02
03
直通式交换
数据帧头部的信息被直接 传输到目的端口，不经过 CPU处理。
存储转发式交换
数据帧先存储在缓冲区， 然后根据MAC地址表进行 转发。
碎片隔离式交换
数据帧长度达到一定值后 才会转发，以减少冲突和 丢包。
交换机的性能指标
吞吐量
交换机每秒传输的数据量，Hale Waihona Puke 常以Mbps为 单位。背板带宽
交换机内部总线的数据传输能力，决定了交 换机的数据处理能力。
交换机工作原理ppt课件
所在端口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的端口
• 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12－5
AA 端口3
A
端口1
端口2
data
BB 端口3
B 端口d1adtaata 端口2
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－6
data 在这个过程中33，交换机的 MAC地址表中没有需要的条 目，交换机通过广播的方式， 转发了数据帧
端口3 端口1
BB
dBata 端口2
在这个过程中，交换机的 MAC地址表中已经学到了需 要的条目，交换机通过单播的 方式，转发了数据帧
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－11
交换机最终的MAC地址表 MAC地址
11
44
A
22
33
MAC地址
11 44 22 33
端口号
3 2 3 1
端口号
1 3 2 3
• 主机33，接收到数据帧 • 主机44，丢弃数据帧
data
44
交换机数据转发原理12－7
端口1
AA
BB
这时，主端机口434要给主机1端1发口3送一个数据
A
帧： 目标端地口2址：11
源地址： 44
B
端口1
端口2
data
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－8
MAC地址
端口号
11
3
B
44
2
• 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
• 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12－5
AA 端口3
A
端口1
端口2
data
BB 端口3
B 端口d1adtaata 端口2
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－6
data 在这个过程中33，交换机的 MAC地址表中没有需要的条 目，交换机通过广播的方式， 转发了数据帧
端口3 端口1
BB
dBata 端口2
在这个过程中，交换机的 MAC地址表中已经学到了需 要的条目，交换机通过单播的 方式，转发了数据帧
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－11
交换机最终的MAC地址表 MAC地址
11
44
A
22
33
MAC地址
11 44 22 33
端口号
3 2 3 1
端口号
1 3 2 3
• 主机33，接收到数据帧 • 主机44，丢弃数据帧
data
44
交换机数据转发原理12－7
端口1
AA
BB
这时，主端机口434要给主机1端1发口3送一个数据
A
帧： 目标端地口2址：11
源地址： 44
B
端口1
端口2
data
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－8
MAC地址
端口号
11
3
B
44
2
• 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
《交换机原理》课件
《交换机原理》PPT课件
打开通往网络世界的大门！本课件将带你深入了解交换机的原理、功能和应 用。
交换机的定义和作用
介绍交换机的定义、基本作用以及在计算机网络中的重要性，是现代网络通信的核心设备之一。
交换机的分类
传统交换机
介绍传统交换机的工作原理 和应用场景，包括广播交换 机和存储转发交换机。
多层交换机
价格昂贵，维护困难
交换机的管理和配置
讲解交换机管理和配置的方法，包括基本配置、远程管理和安全设置等内容。
3 转发
详细描述交换机如何根据 目的MAC地址将数据包转 发到正确的端口上。
