交換機專題介紹課件

交換機專題交換機與集線器的區(qū)別交換機的相關(guān)技術(shù)和特點局域網(wǎng)交換機的選擇第三層交換技術(shù)1交換機專題交換機與集線器的區(qū)別1前言局域網(wǎng)中的交換機，也叫做交換式Hub(SwitchHub)。20世紀80年代初期，第一代LAN技術(shù)開始應(yīng)用時，即使是在上百個用戶共享網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的環(huán)境下，10Mbps似乎也是一個非凡的帶寬。與已往連接終端與小型主機的2400bps和9600bps網(wǎng)絡(luò)相比，10Mbps確實是綽綽有余了。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的不斷拓寬，LAN的作用已遠遠超出了原有10M網(wǎng)絡(luò)所能滿足的要求，網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)開始出現(xiàn)并很快得到了廣泛的應(yīng)用。2前言局域網(wǎng)中的交換機，也叫做交換式Hub(S一、交換機與集線器的區(qū)別

1、交換機與集線器的本質(zhì)區(qū)別用集線器組成的網(wǎng)絡(luò)稱為共享式網(wǎng)絡(luò)，而用交換機組成的網(wǎng)絡(luò)稱為交換式網(wǎng)絡(luò)。共享式以太網(wǎng)存在的主要問題是所有用戶共享帶寬，每個用戶的實際可用帶寬隨網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的增加而遞減。這是因為當信息繁忙時，多個用戶可能同時“爭用”一個信道，而一個信道在某一時刻只允許一個用戶占用，所以大量的用戶經(jīng)常處于監(jiān)測等待狀態(tài)，致使信號傳輸時產(chǎn)生抖動、停滯或失真，嚴重影響了網(wǎng)絡(luò)的性能。3一、交換機與集線器的區(qū)別1、交換機與集線器的本質(zhì)區(qū)別3一、交換機與集線器的區(qū)別

在交換式以太網(wǎng)中，交換機提供給每個用戶專用的信息通道，除非兩個源端口企圖同時將信息發(fā)往同一個目的端口，否則多個源端口與目的端口之間可同時進行通信而不會發(fā)生沖突。通過實驗測得，在多服務(wù)器組成的LAN中，處于半雙工模式下的交換式以太網(wǎng)的實際最大傳輸速度是共享式網(wǎng)絡(luò)的1.7倍，而工作在全雙工狀態(tài)下的交換式以太網(wǎng)的實際最大傳輸速度可達到共享式網(wǎng)絡(luò)的3.8倍。4一、交換機與集線器的區(qū)別在交換式以太網(wǎng)中，交換機提一、交換機與集線器的區(qū)別

交換機只是在工作方式上與集線器不同，其他的如連接方式、速度選擇等與集線器基本相同，目前的交換機同樣從速度上分為10M、100M和1000M幾種，所提供的端口數(shù)多為8口、16口和24口幾種。交換機在局域網(wǎng)中主要用于連接工作站、Hub、服務(wù)器或用于分散式主干網(wǎng)（見圖1）。5一、交換機與集線器的區(qū)別交換機只是在工作方式上與集一、交換機與集線器的區(qū)別

6一、交換機與集線器的區(qū)別6一、交換機與集線器的區(qū)別

2、局域網(wǎng)中選擇交換機的原因在局域網(wǎng)中選擇交換機，除了上述的因為工作方式的不同而可獲得更好的網(wǎng)絡(luò)性能外，還有以下幾點原因：7一、交換機與集線器的區(qū)別2、局域網(wǎng)中選擇交換機的原因7一、交換機與集線器的區(qū)別

①局域網(wǎng)交換機將逐漸取代集線器。目前，10/100M自適應(yīng)局域網(wǎng)交換機是國際市場上流行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它不僅能提高網(wǎng)絡(luò)的整體速度，同時還能夠與原有網(wǎng)絡(luò)上的10M設(shè)備兼容，使舊的10M以太網(wǎng)設(shè)備無縫集成到100M快速以太網(wǎng)內(nèi)。10/100M網(wǎng)卡的迅速普及，使快速以太網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用到普通工作組網(wǎng)絡(luò)（如家庭網(wǎng)絡(luò)、小型辦公網(wǎng)、網(wǎng)吧等）中。8一、交換機與集線器的區(qū)別①局域網(wǎng)交換機將逐漸取代集一、交換機與集線器的區(qū)別

自適應(yīng)的10/100M交換機能夠同時支持10M或100M的連接，這使得10/100M的交換機成為中小型用戶在需要支持新舊技術(shù)混合的網(wǎng)絡(luò)中一個理想的選擇。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，10/100M交換機的銷量在1999年達到4700萬端口。按端口數(shù)計算，會占到70％的以太網(wǎng)設(shè)備，同時隨著交換機價格的不斷下降，相同端口數(shù)和速度的交換機的價格與集線器之間的差距已逐漸減小。9一、交換機與集線器的區(qū)別自適應(yīng)的10/100M交換機能夠同一、交換機與集線器的區(qū)別

