局域网交换机体系结构和性能详细介绍
交换机性能参数
交换机性能参数交换机性能参数1 线速 wire speed, wire rate, line rate指线缆中能流过的最大帧数，是理论值。
对网络设备而言，“线速转发”意味着无延迟地处理线速收到的帧，无阻塞（Nonblocking）交换。
2 转发速率 & 吞吐量—— pps2.1 转发速率Forwarding rate (based on 64-byte packets) 指基于64字节分组，在单位时间内交换机转发的数据总数。
转发速率体现了交换引擎的转发性能。
RFC规定标准的以太网帧尺寸在64字节到1518字节之间，在衡量交换机包转发能力时应当采用最小尺寸的包进行评价。
在以太网中，每个帧头都加上了8个字节的前导符（7个10101010八位组，1个10101011八位组），前导符的作用在于告诉监听设备数据将要到来。
然后，以太网中的每个帧之间都要有帧间隙，即每发完一个帧之后要等待一段时间再发另外一个帧，在以太网标准中规定最小是12个字节，虽然帧间隙在实际应用中有可能会比12个字节要大，但是在衡量交换机包转发能力时应当采用最小值。
计算公式：当交换机达到线速时包转发率Mpps(Mega packet per second) ＝(1000Mbit×千兆端口数量＋100Mbit×百兆端口数量＋10Mbit×十兆端口数量＋其它速率的端口类推累加)/((64+12+8)bytes×8bit/bytes)＝1.488Mpps×千兆端口数量+0.1488Mpps×百兆端口数量+其它速率的端口类推累加如果交换机的该指标参数值小于此公式计算结果则说明不能够实现线速转发，反之还必须进一步衡量其它参数。
对于以太网最小包为64BYTE，加上帧开销20BYTE，因此最小包为84BYTE。
对于1个全双工1000Mbps接口达到线速时要求：转发能力＝1000Mbps/((64+20)*8bit)＝1.488Mpps对于1个全双工100Mbps接口达到线速时要求：转发能力＝100Mbps/((64+20)*8bit)＝0.1488Mpps2.2 端口吞吐量－反映端口的分组转发能力－常采用两个相同速率端口进行测试，与被测口的位置有关－吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率。
精选网络设备应用9交换机性能参数
1000Base-SX和1000Base-LX既可使用单模光纤， 也可使用多模光纤；
1000Base-ZX则只能使用单模光据转发单元的联系通 道；背板交换容量的大小直接决定了交换机的最大交换容 量，这是交换机交换性能的一个重要指标。
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3．优先级设置 一旦网络可以区分电话通话和网上浏览，优先级处理就可
以确保进行Internet上大型下载的同时不中断电话通话。 为了确保准确的优先级处理，所有业务量都必须在网络骨 干内进行识别。在工作站终端进行的数据优先级处理可能 会因人为的差错或恶意的破坏而出现问题。黑客可以有意 地将普通数据标注为高优先级，窃取重要商业应用的带宽， 导致商业应用的失效。这种情况称为拒绝服务攻击。通过 分析进入网络的所有业务量，可以检查安全攻击，并且在 它们导致任何危害之前及时阻止。
(4)物理端口号码 与源IP地址类似，物理端口号码可以指 示哪个服务器正在发送数据。这种方法取决于交换机物理 端口和应用服务器的映射关系。虽然这是最简单的分类形 式，但是它依赖于直接与该交换机连接的服务器。
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2．标注 在识别数据包之后，要对它进行标注，这样其他网络设备
才能方便地识别这种数据。由于分类可能非常复杂，因此 最好只进行一次。识别应用之后就必须对其数据包进行标 记处理，以便确保网络上的交换机或路由器可以对该应用 进行优先级处理。通过采纳标注数据的两种行业标准，即 IEEE 802.1p或差异化服务编码点(DSCP)，就可以确保多 厂商网络设备能够对该业务进行优先级处理。 在选择交换机或路由器等产品时，一定要确保它可以识别 两种标记方案。虽然DSCP可以替换在局域网环境下主导 的标注方案IEEE 802.1p，但是与IEEE 802.1p相比，实施 DSCP有一定的局限性。在一定时期内，与IEEE 802.1p 设 备的兼容性将十分重要。作为一种过渡机制，应选择可以 从一种方案向另一种方案转换的交换机。
局域网交换机体系结构对网络性能的影响
２ ＿ ３虚 拟局域 网结 构体 系 的局域 网