交换机的端口类型
以太网端口
介绍常见的RJ-45以太网端口，用 于连接计算机和其他网络设备。
光纤端口
USB端口
解释光纤端口的工作原理和优点， 用于高速长距离数据传输。
讨论交换机上的USB接口，可用 于连接USB存储设备和其他外部 设备。
讲解多层交换机的优点和功 能，如VLAN隔离、ACL过滤 与QoS限流等功能。
光纤交换机
介绍光纤交换机的特点和应 用，源自括光纤接口类型、光 纤距离和光纤模块类型等。
交换机的基本功能
1 学习
解释交换机如何学习和维 护MAC地址表，实现数据 包的转发。
2 过滤
说明交换机如何过滤和限 制流量，提高网络的安全 性和性能。
根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的输出端口。
3
3. 数据包转发
将数据包转发到正确的输出端口上，实现网络通信。
常见交换机的优缺点比较
交换机类型 传统交换机 多层交换机
光纤交换机
优点 成本低，适用于小型网络 支持VLAN和QoS，具有高级功 能 高速传输，远距离通信
打开通往网络世界的大门！本课件将带你深入了解交换机的原理、功能和应 用。
交换机的定义和作用
介绍交换机的定义、基本作用以及在计算机网络中的重要性，是现代网络通信的核心设备之一。
交换机的分类
传统交换机
介绍传统交换机的工作原理 和应用场景，包括广播交换 机和存储转发交换机。
多层交换机
价格昂贵，维护困难
交换机的管理和配置
讲解交换机管理和配置的方法，包括基本配置、远程管理和安全设置等内容。
3 转发
详细描述交换机如何根据 目的MAC地址将数据包转 发到正确的端口上。
交换机的端口类型
以太网端口
介绍常见的RJ-45以太网端口，用 于连接计算机和其他网络设备。
光纤端口
USB端口
解释光纤端口的工作原理和优点， 用于高速长距离数据传输。
讨论交换机上的USB接口，可用 于连接USB存储设备和其他外部 设备。
讲解多层交换机的优点和功 能，如VLAN隔离、ACL过滤 与QoS限流等功能。
光纤交换机
介绍光纤交换机的特点和应 用，源自括光纤接口类型、光 纤距离和光纤模块类型等。
交换机的基本功能
1 学习
解释交换机如何学习和维 护MAC地址表，实现数据 包的转发。
2 过滤
说明交换机如何过滤和限 制流量，提高网络的安全 性和性能。
根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的输出端口。
3
3. 数据包转发
将数据包转发到正确的输出端口上，实现网络通信。
常见交换机的优缺点比较
交换机类型 传统交换机 多层交换机
光纤交换机
优点 成本低，适用于小型网络 支持VLAN和QoS，具有高级功 能 高速传输，远距离通信
《第六章交换机》课件
2 网桥与交换机的区别
网桥是根据MAC地址进行 数据包的转发，而交换机 在此基础上增加了学习、 转发和过滤等功能，提高 了网络的性能和灵活性。
3 学习、转发和过滤
交换机通过学习源MAC地 址和端口的对应关系，来 建立转发表；然后根据转 发表转发数据包到目标设 备，并可以通过过滤功能 对数据包进行控制。
交换机的工作原理
1
端口的状态
交换机的端口可以处于不同的状态，包括禁用、阻塞、学习、转发和监听等。每个状态对应 不同的数据包处理逻辑。
2
转发表
交换机通过转发表来记录目的MAC地址与对应端口的映射关系。转发表的建立是通过学习数 据包并提取MAC地址信息实现的。
3
交换机的转发过程
当收到数据包时，交换机首先查找转发表，确定目的MAC地址对应的端口；然后将数据包转 发到目标端口，并更新转发表中的相关信息。
交换机分类
根据工作原理和功能特点，交换机可以分为传统交换机、三层交换机、堆叠交换机、协议独 立交换机等多种类型。
交换机的优缺点
交换机的优点包括提高网络传输效率、增加网络容量、提供灵活的配置和管理等；缺点包括 价格较高、配置复杂等。
交换机的基本原理
1 MAC地址
MAC地址是唯一标识网络 设备的硬件地址。交换机 通过MAC地址表来识别不 同设备，并根据表中的信 息进行数据包的转发。
交换机的功能特性
交换机的端口类型
• 电口：用于连接到计算 机、服务器等设备。
• 光口：用于连接到长距 离的光纤网络。
• 电口与光口可互相转换。
交换机的VLAN技术
• VLAN是一种虚拟局域网 技术，将一个物理网络 划分为多个逻辑上的虚 拟局域网，实现隔离与
