交換型以太網(wǎng)及全雙工以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)

1、2022-2-181交換型以太網(wǎng)與全雙工以太網(wǎng)交換型以太網(wǎng)與全雙工以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)技術(shù)2022-2-182 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 以太網(wǎng)交換機(jī)是企業(yè)內(nèi)部組網(wǎng)的中心設(shè)備以太網(wǎng)交換機(jī)是企業(yè)內(nèi)部組網(wǎng)的中心設(shè)備n為什么要使用以太網(wǎng)交換機(jī)為什么要使用以太網(wǎng)交換機(jī)n交換機(jī)的基本工作原理交換機(jī)的基本工作原理n交換機(jī)的結(jié)構(gòu)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)n幾種不同的交換方式幾種不同的交換方式n交換機(jī)分類交換機(jī)分類n基于交換機(jī)的組網(wǎng)方式基于交換機(jī)的組網(wǎng)方式n采用交換機(jī)構(gòu)建全雙工以太網(wǎng)采用交換機(jī)構(gòu)建全雙工以太網(wǎng)n選擇以太網(wǎng)交換機(jī)的要點(diǎn)選擇以太網(wǎng)交換機(jī)的要點(diǎn)2022-2-183第六章第六章 交換型以太網(wǎng)與全雙工以太交換型以太網(wǎng)與全雙工以

2、太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)6.1 6.1 從共享型以太網(wǎng)發(fā)展到交換型以太網(wǎng)從共享型以太網(wǎng)發(fā)展到交換型以太網(wǎng)6.1.1 6.1.1 共享型以太網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題共享型以太網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題因在網(wǎng)段中存在碰撞，大大減少了每個(gè)因在網(wǎng)段中存在碰撞，大大減少了每個(gè)站所獲得的帶寬。（共享帶寬）站所獲得的帶寬。（共享帶寬）HUBHUB等價(jià)于等價(jià)于總線總線2022-2-1842022-2-1856.1.2 6.1.2 交換型以太網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)交換型以太網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)每個(gè)端口獨(dú)享帶寬每個(gè)端口獨(dú)享帶寬端口之間交換互不沖突端口之間交換互不沖突2022-2-186交換型以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)交換型以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)每個(gè)端口的網(wǎng)每個(gè)端口的網(wǎng)段獨(dú)享

3、帶寬段獨(dú)享帶寬最大帶寬最大帶寬= =端口端口帶寬帶寬 端口數(shù)端口數(shù)端口之間可交端口之間可交換數(shù)據(jù)，且互換數(shù)據(jù)，且互不沖突不沖突端口網(wǎng)段廣播端口網(wǎng)段廣播信息互相隔離信息互相隔離2022-2-1876.1.3 6.1.3 以太網(wǎng)交換機(jī)工作的邏輯機(jī)理以太網(wǎng)交換機(jī)工作的邏輯機(jī)理2022-2-1886.2 6.2 網(wǎng)橋與交換機(jī)工作機(jī)理網(wǎng)橋與交換機(jī)工作機(jī)理最簡單的交換機(jī)就是多端口網(wǎng)橋最簡單的交換機(jī)就是多端口網(wǎng)橋6.2.1 6.2.1 以太網(wǎng)上網(wǎng)橋的作用以太網(wǎng)上網(wǎng)橋的作用隔離網(wǎng)段的碰撞域隔離網(wǎng)段的碰撞域6.2.2 6.2.2 透明網(wǎng)橋透明網(wǎng)橋根據(jù)端口根據(jù)端口地址表尋找輸出端口地址表尋找輸出端口2022-2-

4、189操作流程操作流程2022-2-1810發(fā)送站經(jīng)交換機(jī)發(fā)送報(bào)文的過程發(fā)送站經(jīng)交換機(jī)發(fā)送報(bào)文的過程：n交換機(jī)檢測發(fā)送站與接收站位于同一個(gè)交換機(jī)檢測發(fā)送站與接收站位于同一個(gè)端口，則不轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文，報(bào)文在同一個(gè)端口，則不轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文，報(bào)文在同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)傳送。如該網(wǎng)段為以太網(wǎng)，則網(wǎng)網(wǎng)段內(nèi)傳送。如該網(wǎng)段為以太網(wǎng)，則網(wǎng)段內(nèi)按段內(nèi)按CSMA/CD方式工作。方式工作。n如發(fā)送站與接收站屬不同端口，則查找如發(fā)送站與接收站屬不同端口，則查找端口端口-地址表，將報(bào)文發(fā)往目的端口。地址表，將報(bào)文發(fā)往目的端口。n如在端口如在端口-地址表內(nèi)查不到目的端口，則地址表內(nèi)查不到目的端口，則發(fā)廣播報(bào)文。發(fā)廣播報(bào)文。2022-2-