随着 交 换技 术 的 发展 ， 把 区域 分散 的组 织在 逻 辑 上 组为 ～ 一 个新 的工 作 组 ， 而 且 不 用 重 新配 置 节 点 ， 但 同一 工 作 组 的成 员 在 需 要 时 可 以 改 变 它 的 物 理 地 址 ，这 就 是 虚 拟 局 域 网 技 术 （ ＶＬ Ａ Ｎ） 。 利 用 这 种 技 术可 以将 局 域 网 交换 机 的 所 有 端 口从 逻 辑 上分 为 若 干个 工 作 组 ， 通过 这 种 交换 技 术 能将 实际 的 局域 网 分 割 成 多个 子 网 ， 它 允 许 各 个子 网运 行 不 同 的应 用 协 议 ， 有 效 分 离通 信 量 ， 减少 参 与 广 播 风暴 的设 备 数 量 ， 防 止 交 换 网络 的
ｌ 局域 网交换 机技 术特点
１ ． １ 线速 交换 线速 交换 ，就是使交换速度达到传 输线 上的数据传输速 度， 实现线速 交换 的核 心是 ＡＳ Ｉ Ｃ技术， 可编程 Ａ Ｓ Ｉ Ｃ（ 特定用 途集 成电路） 将多项功能集 成在 同一个芯片上 ， 用硬件 实现协 议解 析和 包 转 发 。
过量广播 ； 同时使 网络 的拓扑结构变得非常灵活 ， 可 以将不 同 部 门的用户或者不 同物理 区域的用户根据实际需要加入不 同
的 虚拟 局 域 子 网 。 虚 拟 局 域 网采 用 的是 第 三层 交换 技 术 ， 也 称 Ｉ Ｐ交 换技 术 ， 在 网络 模 型 的 第三 层 实 现 了数据 包 的高 速 传 播 。 三层 交换 技 术 包 括 以下 重 要 特 点 ： （ １ ） 线速路 由： 比传统路 由器的路 由速度快 １ ０倍 以上， 能 实 现 线 速 路 由转 发 ；
交换机的基本结构和功能
F0/1
F0/3
B
0260.8c01.3333
C
0260.8c01.2222
F0/2
F0/4
D
0260.8c01.4444
未知单播帧，广播帧：执行广播操作Flooding
广播地址在数据链路层表示为FFFF.FFFF.FFFF ，该地址不会被交换机学习到，目的地址为该 地址的数据帧将被交换机扩散
交换机工作原理-MAC地址表形成
在伺机通过的基础上做了调整，即 在转发前过滤有包错误的分段（64B）
1.2.3 交换机冗余备份与环路管理
冗余备份与环路: 冗余备份与环路易产生： 1、广播风暴 2、多个广播帧副本
概念
1、广播 2、广播风暴以及引起的主要原因
一、广播风暴的形成 二、多个广播帧副本
1.2.3 冗余备份与环路
Switch1 Port1
1.2.2 局域网的三种帧交换技术
1、存储转发：完全接收后转发， 期间进行错误检查和MAC地址表的 路由过滤 缺点：数据帧时延较大
2、直通（伺机通过）
在接受数据帧读取数据帧的目的地址到缓 冲器中，进行MAC地址表的路由过滤，然后 转发。
缺点：削减了检错能力
3、自由分段即无碎片直通式（伺机通 过+错误检测）
A、MAC地址表的建立
1、源主机向目的主机发送查询信息； 2、交换机记录下源MAC地址，然后向其他的端 口发送查询信息； 3、目的主机接收到查询信息，通过交换机直接与 源主机进行对话，交换机记录下目的主机的MAC 地址。 4、两台主机实行点对点的通信； 5、定时刷新。
交换机工作原理-MAC地址表形成
2、交换机与交换式网络
定义：以交换机为网络中心的网络， 叫交换式网络
三层交换机功能介绍及工作原理
三层交换机功能介绍及工作原理三层交换机是在数据链路层和网络层之间工作的网络设备。
它具备数据链路层交换机和路由器的功能，能够实现局域网内部和不同网络之间的数据转发和路由选择，提供高效且智能的数据转发功能。
下面将详细介绍三层交换机的功能和工作原理。
一、三层交换机的功能介绍：1.数据链路层交换功能：三层交换机具备数据链路层交换机的功能，可以根据MAC地址进行数据的转发和过滤。
当接收到一个数据帧时，三层交换机会查找目标MAC地址，根据MAC地址表更新转发表，并将数据帧转发至目标端口。
这样可以实现局域网内部的高速数据传输。
2.路由转发功能：三层交换机还具备路由器的功能，可以根据网络层的IP地址进行数据包的转发和路由选择。
当接收到一个数据包时，三层交换机会查找目标IP地址，并根据路由表选择最优路径进行数据包的转发。
这样可以实现不同网络之间的数据传输。
3.虚拟局域网（VLAN）支持：三层交换机支持将一个物理交换机划分为多个逻辑分区，每个分区中的设备可以互相通信，但与其他分区中的设备隔离。
这样可以提高网络的安全性和性能。
4.负载均衡功能：三层交换机可以根据流量的负载情况，自动选择最优的路径进行数据包的转发。
这样可以实现网络负载均衡，提高系统的性能和可靠性。
5.安全性和访问控制：三层交换机支持访问控制列表（ACL）功能，可以根据源IP地址、目标IP地址、端口号等进行数据包的过滤和访问控制。
这样可以提高网络的安全性，防止未授权的访问和攻击。
二、三层交换机的工作原理：1.数据链路层交换机功能：当接收到一个数据帧时，三层交换机会查找目标MAC地址。
如果目标MAC地址在转发表中已存在，三层交换机会直接将数据帧转发至相应端口；如果目标MAC地址不在转发表中，三层交换机会广播数据帧至所有端口，并记录下发端口。
