交换机基本原理与配置

 

1.数据链路层

　　　　数据链路层是OSI参考模型中的第二层，介乎于物理层和网络层之间。数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服

　　务是将源自物理层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。

　　1.1 基本结构图

　1.2 数据链路层的功能

　　　　（1）数据链路的建立、维护与拆除
　　　　（2）帧包装、帧传输、帧同步

• 为了使传输中发生差错后只将有错的有限数据进行重发，数据链路层将比特流组合成以太帧为单位传送。每个帧除了要传送的数据外，还包括校验码，以使接
• 收方能发现传输中的差错。帧的组织结构必须设计成使接收方能够 明确地从物理层收到的比特流中对其进行识别，也即能从比特流中区分出帧的起始与终止。

　　　　（3）帧的差错恢复

• 一个实用的通信系统必须具备发现（即检测）这种差错的能力，并采取某种措施纠正之，使差错被控制在所能允许的尽可能小的范围内，这就是差错控
• 制过程，也是数据链路层的主要功能之一。

　　　　（4）流量控制

                   流量控制是对发送方数据流量的控制，使其发送率不致超过接收方所能承受的能力

     2. 以太网

       “以太网采用介质访问控制(Medh Access Control,MAC)地址进行寻址,MAC地址被烧人每个以太网网卡(Network Interface Card,NIC)中。 MAC地址也叫硬件地址,它采用48位(6字节)的

         十六进制格式。组织唯一标识符(OUI)是由IEEE分配给单位...”

• 以太网的时钟取自于Alto的系统时钟，最初的数据传输速率为2.94Mbps。Meltacafe将这项技术命名为“以太网”。
• 以太网的传输速度从最初的10Mbps逐步扩展到100Mbps、1GMbps、10Gbps，以太网的价格也跟随摩尔定律以及规模经济而迅速下降。同时，随着用户迅速膨胀到数以亿计，网络的价值越发无可估量。如今，以太网已经成为局域网（LAN）中的主导网络技术，而且随着吉比以太网的出现，以太网已经开始向城域网（MAN）大步迈进。
• 技术的发展促使以太网应该有下一个标准，现在的关键是确立一个标准，该标准可以将10G以太网引入城域网（MAN），并最终推广到广域网（WAN）。我们相信，语音网和数据网最终将实现统一，融合的网络同时应该兼容目前的以太网技术，以便能够最大程度地保护客户以及服务提供商们已经在以太网上投入的基础设施投资。

            2.1以太网帧格式

（1）以太网MAC地址：用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备

 

（2）Ethernet Ⅱ帧格式

3.交换机设备简介

 

网络交换机，是一个扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。它具有性能价格比高、高度灵活、相对简单、易于实现等特点。

 

 

 

（3.1）网络交换机功能

交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支

持，甚至有的还具有防火墙的功能。

交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等

的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。

一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络

的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。

学习功能：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

转发过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。

消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

进修：以太网交流机体味每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同响应的端口映射起来存放在交流机缓存中的MAC地址表中。

转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到毗连目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。

(3.2)网络交换机原理

1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交流机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。

2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。

3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。

4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。

4.交换机以太网接口的工作模式

1.单工

两个数据站之间只能沿单一方向传输数据

2.半双工

两个数据站之间可以双向数据传输，但不能同时进行

3.全双工

两个数据站之间可双向且同时进行数据传输