交换机工作原理教学课件
交换机工作原理
教材内容
1．交换机的基本功能 ▪ 地址学习（Address learning）交换机可以记住在一个接口上所收到的每个数据帧的
源MAC地址，并存储到MAC地址表中 ▪ 转发/过滤决定（Forward/filter decisons）当交换机某个接口上收到数据帧，就会
查看目的MAC，并检查MAC地址表，从指定的端口转发数据帧，如果为广播帧或未知端 口的MAC目的地址，则所有端口发送。
Fa0/1:0260.8c01.1111 Fa3/1: 260.8c01.4444
Fa0/1:0260.8c01.1111 Fa3/1: 260.8c01.4444
Fa0/1: 260.8c01.1111 Fa3/1: 260.8c01.4444
接收/ 接收/ 接受/ —
丢弃 丢弃 回应
接收/回应 —
➢ 二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信 息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记 录在自己内部的一个地址表中。
交换机功能
▪ 地址学习 ▪ 转发 ▪ 泛洪
▪ 刷新 ▪ 过滤
MAC地址表
MAC Address Table
A 0260.8c01.1111
C 0260.8c01.3333
任务 名称
传输 方向 轮次
交换机处 理动作
MAC地址 表条目
计算机处 理动作
A
B
C
D
用户A到用户D 第一轮
学习-泛洪
用户A 向用户 D发送 单播数 据帧
用户D到用户A 第一轮
用户A到用户D 第二轮
学习-转发/过滤 刷新-转发/过滤
用户D到用户A 第二轮
刷新-转发/过滤
教材内容
1．交换机的基本功能 ▪ 地址学习（Address learning）交换机可以记住在一个接口上所收到的每个数据帧的
源MAC地址，并存储到MAC地址表中 ▪ 转发/过滤决定（Forward/filter decisons）当交换机某个接口上收到数据帧，就会
查看目的MAC，并检查MAC地址表，从指定的端口转发数据帧，如果为广播帧或未知端 口的MAC目的地址，则所有端口发送。
Fa0/1:0260.8c01.1111 Fa3/1: 260.8c01.4444
Fa0/1:0260.8c01.1111 Fa3/1: 260.8c01.4444
Fa0/1: 260.8c01.1111 Fa3/1: 260.8c01.4444
接收/ 接收/ 接受/ —
丢弃 丢弃 回应
接收/回应 —
➢ 二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信 息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记 录在自己内部的一个地址表中。
交换机功能
▪ 地址学习 ▪ 转发 ▪ 泛洪
▪ 刷新 ▪ 过滤
MAC地址表
MAC Address Table
A 0260.8c01.1111
C 0260.8c01.3333
任务 名称
传输 方向 轮次
交换机处 理动作
MAC地址 表条目
计算机处 理动作
A
B
C
D
用户A到用户D 第一轮
学习-泛洪
用户A 向用户 D发送 单播数 据帧
用户D到用户A 第一轮
用户A到用户D 第二轮
学习-转发/过滤 刷新-转发/过滤
用户D到用户A 第二轮
刷新-转发/过滤
交换机工作原理课件
CHAPTER 06
交换机的发展趋势和未来展望
交换机技术的发展趋势
高速化
智能化
随着网络带宽的不断增长，交换机端口速 率也在不断升级，从千兆向万兆发展，以 满足高速数据传输的需求。
交换机技术正朝着智能化方向发展，具备 更高级的安全功能、流量控制和自动化管 理特性，提高网络管理的效率和可靠性。
虚拟化
交换机的发展历程可以追溯到20世纪60年代，当时出现了基于电路交换的电话交换机。随着计算机技 术和通信技术的发展，分组交换技术逐渐兴起，并应用于数据通信领域。进入21世纪，交换机技术不 断发展，出现了更加智能、高效、可靠和安全的交换机设备。
CHAPTER 02
交换机的工作原理
交换机的基本工作原理
机的核心参数之一。
包转发率
交换机包转发率是指交换机每秒钟 能够转发的数据包的数量，是衡量 交换机性能的重要指标之一。
延迟
