第2章：以太网交换技术详解
合集下载
1+X证书网络系统建设与运维(中级)第2章 网络交换技术v3.0
第18页
2.1.4 交换机的基本设置
速率与双工模式
案例2-2：设置交换机端口的双工模式和速率
[Huawei]interface GigabitEthernet 0/0/1
关闭自动协商模式
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]undo negotiation auto
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]speed 100 [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]duplex half
第11页
2.1.2 交换机简介
交换机数据帧的转发方式
广播：由于交换机的MAC地址表中没有记录这个数据帧的目的MAC地址，因此，它无法处理该
数据帧，于是，交换机只能将该数据帧从所有其他端口发送出去。
MAC地址映射表
端口号
MAC地址
E0
00-9A-CD-02-00-00
PC0 MAC:00-9A-CD-02-00-00
速率与双工模式
案例2-1：查看交换机端口当前的速率和双工模式
速率为 1000Mbit/s
全双工模式
[Huawei]display interface GigabitEthernet 0/0/1 GigabitEthernet0/0/1 current state : UP Line protocol current state : UP Description: Switch Port, Link-type : access(negotiated), PVID : 1, TPID : 8100(Hex), The Maximum Frame Length is 1600 IP Sending Frames' Format is PKTFMT_ETHNT_2, Hardware address is c81f-be462bd0 Current system time: 2060-01-14 15:29:53 Port Mode: COMMON COPPER Speed : 1000, Loopback: NONE Duplex: FULL, Negotiation: ENABLE ---省略部分显示内容 ---
以太网二层交换原理
PPP利用类似HDLC帧(RFC 1662) HDLC是非常老的技术 处理HDLC帧是基于比特流，要进行零比特的插入和抽取 耗费大量的 CPU或硬件资源且效率不高
PPP (RFC 1661) 封装 标 志 地 址 控 制 协 议 标 记 静 荷 填 充 域 F C S标 志
o 1 1 1 1 1 1 o 1 1 1 1 1 1 1 1 o o o o o o 1 1 1 或 2 字 节 可 变 可 变 2 / 4 字 节 o 1 1 1 1 1 1 o
网络号码为127.X.X.X，这样的网络号码用作本地软件回送测试（Loopback test）之用。 如：127.0.0.1
2019/10/20
10
IP路由
在路由器中，寻找一条将报文从信源机传往信宿机的传输 路径的过程，称之为寻径。在路由器中，寻径采用的是表驱动 的方式。
在 Internet 的各主机和网关上都包含一个路由表，指明去往 某信宿机的路径。在传送报文时，根据报文的目的地址，查找 路由表，得到一条去往目的地址的路径。
TB053001
以太网二层交换原理
ISSUE 1.0
2019/10/20
光网络产品课程开发室
1
学习目标
学习完本课程，您应该能够：
掌握以太网二层交换基本原理 掌握ET1二层交换基本原理
2019/10/20
2
参考资料
《SS61ET1S单板开局指导书》 《SS42ET1O单板开局指导书》
2019/10/20
Reverse Address Resolution Protocol Internet控制报文协议ICMP
Internet Control Message Protocol
PPP (RFC 1661) 封装 标 志 地 址 控 制 协 议 标 记 静 荷 填 充 域 F C S标 志
o 1 1 1 1 1 1 o 1 1 1 1 1 1 1 1 o o o o o o 1 1 1 或 2 字 节 可 变 可 变 2 / 4 字 节 o 1 1 1 1 1 1 o
网络号码为127.X.X.X，这样的网络号码用作本地软件回送测试（Loopback test）之用。 如：127.0.0.1
2019/10/20
10
IP路由
在路由器中，寻找一条将报文从信源机传往信宿机的传输 路径的过程，称之为寻径。在路由器中，寻径采用的是表驱动 的方式。
在 Internet 的各主机和网关上都包含一个路由表，指明去往 某信宿机的路径。在传送报文时，根据报文的目的地址，查找 路由表，得到一条去往目的地址的路径。
TB053001
以太网二层交换原理
ISSUE 1.0
2019/10/20
光网络产品课程开发室
1
学习目标
学习完本课程，您应该能够：
掌握以太网二层交换基本原理 掌握ET1二层交换基本原理
2019/10/20
2
参考资料
《SS61ET1S单板开局指导书》 《SS42ET1O单板开局指导书》
2019/10/20
Reverse Address Resolution Protocol Internet控制报文协议ICMP