5、18116.3 6.3 以太網(wǎng)交換機(jī)結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)交換機(jī)結(jié)構(gòu)6.3.1 6.3.1 軟件執(zhí)行交換結(jié)構(gòu)軟件執(zhí)行交換結(jié)構(gòu)工作速度慢，很少使用。工作速度慢，很少使用。2022-2-18126.3.2 6.3.2 矩陣交換結(jié)構(gòu)矩陣交換結(jié)構(gòu)交換速度快，延遲時(shí)間短，但端交換速度快，延遲時(shí)間短，但端口擴(kuò)展困難，矩陣存在阻塞，不易實(shí)口擴(kuò)展困難，矩陣存在阻塞，不易實(shí)現(xiàn)廣播傳送?，F(xiàn)廣播傳送。2022-2-18136.3.3 6.3.3 總線交換結(jié)構(gòu)總線交換結(jié)構(gòu)便于擴(kuò)展；易于管理；容易實(shí)現(xiàn)廣播傳送；便于擴(kuò)展；易于管理；容易實(shí)現(xiàn)廣播傳送；容易實(shí)現(xiàn)多對一方式工作。容易實(shí)現(xiàn)多對一方式工作。要求背板速度高，幾個(gè)要求背板速度高，

6、幾個(gè)GbpsGbps幾十個(gè)幾十個(gè)GbpsGbps?，F(xiàn)在產(chǎn)品的背板速度已達(dá)到現(xiàn)在產(chǎn)品的背板速度已達(dá)到256Gbps256Gbps。2022-2-18146.4 6.4 以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式6.4.1 6.4.1 靜態(tài)交換方式靜態(tài)交換方式人工配置人工配置2022-2-18156.4.2 6.4.2 動(dòng)態(tài)交換方式動(dòng)態(tài)交換方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā) （Store ForwardStore Forward）直通直通 （Cut ThroughCut Through）自適應(yīng)自適應(yīng) （AdaptationAdaptation）碎片丟棄碎片丟棄 （Fragment FreeFragment F

7、ree）2022-2-18161. 1. 存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點(diǎn)：可靠性好優(yōu)點(diǎn)：可靠性好缺點(diǎn)：處理延遲時(shí)間長缺點(diǎn)：處理延遲時(shí)間長2022-2-18172. 2. 直通直通輸入端收到報(bào)文的目的地址字段后，輸入端收到報(bào)文的目的地址字段后，經(jīng)查表，直接轉(zhuǎn)到輸出端口。經(jīng)查表，直接轉(zhuǎn)到輸出端口。優(yōu)點(diǎn)：處理延遲時(shí)間短。優(yōu)點(diǎn)：處理延遲時(shí)間短。缺點(diǎn)：可靠性差。缺點(diǎn)：可靠性差。3. 3. 自適應(yīng)自適應(yīng)一般情況下交換器工作在直通方式，一般情況下交換器工作在直通方式，工作速度很快。當(dāng)檢測到出錯(cuò)率高工作速度很快。當(dāng)檢測到出錯(cuò)率高（如丟包個(gè)數(shù)增加）或幀碎片太多時(shí)，（如丟包個(gè)數(shù)增加）或幀碎片太多時(shí)，交換器自動(dòng)切換到存儲轉(zhuǎn)發(fā)

8、方式工作。交換器自動(dòng)切換到存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式工作。該類型綜合了前面兩種方式的優(yōu)點(diǎn)。該類型綜合了前面兩種方式的優(yōu)點(diǎn)。2022-2-18184. 4. 碎片丟棄碎片丟棄是一種折衷方案。是一種折衷方案。當(dāng)報(bào)文小于當(dāng)報(bào)文小于512512位時(shí)（以太網(wǎng)最位時(shí)（以太網(wǎng)最短幀），交換器不轉(zhuǎn)發(fā)，大于短幀），交換器不轉(zhuǎn)發(fā)，大于512512位時(shí)位時(shí)接直通方式工作。接直通方式工作。優(yōu)點(diǎn)：過濾了小于優(yōu)點(diǎn)：過濾了小于512512位的碎片，位的碎片，工作速度介于工作速度介于 第第1 1、2 2種方式之間。種方式之間。缺點(diǎn)：可靠性較第缺點(diǎn)：可靠性較第1 1種方式差。種方式差。2022-2-18196.5 6.5 以太網(wǎng)交換機(jī)的分類

9、和應(yīng)用以太網(wǎng)交換機(jī)的分類和應(yīng)用6.5.1 6.5.1 按帶寬分類按帶寬分類10Mbps10Mbps、100Mbps100Mbps、1000Mbps1000Mbps往往一個(gè)交換器上有不同速率的往往一個(gè)交換器上有不同速率的端口，稱為不對稱式交換器。端口，稱為不對稱式交換器。6.5.2 6.5.2 按端口上支持的媒體分類按端口上支持的媒體分類雙絞線、光纜雙絞線、光纜一個(gè)交換器可支持多種傳輸介質(zhì)一個(gè)交換器可支持多種傳輸介質(zhì)2022-2-18206.5.3 6.5.3 按架構(gòu)分類按架構(gòu)分類堆疊式、機(jī)框式堆疊式、機(jī)框式2022-2-1821機(jī)框式優(yōu)點(diǎn)：機(jī)框式優(yōu)點(diǎn)：維修方便維修方便高可靠性高可靠性1. 1.

