以太网交换机工作原理ppt课件
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1 3 2 3
B
12
交换机数据转发原理12-12
• 转发 – 交换机根据MAC地址表单播转发数据帧
• 学习 – MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成 的
• 广播 – 如果目标地址在MAC地址表中没有,交换机就向除接收到该数据 帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧
• 更新 – 交换机MAC地址表的老化时间是300秒 – 交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所 在端口不同,交换机将MAC 地址重新学习到新的端口
以太网交换机
❖ 交换机是用来连接局域网的主要设备
▪ 交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据, 因此交换机工作在数据链路层 ▪ 交换机分割冲突域,实现全双工通信
1
交换机数据转发原理12-1
AB
AA 端口3
BB 端口3
端口1
data
端口2
端口1
端口2
主机11给主机33发送一个数据帧: 目标地址:33 源地址: 11
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
11
交换机数据转发原理12-11
❖交换机最终的MAC地址表
A
MAC地址
11 44 22 33
MAC地址
11 44 22 33
端口号
3 2 3 1
端口号
web语言、设备类型等基本显示信息 – 厂商设备配置文件保存在FLASH中,文件名固定为vendor.cfg。 – 提供给用户的文件名格式 – <厂商缩写>-<交换机型号>-<版本号>-vendor.cfg。
24
系统映像文件
• 系统映像文件
– 是指交换机硬件驱动和软件支持程序等的压缩文件 – 交换机系统映像文件保存在FLASH中 – 文件名缺省为nos.img。
25
厂商设备配置文件
• 厂商设备配置文件
– 交换机基本配置文件 – 在交换机系统映像文件启动时进行基本信息的动态显示与部分功
能模块的动态加载。 – 厂商设备配置信息一般包括厂商名称、厂商网址、web相关图片、
❖交换机分割冲突域,但是不分割广播域,即交换机的所有端口属 于同一个广播域
冲突域 冲突域
广播
广播域
....
广播域
18
交换机内部交换方式3-1
• 存储转发
发送
缓存
交换机
FCS 校验
接收
19
交换机内部交换方式3-2
• 快速转发
发送
直接发送
交换机
接收
20
交换机内部交换方式3-3
• 分段过滤(Fragment Free )
11
22
33
44
2
交换机数据转发原理12-2
A
MAC1地1 址
端口1号
• 交换机A在接收到数据帧后,执行以下操作: – 交换机A查找MAC地址表 – 交换机A学习主机11的MAC地址 – 交换机A向其他所有端口发送广播
3
交换机数据转发原理12-3
AA 端口3
端口1dadtaAata 端口2
端口3 端口1
BB 端口2
11
22
33
44
4
交换机数据转发原理12-4
源自文库
MAC地址
端口号
B
11
3
data
• 交换机B在接收到数据帧后,执行以下操作:
– 交换机B查看MAC地址表
22
– 交换机B学习源MAC地址和端口号
– 交换机B向所有端口广播数据包
• 主机22,查看数据包的目标MAC地址不是自己,丢弃数据包
5
交换机数据转发原理12-5
13
单工、半双工与全双工
• 单工 – 只有一个信道,传输方向只能是单向的
例如:寻呼机
• 半双工
A
例如B:对讲机
– 只有一个信道,在同一时刻,只能是单向传输
• 全双工
A
例如:电话 B
– 双信道,同时可以有双向数据传输
A
B
14
冲突与冲突域
❖如果冲突过多,则传输效率就会降低
主机A 主机B
主机C
......
9
交换机数据转发原理12-9
MAC地址
端口号
A
11
1
44
3
• 交换机A在接收到数据帧后,执行以下操作:
– 交换机A学习源MAC地址和端口号
– 交换机A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1
• 主机11,收到数据帧
10
交换机数据转发原理12-10
AA 端口3
A
端口1
端口2
• 交换机系统文件包括三类文件:
– 引导文件 – 系统映像文件 – 厂商配置文件
• 交换机软件版本升级就是对这三类文件的更新 • 方法就是用新的文件覆盖旧的文件。
23
引导文件
• 引导文件
– 是指引导交换机初始化等的文件,即我们通常说的ROM文件 – 在机架式交换机上通常为boot.rom一份文件 – 在盒式交换机上通常为boot.rom和config.rom两份文件。 – ROM文件保存在FLASH中 – 文件名固定为boot.rom和config.rom。
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
6
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
data
44
• 主机33,接收到数据帧 • 主机44,丢弃数据帧
7
交换机数据转发原理12-7
发送
收到64字 节后发送
冲突 检测
交换机
接收
21
网络设备的基本存储组件
设备启动版本,不可更新删除,用于错误恢复等操作
3 NVRAM
1 BootROM
2 Flash
配置文件 Startup-config
SDRAM
动态表及其他运行信息 Running-config 等
软件版本 *.bin
22
交换机系统文件
冲突域
15
分割冲突域
❖为了提高传输效率,分割冲突域
冲突域1
冲突域2
......