交换机延迟是指从发送方发送数据 到接收方接收数据所需的总时间， 包括传输延迟、处理延迟和缓冲区 排队延迟等。
CHAPTER 03
交换机的硬件结构
交换机的物理结构
01
02
03
交换机外观
园区网中的Leabharlann 换机还需要支持多种协议和管理功能，以便于网络的统一管理和维护。
数据中心中的应用
数据中心中，交换机主要用于连接服 务器和存储设备，提供高速、稳定的 数据传输通道。
数据中心中的交换机还需要具备虚拟 化和自动化的功能，以简化网络管理 和提高资源利用率。
数据中心中的交换机需要具备高性能 和低延迟的特点，以满足高负载和高 流量的需求。
CHAPTER 04
交换机的软件系统
交换机的操作系统
三层交换机基本原理详解课件PPT
流处理属性表
未 知 流
策略/管理服务器 广播包和无法
路由的包
三层交换机功能模型
ETH0:10.110.0.254/24
ETH2:10.110.2.254/24
ETH1:10.110.1.254/24
10.110.0.113/24 G:10.110.0.254
10.110.1.69/24 10.110.1.88/24 G:10.110.1.254 G:10.110.1.254
VLAN 100
VLAN 200
VLAN 300
二层交换机上和路由器上配置他们之间相连的端口使用VLAN Trunking，使多个VLAN共享同一条物理连接到路由。
交换和路由的集成
VLAN 100
VLAN 200
VLAN 100
VLAN 200
VLAN 300
VLAN 300
二层交换机上和路由器在功能上的集成构成了三层交换机，三层 交换机在功能上实现了VLAN的划分、VLAN内部的二层交换和 VLAN间路由的功能。
基于流交换的三层交换技术
3
3
3
3
2
2
2
2
1
1
1
1
不在三层处理所有报文的的方法称之为流交换（FS）。 第一个报文 后续报文
三层交换机转发流程
以太 二层交换 网包 模块
以太 MAC表 网包 VLAN表
三层路由 模块
路由表 广 播 包
包转发
多层 流分类
流分类 规则表
交
换
多层流处理
网
（接入带宽约束/优先级） 包转发
不同VLAN之间的流量不能直接跨越VLAN的边界，需要使用路由， 通过路由将报文从一个VLAN转发到另外一个VLAN。
《交换机的基本原理》课件
转发延迟
交换机的转发延迟指的是数据包从交换机的一个端口 到另一个端口所需的时间。
带宽利用率
交换机的带宽利用率指的是交换机实际使用的带宽与
可靠性
交换机的可靠性是指交换机在工作过程中的稳定性和
交换机的配置与管理
1
虚拟局域网配置
2
通过对交换机进行VLAN（虚拟局域网）配置，
可以将同一设备上的不同端口划分到不同的
交换机的应用实例
1 局域网内的交换机
2 广域网内的交换机
交换机是构建局域网的重要设备，能够实现快速、 可靠的内部通信。
通过连接不同地域的网络，交换机可以实现资源 共享、通信等功能，满足企业应用的需求。
3 数据中心内的交换机
4 无线接入网络中的交换机
在大型数据中心中，交换机扮演着数据交换和通 信的重要角色，同时需要满足高性能、可靠性等 诸多要求。
交换机的工作原理
转发流程
交换机通过查找表对数 据包进行处理和转发。
查找表
交换机通过查找表确定 数据包应该转发的端口。
决策过程
交换机在对查找表进行 匹配时会进行决策过程， 根据不同的情况作出不 同的判断。
转发速度
交换机的转发速度是影 响网络性能的重要指标。
交换机的性能指标
吞吐量
交换机的吞吐量指的是单位时间内可处理的数据量。 它是衡量交换机性能的一项重要指标。
无线接入网络越来越普及，交换机作为构建无线 网络的核心设备，能够提供无线信号的传输、接 收、转发等功能。
交换机的发展趋势
软件定义网络 技术
SDN实现了网络设备的 可编程化，以加快网络 应用部署、网络管理等。
虚拟化技术
交换机虚拟化技术可以 将多个交换机虚拟成一 个独立的逻辑交换机， 从而提高网络的利用率 和可靠性。
交换机原理课件
– 完成两个用户之间数字信息（如打电话话双方 的数字话音）的交换。
– 既要完成时隙的交换，还要完成空分交换。
数字交换原理
思考题：下面两条话路分别完成了哪些交换呢？
1
2
输入线
3 4
TS1 TS2
TS2
数字交换网络
TS3
1
2
3 输出线
4
程控交换机结构
程控交换机结构
程控交换机硬件结构表
用户模块
交换机与用户话机之间的接口
• 网络架构： •架构开放，网元间采用标准的协议接口 •支持固定移动多种方式的统一接入