2.路由转发功能：当接收到一个数据包时，三层交换机会查找目标IP地址。
如果目标IP地址在路由表中已存在，三层交换机会根据最长前缀匹配原则选择最优路径，并将数据包转发至相应路由；如果目标IP地址不在路由表中，三层交换机会将数据包丢弃或者发送至默认路由。
交换机的分类及功能
交换机的分类及功能
一、交换机的分类
1、根据功能分类
（1）局域网交换机：主要为用户提供网络内部的通信服务，以局域网为范围，主要提供交换、广播控制、路由选择等功能，支持各种网络协议，是现代网络的核心设备之一
（2）路由交换机：兼有路由器的路由功能，也兼有交换机的交换功能。
常用于组建多层网络，可以实现数据在不同网段之间的传输，从而在网络之间实现连接和传输信息。
（3）核心交换机：控制管理组网中各层次的交换机，是构成局域网的大型、重要的设备，它是网络入口，是网络服务资源的集散地，只有它才可调度全网资源。
（4）虚拟交换机：坐落在物理交换机上，通过软件来模拟分割出多个逻辑交换机，具有高可靠性、高安全性等优点。
它能够提高运行效率，灵活的安排网络拓扑结构，能够帮助企业在节省硬件成本的同时也保证网络数据的安全性。
2、根据连接方式分类
（1）共享交换机：是指多台计算机或网络设备通过连接时，用单一的交换机实现通信的设备，这种结构的交换机只有一个数据处理路径，只能进行基本的识别、接入、转发等功能。
网络设备应用--交换机性能参数
网络设备应用–交换机性能参数1. 引言交换机是计算机网络中常用的网络设备之一，用于实现局域网（LAN）内计算机之间的数据交换。
在实际应用中，选择合适的交换机是保证网络性能和稳定性的重要因素之一。
本文将介绍交换机的性能参数，包括转发速率、缓存大小、端口数和可扩展性等。
2. 转发速率交换机的转发速率是衡量其性能的重要指标之一。
它表示交换机每秒钟可以处理和转发的数据包数量。
转发速率越高，交换机的处理能力越强，网络传输速度也就越快。
转发速率通常以每秒转发的数据包数（pps）或每秒转发的比特数（Gbps）来衡量。
3. 缓存大小交换机的缓存大小也是衡量其性能的重要指标之一。
缓存用于临时存储数据包，当交换机接收到数据包时，会将其存储在缓存中，并按照一定的规则进行处理和转发。
缓存大小越大，交换机可以同时处理和转发更多的数据包，从而提高网络的吞吐量。
4. 端口数交换机的端口数指的是交换机拥有的物理端口数量。
每个端口可以连接一个计算机或其他网络设备，用于进行数据的接收和发送。
端口数决定了交换机可以同时连接的设备数量。
在选择交换机时，需要根据实际需求考虑所需的端口数，以保证网络能够正常运行。
5. 可扩展性交换机的可扩展性是指交换机在满足当前需求的基础上，是否能够方便地扩展以满足未来的需求。
可扩展性包括两个方面，一是可以扩展的端口数量，二是可以扩展的功能和性能。
在设计和选择交换机时，需要考虑到网络的未来发展，并选择具有良好可扩展性的交换机。
6. 安全性网络安全是一个重要的话题，交换机在保证网络安全方面也发挥着重要的作用。
交换机应提供基础的网络安全功能，如访问控制列表（ACL）、端口安全、虚拟局域网（VLAN）等。
这些安全功能可以帮助管理员对网络进行灵活的配置和管理，提高网络的安全性和可靠性。
7. 管理和监控交换机的管理和监控功能也是很重要的。
它们可以帮助管理员对交换机进行配置、管理和故障排除。
交换机应该提供可视化的管理界面，方便管理员进行配置和监控。
交换机性能参数知识介绍
交换机性能参数知识介绍交换机是计算机网络中的重要设备，用于在局域网中转发数据包。
交换机性能参数包括带宽、速率、端口数量、转发能力、转发规则等，这些参数决定了交换机的性能和适用场景。
带宽是交换机性能的一个重要指标，它表示交换机的数据传输能力。
具体来说，带宽表示交换机能够处理的最大数据流量，通常以Mbps或Gbps为单位。
带宽越高，交换机的数据传输能力越强，可以支持更多同时进行的数据传输。
速率是交换机每个端口的传输速度。
一台交换机通常有多个端口，每个端口都有自己的速率。
速率通常以Mbps或Gbps为单位，表示交换机在每个端口上允许的最大传输速度。
速率决定了单个设备在网络中的传输速度，更高的速率意味着更快的数据传输。
端口数量是交换机上可用的物理或逻辑端口数量。
物理端口是交换机的物理接口，通常使用RJ-45、SFP或GBIC等连接器连接设备。
逻辑端口是通过VLAN（Virtual Local Area Network）技术从物理端口中划分出来的虚拟接口，可以实现不同的网络隔离和管理。
端口数量取决于交换机的型号和规格，通常有8、16、24、48个端口等多种选择。
转发能力是交换机进行数据转发的能力。
转发能力通常以PPS（每秒数据包数）或Gbps为单位，表示交换机每秒能够处理的最大数据包数量或总数据吞吐量。
转发能力越高，交换机在网络中传输数据的速度越快。