②千兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用，推動了交換機的應(yīng)用。千兆以太網(wǎng)技術(shù)的迅速成熟和市場化，使其成為企業(yè)骨干網(wǎng)的理想技術(shù)選擇。千兆以太網(wǎng)不僅能提供適于網(wǎng)絡(luò)不斷擴展的帶寬需要，同時它也能平滑地和用戶原有的以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)設(shè)備相結(jié)合。據(jù)有關(guān)部門的市場統(tǒng)計，千兆以太網(wǎng)的交換市場1998年為22萬端口，1999年增長到180萬端口。10一、交換機與集線器的區(qū)別②千兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用，推動二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點1、交換機常用的三種交換技術(shù)交換機是構(gòu)成整個交換式網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備，交換機所采用交換方式的不同將會影響交換機的工作性能，為此我們有必要了解交換機的一些工作原理及特點。目前，交換機主要使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)(StoreandForward)、直通(CutThrough)和無碎片直通(FragmentFreeCutThrough)三種方式。11二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點1、交換機常用的三種交換技術(shù)11二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點①存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)式交換機是指在交換機接收到數(shù)據(jù)幀時，先存儲在一個共享緩沖區(qū)中，然后進行過濾（濾掉不健全的幀和有沖突的幀）和差錯校驗處理，最后再將數(shù)據(jù)按目的地址發(fā)送到指定的端口。12二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點①存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式12二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點②直通方式直通式交換機只對接收到的數(shù)據(jù)幀的目的地址信息進行檢查，然后立刻按指定的地址轉(zhuǎn)發(fā)出去，而不做差錯和過濾處理。