• 漫游及QoS控制能力： •具有漫游和QOS控制能力
• 标准化程度： •设备及业务标准化程度较高，互通较好
IMS进一步实现了控制与业务的分离，实现了固定移动的统一控制，IMS是传统网络演进的更高阶段
IMS是下一代网络的理想架构
西安地调
渭南变
罗敷变
高明变
祯州变
桥陵变
西庄变
韩城一厂
韩城二厂
蒲城电厂
新力电厂
秦岭电厂
渭南化工厂
群生电厂
北郊变
草滩变
上苑变
南郊变
河寨变
长乐变
东郊变
聂刘变
代王变
户县变
安康地调
商洛地调
柞水变 张村变 鹿城变
西郊热电厂 户县一厂
灞桥热电厂
户县二厂
金州变
安康水电厂 喜河水电厂
石泉水电厂 岚河水电厂 蜀河水电厂
标准和技术成熟，技术 提出已经有十年的时间， 标准规范成熟完善； 应用广泛，国内外运营 商大规模建网，基于IMS 的统一通信蓬勃发展。
31
IMS在网络演进中的位置
– 既要完成时隙的交换，还要完成空分交换。
数字交换原理
思考题：下面两条话路分别完成了哪些交换呢？
1
2
输入线
3 4
TS1 TS2
TS2
数字交换网络
TS3
1
2
3 输出线
4
程控交换机结构
程控交换机结构
程控交换机硬件结构表
用户模块
交换机与用户话机之间的接口
• 网络架构： •架构开放，网元间采用标准的协议接口 •支持固定移动多种方式的统一接入
• 漫游及QoS控制能力： •具有漫游和QOS控制能力
• 标准化程度： •设备及业务标准化程度较高，互通较好
IMS进一步实现了控制与业务的分离，实现了固定移动的统一控制，IMS是传统网络演进的更高阶段
IMS是下一代网络的理想架构
西安地调
渭南变
罗敷变
高明变
祯州变
桥陵变
西庄变
韩城一厂
韩城二厂
蒲城电厂
新力电厂
秦岭电厂
渭南化工厂
群生电厂
北郊变
草滩变
上苑变
南郊变
河寨变
长乐变
东郊变
聂刘变
代王变
户县变
安康地调
商洛地调
柞水变 张村变 鹿城变
西郊热电厂 户县一厂
灞桥热电厂
户县二厂
金州变
安康水电厂 喜河水电厂
石泉水电厂 岚河水电厂 蜀河水电厂
标准和技术成熟，技术 提出已经有十年的时间， 标准规范成熟完善； 应用广泛，国内外运营 商大规模建网，基于IMS 的统一通信蓬勃发展。
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IMS在网络演进中的位置
交换机基本概念与配置ppt课件
• 初始化flash，加载文件
switch: dir flash:
• 查看flash中的配置命令文件名
switch: rename flash:config.text flash:config.old
• 重命名配置命令文件
switch: boot
• 重启交换机
22
4 配置命令
保存交换机配置命令
SW1# copy running-config tftp:
26
谢谢
27
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
16
3 交换机安全
端口安全性措施
在所有交换机端口上实施安全措施：
在端口上指定一组允许的有效MAC地址 只允许一个MAC地址访问端口 指定端口在检测到未经授权的MAC地址时自动关闭
17
3 交换机安全
端口安全性措施
安全MAC地址有以下类型：
静态安全MAC地址 动态安全MAC地址 粘滞安全MAC地址
18
8
2 交换机帧转发模式
存储转发
存储转发Store and forward 完整地收到帧并检查无错后才转发
Frame
Frame
Frame
交换机将帧向目的端口转发之前要先收到完整的帧并进行CRC校验、确定目的地址。交换机将整个帧存 储在内存缓冲区中，直到它获得有效资源才将其发往目的地。好处是能够抛弃小于64字节的帧以及其他任 何受损的帧，这样可以节约带宽。缺点是延迟较大且不固定，因为它在转发之前要收到并处理完整的帧。
1 交换机工作原理 2 交换机帧转发模式 3 交换机安全 4 交换机的功能
– 地址学习 – 转发和过滤数据帧 – 环路避免
2
switch: dir flash:
• 查看flash中的配置命令文件名
switch: rename flash:config.text flash:config.old
• 重命名配置命令文件
switch: boot
• 重启交换机
22
4 配置命令
保存交换机配置命令