转发规则是交换机用来决定如何转发数据包的规则集合。
转发规则包括根据MAC地址、IP地址、VLAN标记等进行筛选和过滤的规则。
交换机可以根据这些规则将数据包转发给特定的端口或VLAN，实现网络中不同设备之间的通信。
除了以上常见的性能参数，还有一些其他的参数也会影响交换机的性能。
比如，缓存大小决定了交换机在处理数据包时的缓存容量，较大的缓存可以降低数据丢失的概率；延迟指交换机接收和转发数据包所需的时间，较低的延迟可以提高交换机的响应速度；可靠性指交换机的稳定性和可用性，较高的可靠性意味着交换机可以长时间稳定工作。
什么是交换机它在计算机网络中的作用是什么
什么是交换机它在计算机网络中的作用是什么交换机是计算机网络中的一种核心设备，用于实现计算机之间的数据交换和通信。
它扮演着重要的角色，能够连接多台计算机和其他网络设备，协调数据的传输和转发，确保网络通信的稳定和高效。
本文将详细介绍交换机的定义、工作原理以及在计算机网络中的作用。
一、交换机的定义和分类交换机是一种基于OSI模型的第二层设备，主要用于局域网（LAN）和广域网（WAN）内部的数据交换。
它根据MAC地址（即物理地址）来决定数据的传输目的地，并实现数据包的转发。
根据其使用范围和功能特点，交换机可以分为以下几种类型：1. 传统交换机：只能支持以太网的数据交换，具有固定的端口数量和传输速率，适用于小型局域网。
2. 网络交换机：功能更为强大，支持不同类型的数据交换，如以太网、令牌环网等，具有更多的端口和更高的传输速率，适用于大型企业和数据中心。
3. PoE交换机：具备Power over Ethernet（PoE）功能，能够通过网线为网络设备提供电力供应，例如IP电话、摄像头等。
4. 无线交换机：集成了无线AP功能，可以连接无线终端设备并提供无线网络接入服务。
二、交换机的工作原理交换机的工作原理基于MAC地址转发和数据包交换技术。
当一个数据包到达交换机时，交换机会通过读取数据包中的目的MAC地址来判断数据包的去向。
它会在自己的转发表中查找该MAC地址对应的端口，并将数据包转发到相应的输出端口。
如果交换机的转发表中不存在目的MAC地址的映射条目，则会将数据包广播发送到所有连接的端口，以便学习新的MAC地址映射。
交换机的工作原理还包括以下几个重要的机制：1. 学习：交换机会学习到数据包到达的端口和对应的MAC地址，并将其记录在转发表中，以便后续的数据包转发。
2. 过滤：交换机会根据MAC地址过滤数据包，只将目标地址与源地址不同的数据包转发到其他端口，避免网络中的冲突和混乱。
3. 转发：交换机通过内部的交换矩阵或交换芯片，将数据包从一个输入端口转发到一个或多个输出端口，以实现数据的传输。
交换机工作原理及配置全解
交换机工作原理及配置全解交换机是计算机网络中常见的一种网络设备，其作用是在局域网内的设备之间进行数据交换和转发。
而交换机的工作原理即为实现这一功能的具体过程，下面将详细介绍交换机的工作原理及配置。
一、交换机的工作原理1.物理层连接：交换机通过其多个端口与计算机等网络设备进行物理连接，这些端口用于接收和发送数据。
2.数据帧：当一个数据包从交换机的一些端口进入时，交换机会将数据包封装成帧，即添加首部和尾部信息，形成数据帧。
3.MAC地址：数据帧中包含源MAC地址和目标MAC地址，MAC地址是每个设备的唯一识别码。
交换机通过查找数据帧中的目标MAC地址来确定将数据帧转发给哪一个端口。
4.MAC地址表：交换机内部有一个MAC地址表，用于存储设备的MAC地址和相应的端口号。
当交换机接收到一个数据帧时，它会查找该数据帧中的源MAC地址，并将其与相应的端口号添加到MAC地址表中。
5.转发数据帧：当交换机收到一个数据帧后，它会查找数据帧中的目标MAC地址，并在MAC地址表中查找相应的端口号。
如果找到了目标MAC地址，则将数据帧只转发到对应的端口上；如果没有找到，则将数据帧广播到所有端口上（除了源端口）。
6.学习功能：当交换机在数据帧中找不到目标MAC地址时，它会记录下该数据帧的源MAC地址和源端口号，并将其添加到MAC地址表中。
这样，以后如果再有数据包的目标地址是该源地址，交换机就可以直接将数据帧转发到对应的端口上，而不需要广播。
7.碰撞域：交换机工作在数据链路层，它能够隔离碰撞域。
当数据帧进入交换机后，交换机会根据其目标MAC地址直接将数据帧转发到对应的端口上，而不是广播到整个网络。
因此，交换机可以减少网络中的数据碰撞，提高网络性能。
二、交换机的配置1.登录交换机：通过终端软件（如PuTTY）连接计算机和交换机。
输入交换机的IP地址和用户名、密码进行登录。
2. 配置管理IP：在登录后的命令行界面中，通过命令配置交换机的管理IP地址，例如：“interface vlan 1”、“ip address192.168.1.1 255.255.255.0”。
三层交换机功能介绍及工作原理