13二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點②直通方式13二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點③無碎片直通方式“碎片”是指當信息發(fā)送中突然發(fā)生沖突時，因為雙方立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀而在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的殘缺不健全的幀。碎片是無用的信息，必須將其濾除。無碎片直通方式首先存儲接收到的數(shù)據(jù)幀的部分字節(jié)（前64個字節(jié)），然后進行差錯檢驗，如果有錯，立即濾除，并要求對方重發(fā)此幀，否則認為該幀健全，并馬上轉(zhuǎn)發(fā)出去。14二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點③無碎片直通方式14二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點3、第三層交換日益強大的計算機系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向更快、更便捷的方向發(fā)展提供了保障，而日益龐大和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)又產(chǎn)生了持續(xù)增長的網(wǎng)絡(luò)堵塞。普通交換機工作在OSI七層模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），交換以MAC（介質(zhì)訪問控制層，是數(shù)據(jù)鏈路層中的一部分）地址為基礎(chǔ)。目前第二層交換機已無法勝任大規(guī)模局域網(wǎng)的建設(shè)，所以在一些較大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中一般將交換機和路由器結(jié)合在一起使用。路由器處于OSI模型的第三層（網(wǎng)絡(luò)層），通常以IP協(xié)議通過軟件實現(xiàn)網(wǎng)際互聯(lián)，并且路由器價格昂貴、轉(zhuǎn)發(fā)速度慢，越來越成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。15二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點3、第三層交換15二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點第三層交換就是在第二層交換的基礎(chǔ)上把路由功能集成在交換機中，吸收了路由器在網(wǎng)絡(luò)中的可擴展性和靈活性等特點，所以將第三層交換機又稱為路由交換機。與第二層交換機相比，第三層交換機在性能上得到了飛躍性的提高，在網(wǎng)絡(luò)分段、安全性、可管理性等方面都具有很大的優(yōu)勢。第三層交換在提高網(wǎng)絡(luò)的運行速度和擴展網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模等方面所起的作用已得到了網(wǎng)絡(luò)用戶的一致公認，下一代骨干網(wǎng)的核心將是第三層交換機。16二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點第三層交換就是在第二層交換的基礎(chǔ)上二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點4、多層交換和第四層交換隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了多層交換和第四層交換。我們把多層交換機可以看做是在傳統(tǒng)交換機（第二層交換機）的基礎(chǔ)上附加（而非集成）了路由交換功能的設(shè)備。目前的多層交換機可很好地兼容現(xiàn)有的路由器網(wǎng)絡(luò)。第四層交換機是在第三層交換機的基礎(chǔ)上引進了新的網(wǎng)絡(luò)功能，它工作于OSI模型的第四層（傳輸層），可對數(shù)據(jù)包進行查詢、獲取數(shù)據(jù)包的相關(guān)信息等操作。目前第四層交換還只是一個概念，尚未有正式的產(chǎn)品推出。17二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點4、多層交換和第四層交換17三、局域網(wǎng)交換機的選擇近來，各網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品公司紛紛推出交換機產(chǎn)品，國內(nèi)市場交換機的價格也越來越為用戶所接受。但是，眾多的品牌和系列產(chǎn)品也給用戶帶來了一定的選擇困難。到底采用什么樣的設(shè)備既能提高網(wǎng)絡(luò)性能，又可以保護投資，恐怕是困擾很多網(wǎng)絡(luò)管理人員的一個問題。18三、局域網(wǎng)交換機的選擇近來，各網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品公司紛紛推出交三、局域網(wǎng)交換機的選擇(一)從技術(shù)的角度選擇1、完全支持存儲轉(zhuǎn)發(fā)(StoreandForward)、直通(CutThrough)和無碎片直通(FragmentFreeCutThrough)三種方式。目前，許多廠家的產(chǎn)品都能夠同時支持這三種技術(shù)，以適應(yīng)交換機的不同應(yīng)用。19三、局域網(wǎng)交換機的選擇(一)從技術(shù)的角度選擇19三、局域網(wǎng)交換機的選擇2、同時支持全雙工/半雙工傳輸模式。有些人在選購交換機時只注重全雙工，而忽視了半雙工，其實這種想法和做法是錯誤的。因為在與交換機相連的所有設(shè)備中，除支持全雙工的外，還有些只能工作在半雙工下（如早期的網(wǎng)卡和Hub），而這些半雙工的設(shè)備有些無法與全雙工的設(shè)備協(xié)同工作，或工作不穩(wěn)定。20三、局域網(wǎng)交換機的選擇2、同時支持全雙工/半雙工傳輸三、局域網(wǎng)交換機的選擇3、提供網(wǎng)管功能。許多交換機都內(nèi)置了簡單管理（SNMP）模塊，以方便對網(wǎng)絡(luò)的整體管理。4、提供虛擬局域網(wǎng)（VLAN）管理功能。虛擬局域網(wǎng)技術(shù)可以通過一個交換機對同一網(wǎng)絡(luò)中的用戶進行分段管理，段與段之間即可相互聯(lián)系，又可彼此獨立。21三、局域網(wǎng)交換機的選擇3、提供網(wǎng)管功能。許多交換機都三、局域網(wǎng)交換機的選擇5、提供多模塊和多類型端口的支持。每個交換機模塊相當于一個獨立的小型交換機，提供的模塊數(shù)越多，可管理的用戶和設(shè)備數(shù)也越多。多類型端口支持指一個交換機一般應(yīng)同時支持多種類型端口的連接，常見的有10Base－T、100Base－TX和100Base－FX的連接，10Base－T指10M雙絞線以太網(wǎng)連接，100Base－TX指100M快速以太網(wǎng)連接，100Base－FX指100M光纖連接。必要時，還應(yīng)考慮是否提供1000M光纖連接端口1000Base－FX。22三、局域網(wǎng)交換機的選擇5、提供多模塊和多類型端口的支三、局域網(wǎng)交換機的選擇23三、局域網(wǎng)交換機的選擇23三、局域網(wǎng)交換機的選擇6、提供LED指示燈顯示，便于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和故障排除。圖2是一款I(lǐng)ntel小型局域網(wǎng)10/100M自適應(yīng)交換機，如果它前面的LED指示燈不亮，說明對應(yīng)的端口未接通，如果顯示桔黃色，說明連接速度為100Mbps，如果是藍色說明連接速度是10Mbps。24三、局域網(wǎng)交換機的選擇6、提供LED指示燈顯示，便于三、局域網(wǎng)交換機的選擇(二)從品牌上選擇目前，市面上的以太網(wǎng)交換機可用“美高臺低”四個字表示。其中美國產(chǎn)品憑借其技術(shù)優(yōu)勢把持著高端交換機的市場，并不斷制訂出新的標準。其出名品牌有3Com、Bay、Cisco、Intel等；而中國臺灣的D－Link和Accton占據(jù)著低端交換機的主要市場份額。近來，聯(lián)想、實達等公司也推出了自己的局域網(wǎng)交換機產(chǎn)品。從使用性能上看，國外高端產(chǎn)品不錯，功能也齊全，但價格較為昂貴。低端產(chǎn)品功能相對單一，但價格較低。用戶可根據(jù)實際需要來選擇使用。25三、局域網(wǎng)交換機的選擇(二)從品牌上選擇25四、第三層交換技術(shù)（一）什么是第三層交換為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用深化帶來的挑戰(zhàn)，在過去的20年里，網(wǎng)絡(luò)在速度和網(wǎng)段這兩個技術(shù)方向急劇發(fā)展。在速度方面，給用戶提供了更高的帶寬：局域網(wǎng)的速度已從最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s，目前千兆以太網(wǎng)技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。同時FDDI和ATM技術(shù)給用戶帶來了提高網(wǎng)絡(luò)速度的更多的選擇。26四、第三層交換技術(shù)（一）什么是第三層交換26四、第三層交換技術(shù)在網(wǎng)段方面也有了質(zhì)的突破：已從早期的共享介質(zhì)的局域網(wǎng)發(fā)展到目前的交換式局域網(wǎng)。交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專用的帶寬為用戶所獨享，極大的提高了局域網(wǎng)傳輸?shù)男??？梢哉f，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的技術(shù)中，直接面向用戶的第一層接口和第二層交換技術(shù)方面已得到令人滿意的答案。但是，作為網(wǎng)絡(luò)核心、起到網(wǎng)間互連作用的路由器技術(shù)卻沒有質(zhì)的突破。27四、第三層交換技術(shù)在網(wǎng)段方面也有了質(zhì)的突破：已從早期的共四、第三層交換技術(shù)傳統(tǒng)的路由器基于軟件，協(xié)議復(fù)雜，與局域網(wǎng)速度相比，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低。但同時它又作為網(wǎng)段(子網(wǎng)，虛擬網(wǎng))互連的樞紐，這就使傳統(tǒng)的路由器技術(shù)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著Internet/Intranet的迅猛發(fā)展和B/S(瀏覽器/服務(wù)器)計算模式的廣泛應(yīng)用，跨地域、跨網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)急劇增長，業(yè)界和用戶深感傳統(tǒng)的路由器在網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸效應(yīng)。改進傳統(tǒng)的路由技術(shù)迫在眉睫。在這種情況下，一種新的路由技術(shù)應(yīng)運而生，這就是第三層交換技術(shù)：說它是路由器，因為它可操作在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的第三層，是一種路由理解設(shè)備并可起到路由決定的作用；說它是交換器，是因為它的速度極快，幾乎達到第二層交換的速度。28四、第三層交換技術(shù)傳統(tǒng)的路由器基于軟件，協(xié)議復(fù)雜，與局域四、第三層交換技術(shù)（二）第三層交換技術(shù)的原理