SW1# copy running-config tftp:
26
谢谢
27
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3 交换机安全
端口安全性措施
在所有交换机端口上实施安全措施：
在端口上指定一组允许的有效MAC地址 只允许一个MAC地址访问端口 指定端口在检测到未经授权的MAC地址时自动关闭
17
3 交换机安全
端口安全性措施
安全MAC地址有以下类型：
静态安全MAC地址 动态安全MAC地址 粘滞安全MAC地址
18
8
2 交换机帧转发模式
存储转发
存储转发Store and forward 完整地收到帧并检查无错后才转发
Frame
Frame
Frame
交换机将帧向目的端口转发之前要先收到完整的帧并进行CRC校验、确定目的地址。交换机将整个帧存 储在内存缓冲区中，直到它获得有效资源才将其发往目的地。好处是能够抛弃小于64字节的帧以及其他任 何受损的帧，这样可以节约带宽。缺点是延迟较大且不固定，因为它在转发之前要收到并处理完整的帧。
1 交换机工作原理 2 交换机帧转发模式 3 交换机安全 4 交换机的功能
– 地址学习 – 转发和过滤数据帧 – 环路避免
2
交换机的产生和工作原理课件
交换机的产生和工作原理课件交换机的产生和工作原理交换机是计算机网络中常用的设备，用于实现局域网内计算机之间的通信。
它的产生和工作原理是网络通信中的重要知识点，本文将对其进行简要介绍。
交换机的产生可以追溯到计算机网络的发展。
在早期的计算机网络中，使用的是集线器（Hub）来连接计算机。
然而，集线器的缺点是当其中一个端口发生通信时，其他所有端口都会收到该通信，造成网络效率低下。
为了解决集线器带来的问题，交换机应运而生。
交换机可以基于MAC地址（Media Access Control，媒体访问控制）来识别每个计算机，通过建立一个转发表，将数据包从发送端口转发到目标端口，从而实现数据的精确传输。
这种方式避免了广播的问题，提高了网络的传输效率。
交换机的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 学习阶段：当交换机第一次启动时，它会学习网络中每个设备的MAC地址，并将这些地址存储在转发表中。
这样，交换机就知道了每个设备所在的端口。
2. 转发阶段：当交换机接收到一个数据包时，它会检查目标MAC地址，并查找转发表以确定目标设备所在的端口。
然后，交换机将数据包转发到相应的目标端口，仅面向目标设备进行传输，而不会广播给其他设备。
3. 过滤阶段：交换机还具有过滤功能，可以根据端口或MAC地址等条件来限制和控制网络中的数据流。
这样可以增强网络的安全性和管理。
总结起来，交换机是基于MAC地址来实现数据包的精确传输的网络设备。
它通过学习阶段来建立转发表，并在转发阶段将数据包转发到目标设备所在的端口，从而提高了网络的传输效率。
同时，交换机还具有过滤功能，可以增强网络的安全性和管理。
第8讲交换机工作原理精品PPT课件
动态方式是基于网桥的工作原理，形成两个端口间交 换帧的通道，通道的形成是基于MAC地址的操作，根据帧 的目的地址去查找交换机中自动生成的端口/MAC地址表， 判定把这个帧从哪个端口转发出去，在这个连接上传送一 个帧，然后自动断开这个通道，连接过程与帧的转发是同 时进行的，每转发一个帧，建立一个连接。
假设站点A需要向站点C发送数据，交换机同样在端口1 接收该数据。通过搜索地址映射表，交换机发现站点C与 端口1相连，与发送的源站点处于同一端口。遇到这种情 况，交换机不再转发，简单地将数据抛弃，数据信息被限
制在本地流动。
所以，以太网交换机隔离了本地信息，从而避免了网 络上不必要的数据流动，达到了交换机通信过滤的目的。
提示：在计算机上发出PING命令交换机就能捕获到它。
4、转发/过滤
交换机建立起端口／MAC地址映射表之后，它就可以 对通过的信息进行过滤了。以太网交换机在地址学习的同 时还检查每个帧，并基于帧中的目的地址做出是否转发或 转发到何处的决定。
假设站点A需要向站点F发送数据，因为站点A通过集线器 连接到交换机的端口1，所以，交换机从端口1读入数据， 并通过地址映射表决定将该数据转发到哪个端口。在图所 示的地址映射表中，站点F与端口4相连。于是，交换机 将信息转发到端口4，不再向端口1、端口2和端口3转发。
002d0.f838.0003
交换机