三层交换机功能介绍及工作原理三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。
对于数据包转发等规律性的过程由硬件高速实现，而象路由信息更新、路由表维护、路由计算、路由确定等功能，由软件实现。
应用背景出于安全和管理方便的考虑，主要是为了减小广播风暴的危害，必须把大型局域网按功能或地域等因素划成一个个小的局域网，这就使VLAN技术在网络中得以大量应用，而各个不同VLAN间的通信都要经过路由器来完成转发，随着网间互访的不断增加。
单纯使用路由器来实现网间访问，不但由于端口数量有限，而且路由速度较慢，从而限制了网络的规模和访问速度。
基于这种情况三层交换机便应运而生，三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，拥有很强二层包处理能力，非常适用于大型局域网内的数据路由与交换，它既可以工作在协议第三层替代或部分完成传统路由器的功能，同时又具有几乎第二层交换的速度，且价格相对便宜些。
在企业网和教学网中，一般会将三层交换机用在网络的核心层，用三层交换机上的千兆端口或百兆端口连接不同的子网或VLAN。
不过应清醒认识到三层交换机出现最重要的目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具备的路由功能也多是围绕这一目的而展开的，所以它的路由功能没有同一档次的专业路由器强。
毕竟在安全、协议支持等方面还有许多欠缺，并不能完全取代路由器工作。
在实际应用过程中，典型的做法是：处于同一个局域网中的各个子网的互联以及局域网中VLAN间的路由，用三层交换机来代替路由器，而只有局域网与公网互联之间要实现跨地域的网络访问时，才通过专业路由器。
三层交换机工作原理三层交换技术就是二层交换技术＋三层转发技术。
传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。
应用第三层交换技术即可实现网络路由的功能，又可以根据不同的网络状况做到最优的网络性能。
交换机
2.4 交换机2.4.1 交换机的特点随着硬件成本的不断下降，交换机作为局域网的主要连接设备，已被广泛地使用。
其主要特点如下：1.从OSI体系结构上来看普通的以太网交换机属于数据链路层上的设备，它不仅对数据的传输起到同步、放大和整形作用，而且还能在数据传输过程中过滤短帧、碎片等，不会出现数据包丢弃、传送延时等现象，保证了数据传输的正确性。
2.从工作方式上来看交换机检测到某一端口发来的数据包，根据其目标地址，查找交换机内部的“端口—地址”表，找到对应的目标端口，打开源到目标端口之间的数据通道，将数据包发送到对应的目标端口上。
当不同的源端口向不同的目标端口发送信息时，交换机就可以同时互不影响地传送这些信息包，并防止传输碰撞，隔离冲突域，有效地抑制广播风暴，提高网络的实际吞吐量。
3.从带宽上来看交换机上每个端口都独占带宽，对12个端口10M的交换机，总带宽为12*10=120M。
同时交换机还支持全双工。
4.从维护角度上来看普通交换机的维护比较简单的。
通过交换机上的指示灯就能确定哪些端口上的计算机网卡或网线有故障，并予以排除。
2.4.2 交换机的种类1.从广义来看交换机可分为两大类：局域网交换机和广域网交换机。
广域网交换机主要用于国家、省市骨干传输网络，提供通信基础平台，比如ATM（异步传输模式）、SDH（同步数字光纤网络）、ADSL（非对称数字用户环路）、ISDN（综合服务数字网络）、HCF（混合光纤同轴电缆）等交换机。
局域网交换机根据使用的网络技术不同，又分为：以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、令牌环交换机、FDDI交换机、ATM交换机。
2.从应用领域来看可分为：台式交换机、工作组交换机、主干交换机、企业交换机、分段交换机、端口交换机、网络交换机等。
3.从外观和功能来看可分为：机架式交换机（又称模块式交换机，可插入扩展交换模块和路由交换模块）、带扩展槽固定配置式交换机（固定端口数并带少量扩展槽）、不带扩展槽固定配置式交换机（只支持一种类型的网络）。
交换机主要功能参数简介
交换机主要功能参数简介大家在弱电工程竞标标书中，经常会看到甲方需求的交换机参数：背板带宽、包转发率、可扩展性、四层交换、路由冗余，下面给大家简单汇总一下。
一、背板带宽也称交换容量，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量，就像是立交桥所拥有的车道的总和。
由于所有端口间的通信都需要通过背板完成，所以背板所能提供的带宽，就成为端口间并发通信时的瓶颈。
带宽越大，提供给各端口的可用带宽越大，数据交换速度越大；带宽越小，给各端口提供的可用带宽越小，数据交换速度也就越慢。
也就是说，背板带宽决定着交换机的数据处理能力，背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强。