Internet Control Message Protocol
以太网技术基本原理
以太网技术基本原理以太网是一种局域网技术，其基本原理是基于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）协议，采用共享介质的方式实现各个终端设备之间的数据通信。
以下是以太网技术的基本原理的详细介绍。
1.CSMA/CD协议：CSMA/CD协议是以太网的核心协议，用于解决多个终端设备同时访问共享介质时产生的冲突问题。
其工作原理是，在发送数据之前，终端设备会先监听共享介质上是否有信号传输，如果没有，则可以开始发送自己的数据。
如果检测到有信号传输，表示介质正在被占用，终端设备会等待一段随机的时间后再次进行监听，以便选择合适的时机进行数据发送。
如果在发送数据的过程中，终端设备检测到介质上有冲突，就会终止发送并等待一段时间，再次检测介质是否被占用，然后重新开始发送数据。
通过这种方式，CSMA/CD协议可以有效地解决冲突问题，实现数据的可靠传输。
2.介质访问控制：以太网采用的是共享介质的方式，多个终端设备共享同一根传输介质。
为了保证每个终端设备的公平性和均衡性，以太网采用了介质访问控制机制。
具体来说，以太网将共享介质分割为多个时隙，并将每个时隙划分为一个最小的数据传输单元（称为“帧”）。
终端设备在进行数据传输之前，需要等待一个空闲的时隙，然后按照时隙进行数据发送。
这种介质访问控制机制能够有效地保证每个终端设备的公平访问权，并避免了数据传输的混乱和冲突。
3.MAC地址：以太网使用MAC（媒体访问控制）地址来唯一标识网络中的每个终端设备。
MAC地址是一个48位的全球唯一标识符，由6个字节组成。
其中前3个字节是由IEEE管理的组织唯一标识符（OUI），用于标识设备的生产厂商，后3个字节由设备厂商自行分配。
每个终端设备在生产时都会被分配一个唯一的MAC地址，以太网通过这个地址来确定数据应该发送到哪个设备。
4.帧格式：以太网的数据传输通过帧来进行，每个帧是一个完整的数据包。
以太网的帧格式包括了源MAC地址、目标MAC地址、协议类型和数据部分。
现代交换原理与技术第2章 交换技术基础
第2章
交换技术基础 目 录
交换节点的基本组成
交换网络、接口、控制系统、信令系统
交换单元及交换网络 信号数字化技术
模拟语音信号的数字化处理 图像与视频信号的数字化处理
信道共享与复用技术
空分复用 频分多路复用 时分多路复用
2017/7/11 1
第2章 交换技术基础 本章主要内容
通信过程中的信息业务量特性不同
统计表明，电话通信双方讲话的时间各占一半，即对于PCM话音 信号平均速率大约在32Kb/s,一般不会出现长时间信道中没有信 息传输；而数据通信量波动性较大。语音对时延比较敏感。宜采 用面向连接的交换技术。数据对带宽比较敏感，宜采用动态资源 分配技术，大多采用无连接的交换技术。
电话交换
电路交换（Circuit Switching），就是在两通信端之间建立一条专用 的（dedicated）实际路径。此路径由发送端开始，一站一站往目的 端串联起来。一旦建立两端之间的电路后，它将一直维持专用状态 （ 即他人无法使用），直到通信结束之后，这条专用路径才停止使用， 并让出供他人继续使用。目前的电话就是使用这种技术。
交换机的组成 交换单元的组成、描述交换单元外部性能的指标 交换单元的分类与几种典型的交换单元（开关阵列、T接线器 、S接线器） 交换网络的概念、作用，TST、STS交换网络的工作原理 模拟语音信号的数字化技术、图像与视频信号的数字化处理 信道共享与复用技术
空分复用 频分多路复用 时分多路复用
2017/7/11 7
2.1 引言
数据网络交换机
在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工备，HUB本身不能识 别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包 在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验 证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式 下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得 重试。这种方式就是共享网络带宽。 数据网络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，控制电路收到数据包以后 ，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬 件地址）的NIC（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，目的MAC若不存在才广播到所有的端口 ，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。
交换技术基础 目 录
交换节点的基本组成
交换网络、接口、控制系统、信令系统
交换单元及交换网络 信号数字化技术
模拟语音信号的数字化处理 图像与视频信号的数字化处理
信道共享与复用技术
空分复用 频分多路复用 时分多路复用
2017/7/11 1
第2章 交换技术基础 本章主要内容
通信过程中的信息业务量特性不同