2、交换机根据数据包中分装的目的 主机的MAC地址信息查找MAC地 址表，同时根据源主机MAC地址 信息更新自己的MAC地址表 2.1如果表中存在该目的主机的MAC 地址，则从其对应的端口将数据 包发送出去。
2.2如果表中不存在该目的主机的
1 2.1 2.2 2.2
与此同时，节点E需要向节点B发送信息。于是，交换机的端口6与 端口4也建立一条连接，并将端口6接收到的信息转发至端口4。
假设站点A需要向站点C发送数据，交换机同样在端口1 接收该数据。通过搜索地址映射表，交换机发现站点C与 端口1相连，与发送的源站点处于同一端口。遇到这种情 况，交换机不再转发，简单地将数据抛弃，数据信息被限
制在本地流动。
所以，以太网交换机隔离了本地信息，从而避免了网 络上不必要的数据流动，达到了交换机通信过滤的目的。
提示：在计算机上发出PING命令交换机就能捕获到它。
4、转发/过滤
交换机建立起端口／MAC地址映射表之后，它就可以 对通过的信息进行过滤了。以太网交换机在地址学习的同 时还检查每个帧，并基于帧中的目的地址做出是否转发或 转发到何处的决定。
假设站点A需要向站点F发送数据，因为站点A通过集线器 连接到交换机的端口1，所以，交换机从端口1读入数据， 并通过地址映射表决定将该数据转发到哪个端口。在图所 示的地址映射表中，站点F与端口4相连。于是，交换机 将信息转发到端口4，不再向端口1、端口2和端口3转发。
002d0.f838.0003
交换机
2、交换机根据数据包中分装的目的 主机的MAC地址信息查找MAC地 址表，同时根据源主机MAC地址 信息更新自己的MAC地址表 2.1如果表中存在该目的主机的MAC 地址，则从其对应的端口将数据 包发送出去。
2.2如果表中不存在该目的主机的
1 2.1 2.2 2.2
与此同时，节点E需要向节点B发送信息。于是，交换机的端口6与 端口4也建立一条连接，并将端口6接收到的信息转发至端口4。
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2 类型
MAC 地址 XXXXXX XXXXXX
▪ MAC地址
由IEEE分配 给厂商
由厂商分配 给设备
➢ 由48bit构成，采用12位16进制数表示
可变
数据
4 帧检测序列
网卡属于数据链路层 设备，是连接计算机 和其他网络设备的桥 梁和纽带。
网卡
MAC地址
MAC地址
3字节厂商编号
3字节设备编号
物理层设备-集线器
E0 E2
E1
0260.8c01.2222
E3
D
0260.8c01.3333
0260.8c01.4444
▪ 主机C回应主机A
▪ 交换机学习主机C的MAC地址
▪ 交换机在MAC地址表中查找目标MAC地址，然后将数据帧从E0口转发出
过滤
A 0260.8c01.1111
C
MAC Address Table
▪ 主机A发送广播消息 ▪ 交换机刷新MAC地址表 ▪ 交换机泛洪广播消息
B 0260.8c01.2222
D 0260.8c01.4444
交换机与集线器的主要区别
共享式以太网 源主机1 目的主机2
交换式以太网 源主机1
目的主机1 源主机2
目的主机1
目的主机2
源主机2
交换机与集线器的主要区别
▪ 功能
➢ 负责在两个节点的物理层上按比特传递信息，完成信号的整形、放大和复 制功能，以此来延长网络的长度。
▪ 特点：
➢ 所有用户共享10M带宽 ➢ 任何用户发送数据时，所有用户都可以接收到 ➢ 在某一时刻只允许一个用户传输数据
物理层设备—集线器
▪ 共享式以太网工作机制：CSMA/CD：载波侦听、多路访问、冲突检测
类比设疑 导入新知
问题一：在两个局域网络中计算机间数据帧传输过程有什么不一样的地方？
动画演示
问题二：在两个局域网络中计算机间数据帧传输过程有什么一样的地方？是完全一样吗？
动画演示
答疑解惑 学习新知
数据链路层设备—以太网交换机
▪ 特点
➢ 以太网交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的 网络产品，多端口的网桥。
0260.8c01.4444
▪ 主机A向主机C发送消息 ▪ 交换机将主机A的MAC地址缓存到MAC地址表 ▪ 由于在MAC地址表中找不到目标MAC，交换机泛洪该数据帧
转发
MAC Address Table
E0 : 0260.8c01.1111 E2 : 0260.8c01.3333
A
B
