【计算机网络】集线器和交换机.ppt

* 第6章 集线器和交换机 第六章 集线器和交换机 6.1 集线器 6.1.1 集线器的基础知识 2、集线器外观示意图 1、集线器英文名称是Hub,英文Hub是“中心”的意思。集线器在网络拓扑结构中用图标表示为 3、集线器的工作过程：首先节点发信号到线路，集线器接收该信号，因信号在电缆传输中有衰减，集线器接收信号后将衰减的信号整形放大，最后集线器将放大的信号广播转发给其他所有端口。 4、集线器主要功能：是对接收到的信号进行再生、整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。 5、集线器的优点：当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网络上其他节点的正常工作，因为它提供了多通道通信，所以大大提高了网络通信速度。 6、集线器的不足主要体现在如下几个方面： （1）用户带宽共享，带宽受到限制。 （2）以广播方式传输数据，易造成网络风暴。 （3）网络通信效率低。 集线器同时工作在OSI参考模型的第一层“物理层”和第二层“数据链路层”。 6.1.2 集线器的分类 2．按带宽划分 3．按配置形式划分 1．按端口数量划分 按集线器的配置来分，可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种。 按照集线器所支持的带宽不同，通常可分为10Mb/s、100Mb/s、10/100Mb/s三种。要注意，这里所指的带宽是指整个集线器所能提供的总带宽，而不是每个端口所能提供的带宽。 按照集线器提供的端口数来分，目前主流集线器主要有8口、16口和24口等，但也有少数品牌提供4口、9口、18口等集线器产品。 6.2 交换机 6.2.1 交换机的定义 交换机的英文名称为Switch，是集线器的升级产品。在网络拓扑结构中用图标表示为 。 交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装、转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据包的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据包直接由源地址到达目的地址。 交换机接收到数据包以后，会自动对照内部的MAC地址表，将数据包传送到目的节点，而不是所有节点。只有在目的MAC地址不存在时才将数据包以广播的形式传到所有端口。 交换机每一端口都独享带宽，在速率上每个端口有了根本的保障。例如：16端口的10Mb/s以太网交换机，每个端口同时工作，它的总流量可达到160Mb/s，而使用10Mb/s的HUB时，HUB的总流量不会超出10Mb/s。 6.2.2 交换机的基本工作原理 1．数据传输技术 集线器是采用共享方式进行数据传输，而交换机则是采用交换方式进行数据传输。可以这样来理解：共享方式就是来回车辆共用一个车道的单车道公路，而交换方式则是来回车辆各用一个车道的双车道或多车道公路。 2．数据传递方式 集线器是以广播方式传输数据的，同一时刻只有一个数据包在传输。 交换内部有一张MAC地址表。从一个端口发出数据，交换机在MAC地址表里寻找与该数据包中包含的目的MAC地址对应节点，找到后便在这两节点间架起一条临时的专用通道两节点就可进行通信了；如果没找到，则将该MAC地址加到MAC地址表中，以后就知道该MAC地址在哪个节点，并将该数据包发送到所有其他节点（源节点除外）。 交换机可以同时在多对节点之间建立临时专用通道。 6.2.3 交换机的基本技术介绍 1．交换机的交换方式 交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用的交换方式有：直通式交换、存储转发式交换和碎片隔离式交换三种，下面分别简述。 （1）直通式交换方式。直通式交换方式是：当输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，通过内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。它不需要存储。它的优点是：交换速度快，延迟小（所谓延迟是指数据包进入一个网络设备到离开该设备所花的时间）。它的缺点是：由于数据包内容没有被交换机保存，因此无法检查所传送的数据包是否有误；由于没有缓存，不能将具有不同速率的端口直接接通，而且容易造成数据包丢失。 （2）存储转发方式。存储转发是计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，这种交换方式是：当输入端口检测到一个数据包时，控制器先将传来的数据包缓存起来，检查数据包是否正确，并过滤掉冲突包。确定包正确后，取出目的地址，通过内部的查找表找到要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。由于需要存储，因此存储转发方式在数据处理时延迟大，但是它对进入交换机的数据包可以进行错误检测，并且能支持不同速率的端口间的交换，使得高速端口和低速端口能协同工作。可以先将10Mb/s低