统计表明，电话通信双方讲话的时间各占一半，即对于PCM话音 信号平均速率大约在32Kb/s,一般不会出现长时间信道中没有信 息传输；而数据通信量波动性较大。语音对时延比较敏感。宜采 用面向连接的交换技术。数据对带宽比较敏感，宜采用动态资源 分配技术，大多采用无连接的交换技术。
电话交换
电路交换（Circuit Switching），就是在两通信端之间建立一条专用 的（dedicated）实际路径。此路径由发送端开始，一站一站往目的 端串联起来。一旦建立两端之间的电路后，它将一直维持专用状态 （ 即他人无法使用），直到通信结束之后，这条专用路径才停止使用， 并让出供他人继续使用。目前的电话就是使用这种技术。
交换机的组成 交换单元的组成、描述交换单元外部性能的指标 交换单元的分类与几种典型的交换单元（开关阵列、T接线器 、S接线器） 交换网络的概念、作用，TST、STS交换网络的工作原理 模拟语音信号的数字化技术、图像与视频信号的数字化处理 信道共享与复用技术
空分复用 频分多路复用 时分多路复用
2017/7/11 7
2.1 引言
数据网络交换机
在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工备，HUB本身不能识 别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包 在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验 证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式 下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得 重试。这种方式就是共享网络带宽。 数据网络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，控制电路收到数据包以后 ，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬 件地址）的NIC（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，目的MAC若不存在才广播到所有的端口 ，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。
第二章 交换技术-路由与交换技术-袁天夫-清华大学出版社
以太网的工作原理
以太网采用载波帧听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）的机制，解决多个 终端同时争用总线的机制，工作过程如下所述。
当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行： 1）监听信道上是否有信号在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就 继续监听，直到信道空闲为止。 2）若没有监听到任何信号，就传输数据。 3）传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间 后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送一个拥塞序列， 以警告所有的节点）。 4）若未发现冲突则发送成功，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须 在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。
Novell Ethernet 帧格式
IEEE 802.3/802.2帧格式
新增的802.2 LLC首部包括两个服务访问点：源服务访问点（SSAP）和目标 服务访问点（DSAP）。它们用于标识以太网帧所携带的上层数据类型，如16进 制数0x06代表IP协议数据，16进制数0xE0代表Novell类型协议数据，16进制数 0xF0代表IBM NetBIOS类型协议数据等。 至设为0x03，指明采用无 连接服务的802.2无编号数据格式）。
2、100Mb/s以太网标准
1）100BASE-TX 100BASE-TX必须采用5类以上布线系统，和10BASE-T一样，它也只
用于以集线器或以太网交换机为组网设备的以太网中，网络设备之间、网 络设备和终端之间距离必须小于l00m。
2）100BASE-FX
100BASE-FX采用两根50/125μm或62.5/125Mm的多模光纤，分别用于发送和接 收数据，因此，支持全双工通信方式。如果两个100BASE-FX端口（通常情况 下，一个是以太网交换机端口，另一个是以太网交换机端口或网卡）以全 双工方式进行通信，它们之间的传输距离可达2km。
现代交换技术第2章 交换网络
19
现代交换技术
第2章 交换网络
输出线
存：各个时隙的 入线标号 = “1”，接通：TSi时隙的入 线标号（如：1线）与 输出2线；
TSi时隙，对应存储 矩阵的第 i+1行 （交换信息，预先写入控制 存储器的行列交点）
（两张表）
20
现代交换技术
存：各个时隙的 入线标号
第2章 交换网络
10
现代交换技术
第2章 交换网络
2.2 交换控制单元
一、基于时分结构的典型交换单元 2、时间交换单元 举例：时隙内容A，要从输入时隙 i交换到输出时隙 j
输入控制方式：
... TSN-1 ...
i
帧 Tsi
(A)
用户信息存储器 0 ... TS0 ... TSN-1 ...
j
帧 TSj
(A)
...