若欲实现网络的全双工无阻塞传输，必须满足最小背板带宽的要求。
只有模块交换机才有这个概念，固定端口交换机是没有这个概念，并且固定端口交换机的背板容量和交换容量大小是相等的。
背板带宽决定了各板卡，包括可扩展插槽中尚未安装的板卡与交换引擎间连接带宽的最高上限。
由于模块化交换机的体系结构不同，背板带宽并不能完全有效代表交换机的真正性能。
固定端口交换机不存在背板带宽这个概念。
二、包转发率，网络中的数据是由一个个数据包组成，对每个数据包的处理要消耗资源。
转发速率（也称吞吐量）是指在不丢包的情况下，单位时间内通过的数据包数量。
吞吐量就像是立交桥的车流量，是三层交换机最重要的一个参数，标志着交换机的具体性能。
如果吞吐量太小，就会成为网络瓶颈，给整个网络的传输效率带来负面影响。
交换机应当能够实现线速交换，即交换速率达到传输线上的数据传输速度，从而最大限度地消除交换瓶颈。
决定包转发率的一个重要指标就是交换机的背板带宽，背板带宽是交换机总的数据交换能力。
一台交换机的背板带宽越高，其处理数据的能力就越强，包转发率越高。
三、可扩展性应当包括两个方面：1、插槽数量：插槽用于安装各种功能模块和接口模块。
由于每个接口模块所提供的端口数量是一定的，因此插槽数量也就从根本上决定着交换机所能容纳的端口数量。
以太网交换机结构和原理
以太网交换机结构和原理以太网交换机是一种基于以太网技术的网络设备，主要用于实现局域网的数据交换。
它的主要作用是根据目的MAC地址和端口的对应关系，将数据包从一个端口复制并转发给目标端口，从而实现数据的快速传输和转发。
下面将从交换机的结构和原理两方面进行详细介绍。
一、交换机的结构1.交换机的外部结构交换机通常具有多个接口，用于连接多台终端设备，如计算机、服务器、打印机等。
每个接口都有一个端口号，用于标识不同的接口。
交换机能够通过不同的端口号将数据发送到相应的接口。
2.交换机的内部结构交换机内部通常包含以下几个主要部分：（1）端口：交换机的每个端口都与一个终端设备相连，可以通过端口来接收和发送数据。
（2）转发引擎：转发引擎是交换机的核心部分，主要负责实现数据包的转发和处理。
转发引擎通常由ASIC芯片（专用集成电路）组成，能够对数据包进行快速处理和转发。
（3）存储器：交换机通常具有一定的存储器容量，用于存储MAC地址表、数据包缓存等。
（4）控制板：控制板通常由CPU、操作系统和管理功能组成，用于控制和管理交换机的运行。
二、交换机的工作原理交换机的工作原理主要有两种模式：存储转发模式和直通模式。
1.存储转发模式（1）数据接收：当交换机接收到一个数据包时，首先会通过物理层和数据链路层的处理将数据包的帧头提取出来，并将源MAC地址记录到MAC地址表中。
（2）MAC地址表：MAC地址表存储了每个端口对应的MAC地址，以及MAC地址和接口的对应关系。
当交换机接收到一个新的数据包时，会根据源MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
（3）根据MAC地址转发：如果在MAC地址表中找到了源MAC地址对应的接口，则将数据包发送到相应的接口，并更新源MAC地址的端口信息。
如果没有找到源MAC地址对应的接口，则将数据包广播到所有的端口上。
（4）根据目的MAC地址转发：当交换机接收到一个数据包时，会根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的接口。
交换机的简单介绍
交换机简单介绍与基本配置1.2.1交换机的组成交换机是一台特殊的计算机，也由硬件和软件两部分组成，其软件部分主要包括操作系统（如IOS）和配置文件，硬件部分主要包含CPU、端口和存储介质。
局域网交换机的端口主要有以太网端口（Ethernet）、快速以太网端口（Fast Ethernet）、吉比特以太网端（Gigabit Ethernet ）和控制台端口（Console）等。
交换机的存储介质主要有ROM（Read-Only Memory，只读储存设备）、FLASH（闪存）、NVRAM（非易失性随机存储器）和DRAM（动态随机存储器）。
其中，ROM相当于PC中的B I O S，交换机加电启动时，将首先运行ROM中的程序，以实现对交换机硬件的自检并引导启动交换机的操作系统，该存储器中的内容在系统掉电时不会丢失。
FLASH是一种可擦写、可编程的ROM，相当于PC中的硬盘，但速度要快得多，可通过写入新版本的操作系统来实现交换机操作系统的升级，FLASH中的程序，在掉电时不会丢失。
NVRAM用于存贮交换机的配置文件，该存储器中的内容在系统掉电时也不会丢失。
DRAM是一种可读写存储器，相当于PC的内存，其内容在系统掉电时将完全丢失。
1.2.2Cisco IOSCisco IOS（Internet work 0perating System，网间网操作系统）是一个为网际互连优化的复杂的操作系统。