一個具有第三層交換功能的設(shè)備是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結(jié)合，并不是簡單的把路由器設(shè)備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網(wǎng)交換機上。29四、第三層交換技術(shù)（二）第三層交換技術(shù)的原理

一四、第三層交換技術(shù)從硬件上看，第二層交換機的接口模塊都是通過高速背板/總線（速率可高達幾十Gbit/s）交換數(shù)據(jù)的，在第三層交換機中，與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速的交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制(10Mbit/s-100Mbit/s)；30四、第三層交換技術(shù)從硬件上看，第二層交換機的接口模塊都是四、第三層交換技術(shù)在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措，它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進行了界定，其作法是：

1、對于數(shù)據(jù)封包的轉(zhuǎn)發(fā)：如IP/IPX封包的轉(zhuǎn)發(fā)，這些有規(guī)律的過程通過硬件得以高速實現(xiàn)。

2、對于第三層路由軟件：如路由信息的更新、路由表維護、路由計算、路由的確定等功能，用優(yōu)化、高效的軟件實現(xiàn)。31四、第三層交換技術(shù)在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措四、第三層交換技術(shù)假設(shè)兩個使用IP協(xié)議的站點通過第三層交換機進行通信的過程，發(fā)送站點A在開始發(fā)送時，已知目的站的IP地址，但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。要采用地址解析(ARP)來確定目的站的MAC地址。發(fā)送站把自己的IP地址與目的站的IP地址比較，采用其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡(luò)地址來確定目的站是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。32四、第三層交換技術(shù)假設(shè)兩個使用IP協(xié)議的站點通過第三層交四、第三層交換技術(shù)若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，A廣播一個ARP請求，B返回其MAC地址，A得到目的站點B的MAC地址后將這一地址緩存起來，并用此MAC地址封包轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第二層交換模塊查找MAC地址表確定將數(shù)據(jù)包發(fā)向目的端口。若兩個站點不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如發(fā)送站A要與目的站C通信，發(fā)送站A要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析)封包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設(shè)置。這個IP地址實際上對應(yīng)第三層交換機的第三層交換模塊。33四、第三層交換技術(shù)若目的站B與發(fā)送站A在同一子網(wǎng)內(nèi)，A廣播一四、第三層交換技術(shù)所以當發(fā)送站A對“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個ARP請求時，若第三層交換模塊在以往的通信過程中已得到目的站C的MAC地址，則向發(fā)送站A回復(fù)C的MAC地址；否則第三層交換模塊根據(jù)路由信息向目的站廣播一個ARP請求，目的站C得到此ARP請求后向第三層交換模塊回復(fù)其MAC地址，第三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站A。以后，當再進行A與C之間數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)時，將用最終的目的站點C的MAC地址封包，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第二層交換處理，信息得以高速交換。34四、第三層交換技術(shù)所以當發(fā)送站A對“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播四、第三層交換技術(shù)第三層交換具有以下突出特點：