时隙 时隙 时隙 时隙 ... TS0
标志 头1
TS0 话路1
标志 头0
TS0
标志 头2
TS0
标志 头0
...
话路0
本章后续部分将以时分复用电信号为对象，介绍一 些典型的交换单元及交换网络。
5
现代交换技术
第2章 交换网络
2.2 交换控制单元
交换单元的功能是在控制信号的作用下在入线和出 线之间为呼叫请求建立适当接续，将入线上的信息送到 出线上去。
14
现代交换技术
第2章 交换网络
2.2 交换控制单元
一、基于时分结构的典型交换单元 3、共享总线型交换单元 由入线控制部件，出线控制部件和总线组成，如下图示。入线 控制部件负责接收入线信号并进行信号格式转换，进行信息缓冲存 储，将缓冲信息在适当时刻送到总线上；出线控制部件负责从总线 上检测出属于自己的信号并加以缓冲存储，将缓冲信息进行格式转 换并由出线送出；总线通常由多条数据线和控制线组成，数据线负 责在入线控制部件和出线控制部件之间传送信号，控制线负责控制 各入线控制部件获得时隙和将信息发送到总线上以及控制出线控制 部件读取属于自己的信息。
以太交换机基本技术
1. 交换机技术基础1.1.以太网简介以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，组建于七十年代早期。
Ethernet(以太网）是一种传输速率为10Mbps的常用局域网（LAN）标准。
在以太网中，所有计算机被连接一条同轴电缆上，采用具有冲突检测的载波感应多处访问（CSMA/CD）方法，采用竞争机制和总线拓朴结构。
基本上，以太网由共享传输媒体，如双绞线电缆或同轴电缆和多端口集线器、网桥或交换机构成。
在星型或总线型配置结构中，集线器/交换机/网桥通过电缆使得计算机、打印机和工作站彼此之间相互连接。
以太网系统由三个基本单元组成：●物理介质，用于传输计算机之间的以太网信号；●介质访问控制规则，嵌入在每个以太网接口处，从而使得计算机可以公平的使用共享以太网信道；●以太帧，由一组标准比特位构成，用于传输数据。
Ethernet 基本网络组成：●共享媒体和电缆：10BaseT（双绞线），10Base-2（同轴细缆），10Base-5（同轴粗缆）。
●转发器或集线器●网桥●交换机以太网协议：IEEE 802.3标准中提供了以太帧结构。
当前以太网支持光纤和双绞线媒体支持下的四种传输速率：●10 Mbps – 10Base-T Ethernet（802.3）●100 Mbps – Fast Ethernet（802.3u）●1000 Mbps – Gigabit Ethernet（802.3z)）●10 Gigabit Ethernet – IEEE 802.3ae1.2.以太网交换机简介以太网交换机，也称为交换式集线器，是简化（典型）的网桥，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。
工作在 OSI 网络参考模型的第二层上.以太网交换机，也称为交换式集线器，一般用于互连相同类型的LAN（例如：以太网/以太网的互连）。
作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。
随着交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。
以太网基础-Part2
– VLAN成员表：用户指定，但 是只能在一个VLAN中 – PVID：无需指定，PVID和端 口所在的VLAN一样 – VLAN输出tag表：输出始终 为untagged。
ACCESS PORT
我司VLAN的实现
Trunk口：trunk通常用以设备之间的互联， 在Trunk口中可以传递多个VLAN的数据流。 缺省情况下Trunk口在设备所创建的所有 VLAN中，但用户可以手工添加或者删除所 在的VLAN。 – VLAN成员表：用户指定，Trunk口可以 在多个VLAN中，缺省情况在设备所创建 的所有VLAN中。 – PVID：需要用户指定，指定方式为配置 端口的Native VLAN，如未指定，缺省为 1。 – VLAN输出tag表：如果输出报文是在端 口的Native vlan中，即untagged输出， 否则tag输出。