它是一个与硬件分离的软件体系结构，类似一个网络操作系统。
I O S虽然是Cisco开发的技术，但目前许多网络设备厂商许可I O S在其交换和路由模块内运行，IOS已广泛成为网际互连软件事实上的工业标准。
IOS目前存在多个版本及功能，用户应根据自己的实际情况进行选择。
Cisco用一套编码方案来制订IOS的版本。
I O S的完整版本号由三部分组成：主版本、辅助版本和维护版本。
其中，主版本和辅助版本号用一个小数点分隔，两者构成了一套IOS的主要版本；而维护版本显示于括号中。
第1章交换机的结构与基本功能
本章提要：交换机用做网络集中设备，其端口连接网络中的主机。
在转发数据帧时，端口带宽能够独享。
交换机按其工作在OSI参考模型的对应层次，有第二层、第三层和第四层交换机。
可管理的交换机内置了操作系统软件。
第二层交换机采用帧交换转发数据，帧交换方式有三种，分别为存储转发、伺机通过和自由分段。
使用备份连接是提高网络可靠性的常用方法，但所形成的环路可能会导致广播风暴和引起多帧副本问题。
STP协议的应用则可消除环路问题，使冗余备份得以实现。
1.1交换机的作用与组成在以太网络中，交换机起的是信息中转站的作用。
它把从某个端口接收到的数据从其他端口转发出去。
以下介绍交换机的外观与内部组成。
不同厂家、不同型号的以太网交换机，其外观和内部组成都有一定的个性差异，但其共性是主要的。
1. 交换机的外观前面板上的多个RJ45接口是以太网口，用来连接计算机或其他交换机。
后面板或前面板上的串口是交换机的配置口，用串口线缆将其与计算机的串口连接起来，可实现对交换机的配置操作。
也有的交换机的配置口位于前面板上。
面板上有若干指示灯，其亮、灭或闪烁可以反映交换机的工作状态是否正常。
此外还有电源插口、电源开关等。
可上机架（柜）式交换机的标准长度为48.26cm(19in)。
如图1.1所示的是Cisco Catalyst3550和Cisco Catalyst 2900交换机的外观图。
2. 交换机的内部组成交换机的内部组成为：CPU (中央处理器)：交换机使用特殊用途集成电路芯片ASIC，以实现高速的数据传输。
RAM/DRAM：主存储器，存储运行配置。
NVRAM（非易失性RAM）：存储备份配置文件等。
FlashROM（快闪存储器）：存储系统软件映像文件等。
是可擦可编程的ROM。
ROM：存储开机诊断程序、引导程序和操作系统软件。
接口电路：交换机各端口的内部电路。
图1.1 交换机的外观1.2交换机的分类可按多种方式对交换机进行分类。
若参照开放系统互连参考模型OSI，则交换机属于第二～四层的设备。
局域网网络有哪些硬件组成的介绍
局域网网络有哪些硬件组成的介绍局域网是指在一个较小的地理范围内，通过某种通信手段将多个计算机连接起来，使其能够方便地共享信息和资源。
在局域网中，存在着许多硬件设备，这些设备相互协作，构成了一个完整的网络系统。
本文将介绍局域网网络中常见的硬件组成，包括交换机、路由器、网卡和服务器。
一、交换机交换机是局域网中最常见的设备之一。
它可以支持多台计算机在局域网中互相通信。
交换机的主要功能是接收和转发数据包，并根据目标MAC地址将数据包发送到相应的端口上。
交换机可以提高局域网的数据传输效率，避免数据的冲突和碰撞。
交换机有不同规模和端口数量的型号，可根据实际需求进行选择。
二、路由器路由器是用于连接不同网络的设备。
它可以将数据包从源网络发送到目标网络，并根据目标IP地址进行转发。
路由器在局域网中起到了跨网段通信的作用，同时也提供了网络地址转换（NAT）功能，使得局域网内的设备可以与外部互联网进行通信。
路由器还可以实现网络的隔离和安全控制，保护网络的安全性。
三、网卡网卡又称为网络接口卡，是连接计算机与局域网之间的接口设备。
每台计算机都需要安装网卡才能够连接到局域网中。
网卡负责接收和发送数据包，将计算机产生的信号转化为可以在局域网中传输的数据包格式，并将其他计算机发送过来的数据包转化为计算机能够理解的信号。
网卡可以通过有线或无线方式连接到局域网。
四、服务器服务器是局域网中的中心设备，它负责存储和管理网络中的信息和资源，并提供相应的服务。
服务器可以是文件服务器、打印服务器、邮件服务器等。
文件服务器用于存储和共享文件，打印服务器则用于管理打印任务，邮件服务器负责管理和传输电子邮件。
服务器的性能和可靠性对于局域网的正常运行非常重要。
总结局域网网络中的硬件组成包括交换机、路由器、网卡和服务器。
交换机用于局域网内部的数据传输与连接，路由器用于不同网络的通信与连接，网卡是计算机连接局域网的接口设备，服务器则是存储和管理网络信息和资源的中心设备。
计算机网络技术基础之认识交换机