1）有機的硬件結(jié)合使得數(shù)據(jù)交換加速；

2）優(yōu)化的路由軟件使得路由過程效率提高；

3）除了必要的路由決定過程外，大部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程由第二層交換處理；

4）多個子網(wǎng)互連時只是與第三層交換模塊的邏輯連接，不象傳統(tǒng)的外接路由器那樣需增加端口，保護了用戶的投資。35四、第三層交換技術(shù)第三層交換具有以下突出特點：

四、第三層交換技術(shù)（三）第三層交換目前現(xiàn)狀

目前，第三層交換器已在網(wǎng)絡(luò)集成中投入使用，其優(yōu)良的性能已嶄露鋒芒并得到用戶的推崇。36四、第三層交換技術(shù)（三）第三層交換目前現(xiàn)狀

目前，四、第三層交換技術(shù)作為一種嶄新的技術(shù)，第三層交換機的成熟還有很長的路，象其它一些新技術(shù)一樣，還待進行其協(xié)議的標準化工作。目前很多廠商都宣稱開發(fā)出了第三層交換機，但經(jīng)國際權(quán)威機構(gòu)測試，作法各異且性能表現(xiàn)不同。另外，可能是基于各廠商占領(lǐng)市場的策略，目前的第三層交換機主要可交換路由IP/IPX協(xié)議，還不能處理其它一些有一定應(yīng)用領(lǐng)域的專用協(xié)議。因此，有關(guān)專家認為，第三層交換技術(shù)將是下一世紀的網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)，傳統(tǒng)的路由器在一段時間內(nèi)還會得以應(yīng)用，但它將處于它力所能及的位置，那就是處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，去作速度受限的廣域網(wǎng)互聯(lián)、安全控制(防火墻)、專用協(xié)議的異種機互連等。37四、第三層交換技術(shù)作為一種嶄新的技術(shù)，第三層交換機的成熟謝謝大家！38謝謝大家！38交換機專題交換機與集線器的區(qū)別交換機的相關(guān)技術(shù)和特點局域網(wǎng)交換機的選擇第三層交換技術(shù)39交換機專題交換機與集線器的區(qū)別1前言局域網(wǎng)中的交換機，也叫做交換式Hub(SwitchHub)。20世紀80年代初期，第一代LAN技術(shù)開始應(yīng)用時，即使是在上百個用戶共享網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的環(huán)境下，10Mbps似乎也是一個非凡的帶寬。與已往連接終端與小型主機的2400bps和9600bps網(wǎng)絡(luò)相比，10Mbps確實是綽綽有余了。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的不斷拓寬，LAN的作用已遠遠超出了原有10M網(wǎng)絡(luò)所能滿足的要求，網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)開始出現(xiàn)并很快得到了廣泛的應(yīng)用。40前言局域網(wǎng)中的交換機，也叫做交換式Hub(S一、交換機與集線器的區(qū)別

1、交換機與集線器的本質(zhì)區(qū)別用集線器組成的網(wǎng)絡(luò)稱為共享式網(wǎng)絡(luò)，而用交換機組成的網(wǎng)絡(luò)稱為交換式網(wǎng)絡(luò)。共享式以太網(wǎng)存在的主要問題是所有用戶共享帶寬，每個用戶的實際可用帶寬隨網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)的增加而遞減。這是因為當信息繁忙時，多個用戶可能同時“爭用”一個信道，而一個信道在某一時刻只允許一個用戶占用，所以大量的用戶經(jīng)常處于監(jiān)測等待狀態(tài)，致使信號傳輸時產(chǎn)生抖動、停滯或失真，嚴重影響了網(wǎng)絡(luò)的性能。41一、交換機與集線器的區(qū)別1、交換機與集線器的本質(zhì)區(qū)別3一、交換機與集線器的區(qū)別

在交換式以太網(wǎng)中，交換機提供給每個用戶專用的信息通道，除非兩個源端口企圖同時將信息發(fā)往同一個目的端口，否則多個源端口與目的端口之間可同時進行通信而不會發(fā)生沖突。通過實驗測得，在多服務(wù)器組成的LAN中，處于半雙工模式下的交換式以太網(wǎng)的實際最大傳輸速度是共享式網(wǎng)絡(luò)的1.7倍，而工作在全雙工狀態(tài)下的交換式以太網(wǎng)的實際最大傳輸速度可達到共享式網(wǎng)絡(luò)的3.8倍。42一、交換機與集線器的區(qū)別在交換式以太網(wǎng)中，交換機提一、交換機與集線器的區(qū)別

交換機只是在工作方式上與集線器不同，其他的如連接方式、速度選擇等與集線器基本相同，目前的交換機同樣從速度上分為10M、100M和1000M幾種，所提供的端口數(shù)多為8口、16口和24口幾種。交換機在局域網(wǎng)中主要用于連接工作站、Hub、服務(wù)器或用于分散式主干網(wǎng)（見圖1）。43一、交換機與集線器的區(qū)別交換機只是在工作方式上與集一、交換機與集線器的區(qū)別