1 1 3 3
0 1
4
Tagged Vid =2
Tagged Vid =2
untagge d
VLAN应用
VLAN应用
VLAN的优点
– 控制网络的广播风暴
采用VLAN技术，可将某个交换端口划到某个VLAN中，而 一个VLAN的广播风暴不会影响其它VLAN的性能。
– 安全
由于VLAN 功能划分了多个广播域，不属于同一个VLAN 的端口将不能进行通信，增强了安全性。例如将学生和教 师用户划分到不同的VLAN中，学生则不能访问到教师网 络的资源。
VLAN分配
为了达到将一个物理网络划分成为多个逻辑网络的要 求，须要对端口接收到的数据报文指定VLAN ID(VID), 此功能即为报文的VLAN分配。 目前出现了多种VLAN分配技术，例如Port base VLAN ，protocol base VLAN，基于IP VLAN，基于流的 VLAN划分，但是目前主要应用的是Port base VLAN划 分。
ACCESS PORT
我司VLAN的实现
Trunk口：trunk通常用以设备之间的互联， 在Trunk口中可以传递多个VLAN的数据流。 缺省情况下Trunk口在设备所创建的所有 VLAN中，但用户可以手工添加或者删除所 在的VLAN。 – VLAN成员表：用户指定，Trunk口可以 在多个VLAN中，缺省情况在设备所创建 的所有VLAN中。 – PVID：需要用户指定，指定方式为配置 端口的Native VLAN，如未指定，缺省为 1。 – VLAN输出tag表：如果输出报文是在端 口的Native vlan中，即untagged输出， 否则tag输出。
1 1 3 3
0 1
4
Tagged Vid =2
Tagged Vid =2
untagge d
VLAN应用
VLAN应用
VLAN的优点
– 控制网络的广播风暴
采用VLAN技术，可将某个交换端口划到某个VLAN中，而 一个VLAN的广播风暴不会影响其它VLAN的性能。
– 安全
由于VLAN 功能划分了多个广播域，不属于同一个VLAN 的端口将不能进行通信，增强了安全性。例如将学生和教 师用户划分到不同的VLAN中，学生则不能访问到教师网 络的资源。
VLAN分配
为了达到将一个物理网络划分成为多个逻辑网络的要 求，须要对端口接收到的数据报文指定VLAN ID(VID), 此功能即为报文的VLAN分配。 目前出现了多种VLAN分配技术，例如Port base VLAN ，protocol base VLAN，基于IP VLAN，基于流的 VLAN划分，但是目前主要应用的是Port base VLAN划 分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、基于MAC地址的动态交换。
动态交换基于网桥原理，根据MAC源/目的地址，通过 自学习的端口/地址表，形成端口间的一次帧交换连接 和转递，然后通道自动关闭，是目前使用方式。 1、存储转发方式：可靠、延时大、交换速度低。
取目的 地址
3、串并转 换，帧缓存 和CRC检验
1、串并转 换，帧缓存 和检验CRC
S 13 12 1 14 31
网桥 网桥 1
3
2
网桥2
D
32
A
关机帧广播？
关机？
网桥存在问题
①大型闭合网络中，帧广播的无限循环； 网桥1
A
B1
B
LAN1
网桥2
B2
LAN2
在以上最简单的闭环网络中，当A向B发帧时，如B 关机，在网桥1和网桥2端口/地址表中没有B，端口 B1、B2又重新把帧广播到LAN1，则形成无限循环 广播。（理论一般原理到可能的情况分析处理！）
2.2.2 以太网网桥
LAN碰撞域是限制LAN范围和性能，为什么？怎么办？ 分割多个网段，形成多个碰撞域，实现LAN范围带宽扩展。
LAN1 LAN2 LAN3
B1
B2
LAN1
远程桥接
LAN2
以太网中继器和网桥是早期扩展LAN的主要方法。
透明网桥功能
①透明网桥体系和基本功能由802.1D 定义。 ②网桥工作流程主要包括如下：地址自学习（形成端口/地 址表）、根据目的地址DA完成帧的转发和过滤、广播帧。
2.2 以太网交换工作原理
2.2.1 以太网交换概述