10、 系統(tǒng)集成和配置靈活系統(tǒng)集成和配置靈活2022-2-1822補(bǔ)充：按交換機(jī)工作的協(xié)議層次分補(bǔ)充：按交換機(jī)工作的協(xié)議層次分n工作在數(shù)據(jù)鏈路層工作在數(shù)據(jù)鏈路層 相當(dāng)于多端口網(wǎng)橋相當(dāng)于多端口網(wǎng)橋n工作在網(wǎng)絡(luò)層工作在網(wǎng)絡(luò)層 同時(shí)具有路由功能，功能強(qiáng)，用于主同時(shí)具有路由功能，功能強(qiáng)，用于主干網(wǎng)。干網(wǎng)。n工作在傳輸層工作在傳輸層 能識別端口號能識別端口號n工作在應(yīng)用層工作在應(yīng)用層 能區(qū)分不同的應(yīng)用能區(qū)分不同的應(yīng)用2022-2-1823組網(wǎng)方法的發(fā)展：從以路由器為中心到以交換機(jī)為中心組網(wǎng)方法的發(fā)展：從以路由器為中心到以交換機(jī)為中心2022-2-18246.5.4 6.5.4 按應(yīng)用分類與相應(yīng)的典型組網(wǎng)方式按

11、應(yīng)用分類與相應(yīng)的典型組網(wǎng)方式層次化的體系結(jié)構(gòu)層次化的體系結(jié)構(gòu)SWSWSWSWSWSWSWSWSWSWSWSWSWSWHUBHUBPCPCPCPCHUBHUBPCPCPCPC主干級主干級部門級部門級組級組級傳輸速率傳輸速率100Mbps1000Mbps100Mbps1000Mbps10Mbps100Mbps10Mbps100Mbps10Mbps10Mbps2022-2-1825各層特性各層特性2022-2-1826層次化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)層次化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 各層功能分工明確，便于設(shè)計(jì)、各層功能分工明確，便于設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試實(shí)現(xiàn)和調(diào)試 充分發(fā)揮不同規(guī)格交換器的功能充分發(fā)揮不同規(guī)格交換器的功能 層次結(jié)構(gòu)使內(nèi)部

12、網(wǎng)的信息流與業(yè)層次結(jié)構(gòu)使內(nèi)部網(wǎng)的信息流與業(yè)務(wù)流的流向、流量基本一致務(wù)流的流向、流量基本一致2022-2-1827以交換機(jī)為中心組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以交換機(jī)為中心組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2022-2-1828通過交換機(jī)與不同網(wǎng)絡(luò)的連接通過交換機(jī)與不同網(wǎng)絡(luò)的連接2022-2-18296.6 6.6 全雙工以太網(wǎng)全雙工以太網(wǎng)6.6.1 6.6.1 全雙工以太網(wǎng)技術(shù)的重要性全雙工以太網(wǎng)技術(shù)的重要性增加帶寬、擴(kuò)展網(wǎng)段長度增加帶寬、擴(kuò)展網(wǎng)段長度發(fā)送與接收可同時(shí)進(jìn)行，不會(huì)發(fā)發(fā)送與接收可同時(shí)進(jìn)行，不會(huì)發(fā)生沖突碰撞。所以不受生沖突碰撞。所以不受CSMA/CDCSMA/CD的約的約束，擴(kuò)展了網(wǎng)段長度。束，擴(kuò)展了網(wǎng)段長度。2022

13、-2-18306.6.2 6.6.2 全雙工以太網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)全雙工以太網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)由一對線連接，發(fā)送與接收同時(shí)進(jìn)行由一對線連接，發(fā)送與接收同時(shí)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的通信點(diǎn)對點(diǎn)的通信不可以用不可以用HUBHUB速率提高一倍速率提高一倍擴(kuò)展距離擴(kuò)展距離實(shí)際上僅對實(shí)際上僅對100BASE FX100BASE FX有意義。有意義。其余標(biāo)準(zhǔn)下因受電光信號本身的傳輸其余標(biāo)準(zhǔn)下因受電光信號本身的傳輸損耗影響，在實(shí)際應(yīng)用中并不能加長損耗影響，在實(shí)際應(yīng)用中并不能加長距離。距離。2022-2-18316.6.3 6.6.3 全雙工以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用全雙工以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用2022-2-1832選擇以太網(wǎng)交換器的要點(diǎn)：選擇以太網(wǎng)交換器的要點(diǎn)： 交換技術(shù)交換技術(shù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)、直通、自適應(yīng)存儲轉(zhuǎn)發(fā)、直通、自適應(yīng) 吞吐量和背板速度吞吐量和背板速度吞吐量指所有端口同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)速吞吐量指所有端口同