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第6章 局域网交换技术 第6章 局域网交换技术  学习目的与要求： 随着交换机逐步取代集线器，以及诸如快速以太网和千兆以太网等新兴以太网络标准的相继问世，网络技术领域发生了巨大变化。局域网经历了从单工到双工、从共享到交换、从低速到高速的发展历程。本章主要介绍了交换机的基本功能、工作原理、性能参数、登录方式,并以Cisco Catalyst系列交换机为例介绍了交换机的基本配置方法。 学完本章，你将能够： 描述交换机的基本功能、分类及其工作原理 了解交换机的配置方式和配置模式 会对Cisco交换机的基本参数进行配置 第6章 局域网交换技术 6.1交换机基础 6.2交换机配置 本章小结 本章实训 本章习题 6.1交换机基础 本节主要介绍了交换机的基本工作原理、交换机的基本功能、交换机的分类、交换机的转发方式以及交换机的主要技术参数。 6.1.1 交换机的工作原理 交换机也叫交换式集线器，是一种工作在数据链路层的网络互联设备。它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递数据包的目的地址，将每一数据包独立地从源端口送至目的端口，从而避免了和其他端口发生碰撞。 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，源端口收到数据包以后，先查找内存中的MAC地址对照表以确定目的MAC地址(网卡的硬件地址)的网卡挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，如果地址对照表中暂没有目的MAC与交换机端口的映射关系,则广播到除本端口以外的所有其余端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。 交换机和网桥一样缩小了网络的冲突域,它的一个端口就是一个单独的冲突域。在以太网中，当交换机的一个端口连接一台计算机时，虽然还是采用CSMA/CD介质访问控制方式，但在一个端口是一个冲突域的情况下，实际上只有一台计算机竞争线路，在数据传输时，只有源端口与目的端口间通信，不会影响其他端口，减少了冲突的发生。只要网络上的用户不同时访问同一个端口，而且是全双工交换的话，就不会发生冲突了。 6.1.2 交换机的基本功能 1．地址学习(Address learning)：以太网交换机能够学习到所有连接到其端口的设备的MAC地址。地址学习的过程是通过监听所有流入的数据帧，对其源MAC地址进行检验，形成一个MAC地址到其相应端口的映射，并将此映射存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 6.1.2 交换机的基本功能 2．帧的转发和过滤(Forword/filter decision)：当一个数据帧到达交换机后，交换机首先通过查找MAC地址表来决定如何转发该数据帧。如果目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口，否则将数据帧向除源端口以外的所有端口转发。 6.1.2 交换机的基本功能 3．环路避免(Loop avoidance)：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(Spanning Tree Protocol)避免回路的产生，防止数据帧在网络中不断兜圈子的现象发生，同时允许存在后备路径。 6.1.3 交换机的分类 一、根据传输协议标准划分 1、以太网交换机 2、快速以太网交换机 3、千兆以太网和万兆以太网交换机 4、ATM交换机 5、FDDI交换机 6.1.3 交换机的分类 二、根据交换机的端口结构划分 1、固定端口交换机 2、模块化交换机 三、根据交换机工作的协议层划分 1、第二层交换机 2、第三层交换机 3、第四层交换机 6.1.3 交换机的分类 四、根据是否支持网管功能划分 1、网管型交换机 2、非网管型交换机 五、根据交换机的应用层次划分 1、企业级交换机 2、部门级交换机 3、工作组交换机 6.1.4 交换机的转发方式 1. 直通转发(Cut-Through) 交换机在输入端口检测到一个数据帧时，检查该帧的帧头，只要获取了帧的目的地址，就开始转发帧。它的优点是：开始转发前不需要读取整个完整的帧，延迟非常小，交换非常快。它的缺点是：因为数据帧的内容没有被交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据帧是否有误，不能提供错误检测能力。直通转发技术适用于网络链路质量较好、错误数据包较少的网络环境。 6.1.4 交