冲突域3
16
交换机背板交换矩阵结构
❖交换机的每个端口访问 另一个端口时,都有一条 专有的线路,不会产生冲 突。
17
冲突域与广播域
❖广播域指接收同样广播消息的节点的集合,如:在该集合中的任 何一个节点传输一个广播帧,则所有其他能收到这个帧的节点都被 认为是该广播帧的一部分
AA 端口3
端口1
端口2
端口3 端口1
BB 端口2
data
这时,主机44要给主机11发送一个数据
帧:
目标地址:11
11
源地址:22 44
33
44
8
交换机数据转发原理12-8
MAC地址
端口号
B
11
3
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
B
12
交换机数据转发原理12-12
• 转发 – 交换机根据MAC地址表单播转发数据帧
• 学习 – MAC地址表是交换机通过学习接收的数据帧的源MAC地址来形成 的
• 广播 – 如果目标地址在MAC地址表中没有,交换机就向除接收到该数据 帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧
• 更新 – 交换机MAC地址表的老化时间是300秒 – 交换机如果发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所 在端口不同,交换机将MAC 地址重新学习到新的端口
以太网交换机
❖ 交换机是用来连接局域网的主要设备
▪ 交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据, 因此交换机工作在数据链路层 ▪ 交换机分割冲突域,实现全双工通信
1
交换机数据转发原理12-1
AB
AA 端口3
BB 端口3
端口1
data
端口2
端口1
端口2
主机11给主机33发送一个数据帧: 目标地址:33 源地址: 11
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
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11
交换机数据转发原理12-11
❖交换机最终的MAC地址表
A
MAC地址
11 44 22 33
MAC地址
11 44 22 33
端口号
3 2 3 1
端口号
web语言、设备类型等基本显示信息 – 厂商设备配置文件保存在FLASH中,文件名固定为vendor.cfg。 – 提供给用户的文件名格式 – <厂商缩写>-<交换机型号>-<版本号>-vendor.cfg。
24
系统映像文件
• 系统映像文件
– 是指交换机硬件驱动和软件支持程序等的压缩文件 – 交换机系统映像文件保存在FLASH中 – 文件名缺省为nos.img。
25
厂商设备配置文件
• 厂商设备配置文件
– 交换机基本配置文件 – 在交换机系统映像文件启动时进行基本信息的动态显示与部分功
能模块的动态加载。 – 厂商设备配置信息一般包括厂商名称、厂商网址、web相关图片、
❖交换机分割冲突域,但是不分割广播域,即交换机的所有端口属 于同一个广播域
冲突域 冲突域
广播
广播域
....
广播域
18
交换机内部交换方式3-1
• 存储转发
发送
缓存
交换机
FCS 校验
接收
19
交换机内部交换方式3-2
• 快速转发
发送
直接发送
交换机
接收
20
交换机内部交换方式3-3
• 分段过滤(Fragment Free )
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交换机数据转发原理12-2
A
MAC1地1 址
端口1号
• 交换机A在接收到数据帧后,执行以下操作: – 交换机A查找MAC地址表 – 交换机A学习主机11的MAC地址 – 交换机A向其他所有端口发送广播
3
交换机数据转发原理12-3
AA 端口3
端口1dadtaAata 端口2
端口3 端口1
BB 端口2
11
22
33
44
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交换机数据转发原理12-4
源自文库
MAC地址
端口号
B
11
3
data
• 交换机B在接收到数据帧后,执行以下操作:
– 交换机B查看MAC地址表
22
– 交换机B学习源MAC地址和端口号
– 交换机B向所有端口广播数据包
• 主机22,查看数据包的目标MAC地址不是自己,丢弃数据包
5
交换机数据转发原理12-5
13
单工、半双工与全双工
• 单工 – 只有一个信道,传输方向只能是单向的
例如:寻呼机
• 半双工
A
例如B:对讲机
– 只有一个信道,在同一时刻,只能是单向传输
• 全双工
A
例如:电话 B
– 双信道,同时可以有双向数据传输
A
B
14
冲突与冲突域
❖如果冲突过多,则传输效率就会降低
主机A 主机B
主机C
......
9
交换机数据转发原理12-9
MAC地址
端口号
A
11
1
44
3
• 交换机A在接收到数据帧后,执行以下操作:
– 交换机A学习源MAC地址和端口号
– 交换机A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1
• 主机11,收到数据帧
10
交换机数据转发原理12-10
AA 端口3
A
端口1
端口2
• 交换机系统文件包括三类文件:
– 引导文件 – 系统映像文件 – 厂商配置文件
• 交换机软件版本升级就是对这三类文件的更新 • 方法就是用新的文件覆盖旧的文件。
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引导文件
• 引导文件
– 是指引导交换机初始化等的文件,即我们通常说的ROM文件 – 在机架式交换机上通常为boot.rom一份文件 – 在盒式交换机上通常为boot.rom和config.rom两份文件。 – ROM文件保存在FLASH中 – 文件名固定为boot.rom和config.rom。
AA 端口3
A
端口1
端口2
data
BB 端口3
B 端口d1adtaata 端口2
11
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33
44
6
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
data
44
• 主机33,接收到数据帧 • 主机44,丢弃数据帧
7
交换机数据转发原理12-7
发送
收到64字 节后发送
冲突 检测
交换机
接收
21
网络设备的基本存储组件
设备启动版本,不可更新删除,用于错误恢复等操作
3 NVRAM
1 BootROM
2 Flash
配置文件 Startup-config
SDRAM
动态表及其他运行信息 Running-config 等
软件版本 *.bin
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交换机系统文件
冲突域
15
分割冲突域
❖为了提高传输效率,分割冲突域
冲突域1
冲突域2
......
冲突域3
16
交换机背板交换矩阵结构
❖交换机的每个端口访问 另一个端口时,都有一条 专有的线路,不会产生冲 突。
17
冲突域与广播域
❖广播域指接收同样广播消息的节点的集合,如:在该集合中的任 何一个节点传输一个广播帧,则所有其他能收到这个帧的节点都被 认为是该广播帧的一部分
AA 端口3
端口1
端口2
端口3 端口1
BB 端口2
data
这时,主机44要给主机11发送一个数据
帧:
目标地址:11
11
源地址:22 44
33
44
8
交换机数据转发原理12-8
MAC地址
端口号
B
11
3
44
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• 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