44一、交換機與集線器的區(qū)別6一、交換機與集線器的區(qū)別

2、局域網(wǎng)中選擇交換機的原因在局域網(wǎng)中選擇交換機，除了上述的因為工作方式的不同而可獲得更好的網(wǎng)絡(luò)性能外，還有以下幾點原因：45一、交換機與集線器的區(qū)別2、局域網(wǎng)中選擇交換機的原因7一、交換機與集線器的區(qū)別

①局域網(wǎng)交換機將逐漸取代集線器。目前，10/100M自適應(yīng)局域網(wǎng)交換機是國際市場上流行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它不僅能提高網(wǎng)絡(luò)的整體速度，同時還能夠與原有網(wǎng)絡(luò)上的10M設(shè)備兼容，使舊的10M以太網(wǎng)設(shè)備無縫集成到100M快速以太網(wǎng)內(nèi)。10/100M網(wǎng)卡的迅速普及，使快速以太網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用到普通工作組網(wǎng)絡(luò)（如家庭網(wǎng)絡(luò)、小型辦公網(wǎng)、網(wǎng)吧等）中。46一、交換機與集線器的區(qū)別①局域網(wǎng)交換機將逐漸取代集一、交換機與集線器的區(qū)別

自適應(yīng)的10/100M交換機能夠同時支持10M或100M的連接，這使得10/100M的交換機成為中小型用戶在需要支持新舊技術(shù)混合的網(wǎng)絡(luò)中一個理想的選擇。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，10/100M交換機的銷量在1999年達到4700萬端口。按端口數(shù)計算，會占到70％的以太網(wǎng)設(shè)備，同時隨著交換機價格的不斷下降，相同端口數(shù)和速度的交換機的價格與集線器之間的差距已逐漸減小。47一、交換機與集線器的區(qū)別自適應(yīng)的10/100M交換機能夠同一、交換機與集線器的區(qū)別

②千兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用，推動了交換機的應(yīng)用。千兆以太網(wǎng)技術(shù)的迅速成熟和市場化，使其成為企業(yè)骨干網(wǎng)的理想技術(shù)選擇。千兆以太網(wǎng)不僅能提供適于網(wǎng)絡(luò)不斷擴展的帶寬需要，同時它也能平滑地和用戶原有的以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)設(shè)備相結(jié)合。據(jù)有關(guān)部門的市場統(tǒng)計，千兆以太網(wǎng)的交換市場1998年為22萬端口，1999年增長到180萬端口。48一、交換機與集線器的區(qū)別②千兆位以太網(wǎng)的應(yīng)用，推動二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點1、交換機常用的三種交換技術(shù)交換機是構(gòu)成整個交換式網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備，交換機所采用交換方式的不同將會影響交換機的工作性能，為此我們有必要了解交換機的一些工作原理及特點。目前，交換機主要使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)(StoreandForward)、直通(CutThrough)和無碎片直通(FragmentFreeCutThrough)三種方式。49二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點1、交換機常用的三種交換技術(shù)11二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點①存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)式交換機是指在交換機接收到數(shù)據(jù)幀時，先存儲在一個共享緩沖區(qū)中，然后進行過濾（濾掉不健全的幀和有沖突的幀）和差錯校驗處理，最后再將數(shù)據(jù)按目的地址發(fā)送到指定的端口。50二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點①存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式12二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點②直通方式直通式交換機只對接收到的數(shù)據(jù)幀的目的地址信息進行檢查，然后立刻按指定的地址轉(zhuǎn)發(fā)出去，而不做差錯和過濾處理。