基本思路：交换器/机的端口之间通常是隔离的，但许 可条件下（可控制）也可以建立端口间数据传递、组 播或广播 ；即建立一种交换机制，克服共享广播机制 与碰撞；
端口之间直 接物理连接
HUB
端口之间可 控逻辑连接
交换矩阵
共享型Hub
交换器
交换以太网特点：
2.3.2 以太网交换实现结构
1、软件实现结构：利用CPU和RAM软件计算环境完 成输入缓存、查表和输出，灵活，但速度低（特别端 口多、数据量大时），无法实现交换机堆叠和广播。 2、交换矩阵结构：当输入目的地址查表确定输出端口 后，通过硬件输入/输出矩阵实现输入/出端口直连； 但在多对一环境下，需要增加输入/出缓冲，和排队优 先机制。产品主流结构，但堆叠和广播实现较难，需 要附加处理。 3、共享存储交换结构：所有数据直接输入共享存储器 中（而不是端口缓存），并直接从共享存储器输出到 端口；对大量交换数据，需要专门交换引擎，但管理、 堆叠和广播实现较易。
第二章：以太网交换技术 2.1 以太网技术发展概述 2.2 以太网交换工作原理 2.3 以太网交换的方式和实现结构 2.4 以太网交换器的组网应用 2.5 以太网发展其它技术
第2章：重点与难点
重点理解： 1、透明网桥、以太网交换原理和生成树算法 2、以太网全双工端口、聚合、10G以太网技术特点 3、**以太网交换特性、以太网交换机组网应用 主要了解： 1、以太网交换方式的实现结构，
2.3 以太网交换的方式和实现结构
2.3.1 以太网交换的方式
交换方式是端口间怎样实现按需的数据交换的方法。 1、基于端口的静态交换。
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 1112
如上图（1、10）、（4、6）、（5、11）端口之间 交换，通过交换机的管理软件配置而成，相当于可 人工处理的硬件连接器（多端口网桥），在最早期 端口交换机产品中使用。
②地址记录出错，无法正常转发工作；
B11
网桥1
端口号 MAC地址 LAN2 B B11 B21 A 网桥1端口—地址表 LAN1 A t1 t2 B
网桥2
B21
LAN2
当A向B发帧时，假设t1>t2，B先后收到2个帧； 当B11收到B21端口转发的源A到目的B的帧是，把LAN2 上转发帧的源地址A记载到LAN2地址表中，同样B21也如 此，这样网桥1、2误认为A在LAN2网段中，B到A的帧永 远不转发了。
2.4.2 以太网交换机组网应用
1、 群组级交换应用
群组级交换应用通常是指一个办公室环境应用的网络， 一般规模小于20PC桌面，具有少量的办公室服务器， 一般OA、业务和上网环境）。
1、交换器/机端口可以连接一台计算机（站点）， 也可以连接一个网段 ，交换器与Hub混用的结构； 2、交换器/机端口速率10/100M，当N端口时，系 统最大（理论）带宽是 N * 10/100M ，有时又表述 为N /2* 10/100M，为什么？ 3、在端口半双工通信方式时，实际仍是 CSMA/CD碰撞域；当端口全双工通信方式时，实 际已不存在CSMA/CD碰撞域，只是沿用了以太网 的接口和帧标准。
5、全双工端口。
6、Jabber（超长帧）处理： Jabber是长度超过 1518Byte 的以太帧，一般由错误引起， Jabber处理是 指把超长帧转化为正常帧能力。 7、协议支持： 生成树算法、端口认证、MAC地址绑 定等。 8、Cache高速缓冲区： 端口或共享高速缓存区大小。 9、管理： 管理界面、远程、SNMPV2/3、其它管理 功能（接入带宽、访问控制）。 10、堆叠功能：扩展交换端口时2台或多台交换机联合。 11、VLAN功能。交换机灵活分组方法，下面章节介绍。
桥协议和生成树算法原理：
1、找出以太网MAC地址最小的网桥端口作为根桥， 算法计算开始点，向它所连接的所有LAN广播BPDU 帧（桥协议数据单元，专门交换桥信息特殊帧）。 2、每当一个网桥收到一个BPDU帧时，并回复一个 BPDU帧说明它和根桥距离。 3、在每个LAN上BPDU帧指明距离最短的为指定桥 （距离相等取MAC编号小的桥），只允许通过指定 桥向其连接LAN（除根端口的LAN外）转发BPDU 帧，其它桥被堵塞；从而避免循环转发。 4、生成树建立后，为了能对网络拓扑结构变化及时 反映，各网桥周期地交换BPDU。 算法依据数学原理而设计的可执行程序，重要点初始起 点和结束点的处理！。
