以太网交换机基础教材(PPT 98页)

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MAC MAC MAC MAC MAC MAC
S w itch A S IC
L2FDB 二 层 交 换 引 擎
二层交换机转发处理流程
• 查MAC转发表(即L2FDB)处理转发 • 对于表中不包含的地址，通过广播的方式转发 • 使用地址自动学习(根据以太网帧的源MAC)和老化机制进行地址表维
MAC地址
• Media Access Control，网 络设备根据目的MAC来判 断是否处理接收到以太网 帧
• MAC地址是48 bit二进制的 地址，前24位为供应商代 码，后24为序列号
• 单播地址：第一字节最低 位为0，如00-e0-fc-00-0006
• 多播地址：第一字节最低 位为1，如 01-e0-fc-00-0006
行双向传输，而不会发生冲突。
本章小结
• 以太网工作机制– CSMA/CD • 以太网Ethernet II帧格式和MAC地址 • 概念：广播域和冲突域 • 典型设备HUB工作原理和缺陷 • 全双工以太网
培训大纲
• 以太网基本概念 • 二层交换机基本原理 • 三层交换机基本原理 • 交换机相关协议和技术（可选） • 交换机厂商和相关产品（可选）
护
• 一般不对帧格式进行修改
MACD MACA
......
端口2
MACD MACA
......
端口1
MAC地址 MACA MACB MACC MACD
所在端口 1 1 2 2
二层交换机的局限性
• 二层交换机将网段上的冲突域限制到了端口级、但是无法 限制广播域的大小。
扁平二层网络
• 问题
– 广播泛滥，网络性 能差
以太网交换机基础
LAN Switch Fundamental
程永椿 00742 李 博 00404 2005/03/13
引入：网络帝国
路由器（男主角） • 网络中的核心设备，提供丰富的接口连接、软件特性，
也是构建网络的核心力量。 以太网交换机（女主角） • 提供各种以太网接口类型的线速转发功能，是构建局域
• 广播地址：48位全1 ff-ff-ff-ff-ff-ff
冲突域和广播域
• 物理网段（冲突域）：连接在同一导线上所有工 作站的集合
• 逻辑网段（广播域）：限制以太网广播报文的范 围。一般来说，逻辑网段定义了第三层网络，如 IP子网等。
以太网典型设备--Hub工作原理
HUB
R
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
以太网发展简史
• IEEE802.3 以太网标准 • IEEE802.3u 100BASE-T快速以太网标准 • IEEE802.3z/ab 1000Mb/s千兆以太网标准 • IEEE802.3ae 10GE以太网标准
万兆以太网出现 千兆以太网迅速发展
100M快速以太网
共享式转向LAN交换机 10M以太网发展成熟 以太网产生
网和城域网的核心力量。 路由交换设备（反串） • 提供LAN交换板的路由器；提供增强型引擎的交换机
——路由器和交换机的融合趋势越来越明显。 其他设备（配角） • 网管、安全、语音、视讯设备，提供网络的管理或业务
增值功能。 链路层或物理层交换设备（剧务） • ATM交换机、FR、X.25交换机、DDN节点机、传输设
– 网络安全性差
• 解决方法
– 在二层交换机上引 入VLAN功能
VLAN的基本作用
• Virtual Local Area Network • 相同VLAN内主机可以任意通信
– 二层交换
• 不同VLAN内主机二层流量完全隔离
– 阻断广播包，减小广播域 – 提供了网络安全性
• 相同VLAN跨设备通信
– CD: 冲突检测：
• 边发送边检测，发现冲突后进行回退
– 回退：
• 检测到冲突后的处理：发现冲突就停止发送，然后延迟一个随 机时间之后继续发送
以太网帧格式－Ethernet II
– DA ：目的MAC地址 – SA ：源MAC地址 – Type ：帧类型（ARP，IP，RARP） – Frame Load：有效载荷 – FCS ：帧检测序列
R R
Hub
物理层
物理层
R
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
Hub的缺陷
• HUB对所连接的LAN只做信号的中继，所有的物理设备构成了一个 冲突域和广播域
• 在主机数目较多的情况下：
– 冲突严重 – 广播泛滥
全双工以太网
• 数据通过两种独立的路径传输和接收。 • 只存在两个节点，可以在同一时间对信息进
70年代 80年代
90年代 92年 96年 2002年
以太网工作机制
• CSMA/CD：载波侦听与冲突检测-Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection
– CS: 载波侦听
• 发送之前的侦听，确保线路空闲，减少冲突机会
– MA: 多址访问
• 每个站点发送的数据，可以被多个站点接收
– 实现虚拟工作组 – 减少用户移动带来的管理工作量
VLAN的划分方法
• 基于端口划分 • 基于MAC地址划分 • 基于网络层(协议、IP地址、IP子网)划分 • 基于IP组播划分 • 基于组合策略划分
二层交换机基本交换过程
• 通过识别MAC进行
A Switch
wenku.baidu.com
B
C
D
二层交换机工作模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
Switch
链路层 物理层
链路层 物理层
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
二层交换引擎
• ASIC--Application Specific Integrated Circuit • L2FDB—Layer 2 forwarding database
备。对各种物理端口进行带宽或时隙的拆分。
培训目标
• 了解以太网工作的基本机制 • 掌握二层交换机转发机制和流程（重要！） • 掌握三层交换机转发机制和流程（重要！） • 掌握三层交换机和路由器的区别 • 了解交换机的常用协议和技术（可选） • 了解当前交换机主要厂商和产品（可选）
培训大纲
• 以太网基本概念 • 二层交换机基本原理 • 三层交换机基本原理 • 交换机相关协议和技术（可选） • 交换机厂商和相关产品（可选）