51二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點②直通方式13二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點③無碎片直通方式“碎片”是指當信息發(fā)送中突然發(fā)生沖突時，因為雙方立即停止發(fā)送數(shù)據(jù)幀而在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的殘缺不健全的幀。碎片是無用的信息，必須將其濾除。無碎片直通方式首先存儲接收到的數(shù)據(jù)幀的部分字節(jié)（前64個字節(jié)），然后進行差錯檢驗，如果有錯，立即濾除，并要求對方重發(fā)此幀，否則認為該幀健全，并馬上轉(zhuǎn)發(fā)出去。52二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點③無碎片直通方式14二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點3、第三層交換日益強大的計算機系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向更快、更便捷的方向發(fā)展提供了保障，而日益龐大和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)又產(chǎn)生了持續(xù)增長的網(wǎng)絡(luò)堵塞。普通交換機工作在OSI七層模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），交換以MAC（介質(zhì)訪問控制層，是數(shù)據(jù)鏈路層中的一部分）地址為基礎(chǔ)。目前第二層交換機已無法勝任大規(guī)模局域網(wǎng)的建設(shè)，所以在一些較大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中一般將交換機和路由器結(jié)合在一起使用。路由器處于OSI模型的第三層（網(wǎng)絡(luò)層），通常以IP協(xié)議通過軟件實現(xiàn)網(wǎng)際互聯(lián)，并且路由器價格昂貴、轉(zhuǎn)發(fā)速度慢，越來越成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。53二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點3、第三層交換15二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點第三層交換就是在第二層交換的基礎(chǔ)上把路由功能集成在交換機中，吸收了路由器在網(wǎng)絡(luò)中的可擴展性和靈活性等特點，所以將第三層交換機又稱為路由交換機。與第二層交換機相比，第三層交換機在性能上得到了飛躍性的提高，在網(wǎng)絡(luò)分段、安全性、可管理性等方面都具有很大的優(yōu)勢。第三層交換在提高網(wǎng)絡(luò)的運行速度和擴展網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模等方面所起的作用已得到了網(wǎng)絡(luò)用戶的一致公認，下一代骨干網(wǎng)的核心將是第三層交換機。54二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點第三層交換就是在第二層交換的基礎(chǔ)上二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點4、多層交換和第四層交換隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了多層交換和第四層交換。我們把多層交換機可以看做是在傳統(tǒng)交換機（第二層交換機）的基礎(chǔ)上附加（而非集成）了路由交換功能的設(shè)備。目前的多層交換機可很好地兼容現(xiàn)有的路由器網(wǎng)絡(luò)。第四層交換機是在第三層交換機的基礎(chǔ)上引進了新的網(wǎng)絡(luò)功能，它工作于OSI模型的第四層（傳輸層），可對數(shù)據(jù)包進行查詢、獲取數(shù)據(jù)包的相關(guān)信息等操作。目前第四層交換還只是一個概念，尚未有正式的產(chǎn)品推出。55二、交換機的相關(guān)技術(shù)和特點4、多層交換和第四層交換17三、局域網(wǎng)交換機的選擇近來，各網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品公司紛紛推出交換機產(chǎn)品，國內(nèi)市場交換機的價格也越來越為用戶所接受。但是，眾多的品牌和系列產(chǎn)品也給用戶帶來了一定的選擇困難。到底采用什么樣的設(shè)備既能提高網(wǎng)絡(luò)性能，又可以保護投資，恐怕是困擾很多網(wǎng)絡(luò)管理人員的一個問題。56三、局域網(wǎng)交換機的選擇近來，各網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品公司紛紛推出交三、局域網(wǎng)交換機的選擇(一)從技術(shù)的角度選擇1、完全支持存儲轉(zhuǎn)發(fā)(StoreandForward)、直通(CutThrough)和無碎片直通(FragmentFreeCutThrough)三種方式。目前，許多廠家的產(chǎn)品都能夠同時支持這三種技術(shù)，以適應(yīng)交換機的不同應(yīng)用。57三、局域網(wǎng)交換機的選擇(一)從技術(shù)的角度選擇19三、局域網(wǎng)交換機的選擇2、同時支持全雙工/半雙工傳輸模式。有些人在選購交換機時只注重全雙工，而忽視了半雙工，其實這種想法和做法是錯誤的。因為在與交換機相連的所有設(shè)備中，除支持全雙工的外，還有些只能工作在半雙工下（如早期的網(wǎng)卡和Hub），而這些半雙工的設(shè)備有些無法與全雙工的設(shè)備協(xié)同工作，或工作不穩(wěn)定。58三、局域網(wǎng)交換機的選擇2、同時支持全雙工/半雙工傳輸三、局域網(wǎng)交換機的選擇3、提供網(wǎng)管功能。許多交換機都內(nèi)置了簡單管理（SNMP）模塊，以方便對網(wǎng)絡(luò)的整體管理。4、提供虛擬局域網(wǎng)（VLAN）管理功能。虛擬局域網(wǎng)技術(shù)可以通過一個交換機對同一網(wǎng)絡(luò)中的用戶進行分段管理，段與段之間即可相互聯(lián)系，又可彼此獨立。59三、局域網(wǎng)交換機的選擇3、提供網(wǎng)管功能。許多交換機都三、局域網(wǎng)交換機的選擇5、提供多模塊和多類型端口的支持。