怎样理解以太网碰撞和后果？
怎样理解早期以太网交换机制和一般网络不同？
2.1.3 传统以太网技术的缺陷
1、有效带宽窄。共享域带宽W，受到共享（冲突碰撞） 域的限制，实际的带宽取决于系统环境的工作站点数N， 每站平均带宽为W /N；大流量的应用和实时音像服务 受限。 2、覆盖范围。传统CSMA/CD机制使覆盖范围受限。 3、安全机制。共享域以太网帧的广播机制，给数据 侦听截取提供便利，存在较大安全性问题。 4、可管理性。缺乏可运营性（认证、服务质量QoS等） 和可管理性（计费、带宽控制支持）等。
A
1 2 3 4 5 6
2、查端口地址表
2、穿通交换方式：硬件方 式直接取出目的地址，查 表传递，收端CRC检验纠 错，出错重发；快速。 3、碎片丢弃方式：输入帧的 512bit后，完全采用穿通交换 方式进行处理；如<512bit帧 碎片丢弃；1、2折中方式。
7 8 9 10 1112 B
理解以太网交换实际快速实现的方法？
网桥的可扩展性限制是根本的问题：
在小规模网桥连接的网络上广播是合理，但在大型 网络中的广播实际是不能容忍的，为什么？所以网 桥连接的LAN规模不能太大，一般不多于几十个。 网桥连接的网络的生成树算法是线性的处理，即视 网络是一个平等的网状结构，但实际大型网络是分 层结构的网络。
网桥普遍使用发展，及另一方面IC技术发展，使网 桥产品向多端口（4、8、16、24），实际上多端口 网桥就是基本的以太网交换机（器）。 以太网交换的基本功能仍是：帧转发、帧过滤、 Spanning Tree Algorithm；但由于更多的端口，使 以太网交换机演变为一种多网桥同时工作设备，更 多网段独立工作，进一步减小了碰撞域（实际上端 口/终端部署，彻底消除了碰撞域），使系统带宽大 大得到提高，但并不能完全抑制广播数据。 以太网交换在继承了网桥的基本功能外，发展了 VLAN、链路聚合等、端口全双工、接入认证等新 功能，成为真正交换设备。
2.1.3 以太网特点和发展：
1、基于CSMA/CD的实现技术，核心是媒介共享、插孔广播 发送和碰撞检测处理，特点：简单、成本低和易推广； 2、网络速度始终高于同时代的其它技术和实际应用需求； 3、以太网技术和传统电信网技术不断产生深刻的融合； 4、从开始的局域网向城域网和广域网发展； 5、从企业级应用向运营商服务网络。
大型网桥存在什么问题，解决方法？
生成树算法（Spanning Tree Algorithm)
图论基本思想：任何一个连接图，总存在一棵不含任何 回路，但保持原图所有连接的树；
LAN1
LAN2 × LAN4
如图中在切断任一 个×点都形成遍历 所有网段，但不循 环的途径 ×
LAN3
生成树算法思想：找到一条可以把帧广播到所有网 段（的计算机）上的途径，但又不引起广播循环的 方法。体会数学在计算方法中的应用!
生成树算法图例演示（Spanning Tree Algorithm)
LAN1
×
指定桥
指定桥
LAN2 桥根
×
LAN5
桥
LAN3 LAN4
生成树算法在以太网普遍采用，解决思想数学基础是什么？ 计算机中数学问题还有在哪里？举1-2例。
2.2.3 以太网网桥和交换比较
80中后期，为了扩展局域网，网桥被大量使用，网桥将 LAN分割成不同的网段，限制了共享冲撞域，但转发广 播帧，所以存在广播风暴问题。
2、链路聚合协议LCAP的基本思想
3、10G以太网的PHY类型和表达 4、共享以太网向交换以太网发展过程
2.1 以太网技术发展概述
2.1.1 以太网技术发展
1975年Xerox PARC（施乐Palo Alto Research Center）推 出第1个2.94Mb/s的基带总线局域网，以Ethernet命名； 1980年DEC、Intel和Xerox提出了10Mb/s Ethernet 厂家规范DIX V1，1982年修改为DIX V2； 1983年IEEE 802工作组；制定了第1个 Ethernet工业 标准 IEEE 802.3，它和DIX V2只在帧结构上有微小差 别（在传统头部后插入8字节IEEE LLC/SNAP附加头部， 总长度不变），虽然2者兼容，但实际上使用最初格式。