0260.8c01.1111 C
E0 : 0260.8c01.1111 E0 : 0260.8c01.3333
X E0
E1
0260.8c01.3333
▪ 主机A向主机C发送消息 ▪ HUB泛洪 ▪ 交换机发现源和目标MAC关联在相同的端口上，因此过滤该数据帧
老化与刷新
▪ 当交换机学习到一个地址时，它将地址加入到自己的MAC地址表中 ，同时会为这个条目分配一个老化计时器
➢ 二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信 息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记 录在自己内部的一个地址表中。
交换机功能
▪ 地址学习 ▪ 转发 ▪ 泛洪
▪ 刷新 ▪ 过滤
MAC地址表
MAC Address Table
A .8c01.1111
C 0260.8c01.3333
E0 E2
B
E1
0260.8c01.2222
E2
D
0260.8c01.4444
▪ 最初开机时MAC地址表是空的.
学习和泛洪
MAC Address Table
E0 : 0260.8c01.1111
A 0260.8c01.1111
C
E0 E2
B
E1
0260.8c01.2222
E2
D
0260.8c01.3333
PC A
听
数据
PC B 空闲
PC C
PC D
当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PCA要先听HUB的链路上 是否有数据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包 发出.这样的做法是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数 据包之前先进行冲突检测的方法,那么我们称为CSMA/CD.
交换机工作原理
教材内容
1．交换机的基本功能 ▪ 地址学习（Address learning）交换机可以记住在一个接口上所收到的每个数据帧的
源MAC地址，并存储到MAC地址表中 ▪ 转发/过滤决定（Forward/filter decisons）当交换机某个接口上收到数据帧，就会
查看目的MAC，并检查MAC地址表，从指定的端口转发数据帧，如果为广播帧或未知端 口的MAC目的地址，则所有端口发送。
学习重难点
▪ 重点： 1、单交换机组建的局域网络中点到点、点到多点和多点间数据
帧传输过程 2、梳理归纳出交换机工作原理数据流程图
▪ 难点： 二层交换机工作原理知识
复习网络基础知识
数据传输模式
▪ 单工
▪ 半双工
▪ 全双工
Ethernet II的帧格式
单位:字节 8 前导位
6 目的地址
6 源地址
▪ 当计时器计时到期时，交换机删除该MAC地址条目
▪ 如果在老化计时器未到期时，交换机又接收到一个来自该地址的 数据帧，它会刷新这个计时器以重新开始计时
交换机对广播帧的处理
MAC Address Table
E0 : 0260.8c01.1111
A
0260.8c01.1111
E0
E1
E2
E2
C
0260.8c01.3333
学习目标
知识目标： 1、理解交换机与集线器设备间的异同点 2、掌握交换机的工作原理知识 （知道交换机是什么，有什么 作用，是怎么工作的）
能力目标： 1、能使用网络模拟器软件（Packet Tracer）构建交换式局域 网络，并能在模拟模式下观察、分析和描述数据通信过程 2、培养抽象概括和归纳总结的能力
物理层设备—集线器
▪ CSMA/CD续
继听续听
有数据在转发
HUB上的链路是共享的,所以如果HUB上有数据在转发,那么此时 PCA需要等待
物理层设备—集线器
▪ CSMA/CD续
PC A
听
随机秒数
数据
BACK OFF PC B
空闲
随机秒数
PC C
听 数据
PC D
现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空 闲的.那么两人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACK OFF动作.随 机的生成一个秒数,再发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么 再次BACK OFF,BACK OFF一共可进行15次.