每個交換機模塊相當于一個獨立的小型交換機，提供的模塊數(shù)越多，可管理的用戶和設(shè)備數(shù)也越多。多類型端口支持指一個交換機一般應(yīng)同時支持多種類型端口的連接，常見的有10Base－T、100Base－TX和100Base－FX的連接，10Base－T指10M雙絞線以太網(wǎng)連接，100Base－TX指100M快速以太網(wǎng)連接，100Base－FX指100M光纖連接。必要時，還應(yīng)考慮是否提供1000M光纖連接端口1000Base－FX。60三、局域網(wǎng)交換機的選擇5、提供多模塊和多類型端口的支三、局域網(wǎng)交換機的選擇61三、局域網(wǎng)交換機的選擇23三、局域網(wǎng)交換機的選擇6、提供LED指示燈顯示，便于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測和故障排除。圖2是一款I(lǐng)ntel小型局域網(wǎng)10/100M自適應(yīng)交換機，如果它前面的LED指示燈不亮，說明對應(yīng)的端口未接通，如果顯示桔黃色，說明連接速度為100Mbps，如果是藍色說明連接速度是10Mbps。62三、局域網(wǎng)交換機的選擇6、提供LED指示燈顯示，便于三、局域網(wǎng)交換機的選擇(二)從品牌上選擇目前，市面上的以太網(wǎng)交換機可用“美高臺低”四個字表示。其中美國產(chǎn)品憑借其技術(shù)優(yōu)勢把持著高端交換機的市場，并不斷制訂出新的標準。其出名品牌有3Com、Bay、Cisco、Intel等；而中國臺灣的D－Link和Accton占據(jù)著低端交換機的主要市場份額。近來，聯(lián)想、實達等公司也推出了自己的局域網(wǎng)交換機產(chǎn)品。從使用性能上看，國外高端產(chǎn)品不錯，功能也齊全，但價格較為昂貴。低端產(chǎn)品功能相對單一，但價格較低。用戶可根據(jù)實際需要來選擇使用。63三、局域網(wǎng)交換機的選擇(二)從品牌上選擇25四、第三層交換技術(shù)（一）什么是第三層交換為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用深化帶來的挑戰(zhàn)，在過去的20年里，網(wǎng)絡(luò)在速度和網(wǎng)段這兩個技術(shù)方向急劇發(fā)展。在速度方面，給用戶提供了更高的帶寬：局域網(wǎng)的速度已從最初的10Mbit/s提高到100Mbit/s，目前千兆以太網(wǎng)技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。同時FDDI和ATM技術(shù)給用戶帶來了提高網(wǎng)絡(luò)速度的更多的選擇。64四、第三層交換技術(shù)（一）什么是第三層交換26四、第三層交換技術(shù)在網(wǎng)段方面也有了質(zhì)的突破：已從早期的共享介質(zhì)的局域網(wǎng)發(fā)展到目前的交換式局域網(wǎng)。交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專用的帶寬為用戶所獨享，極大的提高了局域網(wǎng)傳輸?shù)男??？梢哉f，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的技術(shù)中，直接面向用戶的第一層接口和第二層交換技術(shù)方面已得到令人滿意的答案。但是，作為網(wǎng)絡(luò)核心、起到網(wǎng)間互連作用的路由器技術(shù)卻沒有質(zhì)的突破。65四、第三層交換技術(shù)在網(wǎng)段方面也有了質(zhì)的突破：已從早期的共四、第三層交換技術(shù)傳統(tǒng)的路由器基于軟件，協(xié)議復(fù)雜，與局域網(wǎng)速度相比，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低。但同時它又作為網(wǎng)段(子網(wǎng)，虛擬網(wǎng))互連的樞紐，這就使傳統(tǒng)的路由器技術(shù)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著Internet/Intranet的迅猛發(fā)展和B/S(瀏覽器/服務(wù)器)計算模式的廣泛應(yīng)用，跨地域、跨網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)急劇增長，業(yè)界和用戶深感傳統(tǒng)的路由器在網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸效應(yīng)。改進傳統(tǒng)的路由技術(shù)迫在眉睫。在這種情況下，一種新的路由技術(shù)應(yīng)運而生，這就是第三層交換技術(shù)：說它是路由器，因為它可操作在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的第三層，是一種路由理解設(shè)備并可起到路由決定的作用；說它是交換器，是因為它的速度極快，幾乎達到第二層交換的速度。66四、第三層交換技術(shù)傳統(tǒng)的路由器基于軟件，協(xié)議復(fù)雜，與局域四、第三層交換技術(shù)（二）第三層交換技術(shù)的原理

一個具有第三層交換功能的設(shè)備是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結(jié)合，并不是簡單的把路由器設(shè)備的硬件及軟件簡單地疊加在局域網(wǎng)交換機上。67四、第三層交換技術(shù)（二）第三層交換技術(shù)的原理

一四、第三層交換技術(shù)從硬件上看，第二層交換機的接口模塊都是通過高速背板/總線（速率可高達幾十Gbit/s）交換數(shù)據(jù)的，在第三層交換機中，與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速的交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制(10Mbit/s-100Mbit/s)；68四、第三層交換技術(shù)從硬件上看，第二層交換機的接口模塊都是四、第三層交換技術(shù)在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措，它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進行了界定，其作法是：

1、對于數(shù)據(jù)封包的轉(zhuǎn)發(fā)：如IP/IPX封包的轉(zhuǎn)發(fā)，這些有規(guī)律的過程通過硬件得以高速實現(xiàn)。

2、對于第三層路由軟件：如路由信息的更新、路由表維護、路由