4．背板带宽 背板带宽是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最 大数据量。 背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也称交换 总线带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。 交换机的背板带宽越高，其所能处理数据的能力就越强，但同时设 计成本也会越高。
1．交换机简介
② 再去读取包头中的目的 MAC地址，并在地址表中查 找相应的端口。
二层交换机具体的工作流程如下：
③ 如表中有与该目的MAC地址对应的端口， 把数据包直接复制到该端口上。
④ 如表中找不到相应的端口则把数据包广 播到所有端口上，当目的机器对源机器回应 时，交换机又可以学习一目的MAC地址与 哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需 要对所有端口进行广播了。
一、启动过程与配置的基本操作 【任务引入】
启动交换机电源，观察交换机的自检过程，观察交换机的LED指 示灯工作状态，对交换机进行初始配置。 【任务分析】
对交换机进行初始配置，要准备好一台PC机、一根反转线和一台 有控制台端口的交换机。
（2）汇聚层
汇聚层位于接入层和核心层之间，它把核心层网络的其他部分区分开来。汇聚层 具有以下功能： ① 策略（处理某些类型通信的一种方法，这些类型通信包括路由选择更新、路由 汇总、VLAN通信以及地址聚合等）。 ② 安全。 ③ 部门或工作组级访问。 ④ 广播/多播域的定义。 ⑤ VLAN之间的路由选择； ⑥ 介质翻译（例如，在Ethernet和令牌环之间）。 ⑦ 在路由选择之间重分布（例如，在两个不同路由选择协议之间）； ⑧ 在静态和动态路由选择协议之间的划分。
接入层
接入层
1000Mbps 100Mbps
1Gbps
交换 交换
1000Mbps 100Mbps
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多层交换体系结构的引入有效地提高了局域网的速度，对多层交换体系结构排队模型、交换实施和交换结构等方面的了解，可以更深刻地认识到局域网交换机在性能上的提高。
排队模型
交换结构是指数据从一个端点到达另一个端点的“高速路”，排队是一种用于控制拥塞的缓冲机制，当交换结构出现拥塞时，会在很大程度上直接影响交换机的性能，所以进行拥塞管理是非常有必要的。
在多个端口争用同一个端口时就需要拥塞管理，对信息包进行排队处理。
排队可以采用动态缓冲区排队或固定缓冲区排队，其中动态缓冲区排队时缓冲区长度为固定增量(如每次64K字节)，可以更有效地利用缓冲区资源;而固定缓冲区排序时缓冲区的长度是固定的，这样缓冲区的使用效率不高，但比定制控制器(custom controllers)成本低。
排队可以在交换结构的输入端口进行，即输入排队，也可在交换结构的输出端口进行，即输出排队。
在输入排队时，信息包在进入端口处得到缓冲，最高可将吞吐量减少60%，但会造成线路端阻塞;在输出排队时缓冲区设在输出端口，无线路阻塞，但在流量高峰期间会造成缓冲区溢出。
交换实施
交换实施用来说明交换决策的地点和方式：是在本地还是在中央地点，是最长匹配还是准确匹配。
交换决策的地点是中央地点时，就是集中交换。
集中交换采用集中发送表，针对交换和识别提供集中控制，为达到实施的快速处理，查询由ASIC完成，集中交换可以执行第2层或第3层查询。
在分布式交换时，交换决策由端口或模块在本地进行，其第2层和第3层表必须实现同步化，以便说明添加、移动或修改。
交换实施还可分为基于流量的交换和基于转发信息库的交换。
基于流量的交换是基于需求的交换，入口包含源地址、目标地址和/或第4层信息，处理的第一个信息包由路径处理器交换，此流中后面的信息包由路径高速缓存交换，流量高速缓存决策在本地和/或中央进行，所有信息包都在第3层交换。
基于转发信息库的交换是基于拓扑的交换，高速缓存根据路由表而非流量预装来进行。
信息包进入路由器无需过程交换，决策支持在本地或中央进行，与交换结构无关。
交换结构
交换结构包括两个层面的内容，其一是总线，其二是共享内存。
采用单个总线时，FDDI上行链路模块、A TM上行链路模块、以太网交换模块和快速以太网交换模块都连到一个中央结构元素(central fabric element)上，每个端口必须为接入仲裁，采用单个总线易于进行广播和多点广播，但容易造成过载。
采用交叉总线结构时，多条输入总线可实现纵横结构的建立，一般情况下不会造成阻塞。
但在进行广播和多点广播时比较复杂，如进行查阅表的转发时。
交换机内部有一个内存库(memory pool)，交换机的各个模块一起来共享这一内存库。
其中到内存的交换输入由ASIC管理，交换核心(switching core)执行查阅功能，将目标地址分解到内存中的指针，然后交换信息包。
其中缓冲区可以为固定式或动态式，如果体系结构无阻塞，所需缓冲区就可以少一些。