1 ICND110S03L01 交换机基础

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交换机基本知识

1、交换机的定义局域网交换机拥有许多端口，每个端口有自己的专用带宽，并且可以连接不同的网段。

交换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量。

为了进一步提高性能，每个端口还可以只连接一个设备。

为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口，如100M以太网端口、FDDI端口或155M ATM端口，从而保证整个网络的传输性能。

2、交换机的特性通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽。

可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。

利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。

由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物。

与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能：（1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。

（2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备或连接一个工作组，有效地解决拥挤现像。

这种方法人们称之为网络微分段（Micro一segmentation）技术。

（3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。

我们将在后面专门介绍虚拟网。

（4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普通的客户机。

客户机都需要访问服务器，这样就导致服务器的通信和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。

交换机就主要从提高连接服务器的端口的速率以及相应的帧缓冲区的大小，来提高整个网络的性能，从而满足用户的要求。

一些高档的交换机还采用全双工技术进一步提高端口的带宽。

交换机的基础知识

交换机的基础知识，网络世界的连接者在广阔的网络世界中，一种关键的设备连接各种设备、管理数据流动，为现代通信提供了高效、可靠的基础，这就是交换机。

本文将从基本概念、工作原理、主要功能、分类、未来演进等方面深入探讨交换机的基础知识。

希望能给你带来收获。

一、基本概念和背景：连接世界的纽带在网络的日常使用中，我们频繁听到“交换机”这个名词，但你是否真正理解它的含义？简单来说，交换机就是一个智能的数据分发中心，类似于城市中的交通枢纽，负责引导数据包在网络中正确、高效地流动。

随着互联网的蓬勃发展，早期网络设备如集线器已无法满足日益复杂的通信需求。

交换机作为它们的继任者，以其精巧的工作原理和智能的数据管理，成为了网络通信不可或缺的一部分。

二、工作原理：数据包的智慧派发交换机之所以能够实现高效的数据传输，归功于其独特的工作原理。

当我们在网络上发送数据包时，数据包会携带着目标设备的MAC地址。

交换机通过不断学习，建立了一个类似于地址簿的表格，记录着各个设备的MAC地址和它们所连接的端口。

当交换机接收到数据包时，它会查阅这个表格，准确地知道将数据包传递给哪个设备，避免了不必要的广播和冲突，从而提高了网络的传输效率和速度。

三、主要功能：强大的网络功能1. 数据转发和分发：交换机能够根据数据包中的目的MAC地址，将数据包从一个端口转发到另一个端口，实现设备之间的有针对性通信。

这种数据转发和分发功能确保数据能够准确到达目标设备，避免了广播和冲突。

2. MAC地址学习和建立：交换机会学习设备的MAC地址，并建立一个MAC地址表，记录每个MAC地址与其所连接的端口之间的关系。

通过这个表，交换机能够迅速判断应该将数据包转发到哪个端口，从而提高网络传输效率。

3. 广播和组播处理：当交换机收到一个广播或组播数据包时，它会将数据包转发到所有的端口，以确保所有设备都能接收到这些数据。

这在某些情况下是必要的，如ARP（地址解析协议）请求。

《交换机基础知识》课件

交换机的防护措施
访问控制列表（ACL）：通过设置ACL，可以限制网络流量，保护交换机免受未经授权的访问和攻击
VLAN隔离：将不同的用户或部门划分到不同的VLAN中，可以减少广播风暴和未经授权的访问
端口安全：通过绑定MAC地址和端口，可以防止未经授权的设备接入网络
加密传输：采用SSL/TLS等加密技术，保护数据在传输过程中的安全性
交换机路由配置的案例分析：通过具体案例分析，介绍交换机路由配置的实际应用和效果，包括网络拓扑结构、设备连接方式、路由协议选择等。
交换机的性能指标
吞吐量
时延
定义：时延是指交换机接收数据帧后，处理该数据帧所需要的时间
影响因素：交换机的硬件性能、软件算法、数据帧长度等
分类：转发时延、排队时延、转发时延+排队时延测试方法：通过发送大量数据包并计算平均时延来测试交换机的时延性能
交换机的应用场景
企业网络中的应用
企业局域网建设
企业数据中心建设
企业广域网建设企业分支机构互联
校园网中的应用
添加项标题
校园网概述：介绍校校园网中的应用，如接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机
添加项标题
校园网中的交换机选型：根据校园网的需求，选择合适的交换机型号和配置
丢包率
定义：丢包率是指在传输过程中，数据包丢失的比例
影响因素：网络拥堵、设备故障、线路质量等
测试方法：通过发送大量数据包并统计丢失的数据包数量来计算丢包率
性能指标意义：丢包率越低，网络传输的稳定性和可靠性越高
带宽利用率
定义：交换机在单位时间内传输数据的能力影响因素：数据包大小、网络拥堵程度、交换机性能等评估方法：通过测试网络带宽利用率来评估交换机的性能优化方法：合理配置交换机参数、优化网络结构等

《交换机基础知识》课件

交换机安全与防护
交换机安全威胁
非法访问和恶意攻击
01
未经授权的访问和恶意攻击是交换机面临的主要安全威胁，可
能导致数据泄露、网络瘫痪等严重后果。
病毒感染和传播
02
交换机如果感染病毒，可能会成为病毒传播的源头，影响整个
网络的正常运行。
拒绝服务攻击
03
通过大量无效的网络流量或请求，导致交换机资源耗尽，无法
MAC地址表大小
交换机能够学习的MAC地址数量，影响交换机的转发能力。
03
交换机的应用场景
企业网络中的应用
企业网络中，交换机主要用于连接各个部门和分支机构，实现内部数据的高速传输和共享。
企业网络中的交换机通常具备较高的端口密度和扩展性，以满足大规模网络连接需求。
交换机能够提供多种安全特性，如访问控制列表（ACL）、端口安全等，保障企业网络安全。
02
交换机的工作原理
交换机转发原理
交换机根据目的MAC地址进行数据帧的转发。
交换机通过学习源MAC地址与端口映射关系，建立MAC地址表，实现快速转发。
当收到数据帧时，交换机查找MAC地址表，确定目的端口，并将数据帧转发到对应端口。
交换机的交换方式
01
02
03
直通式交换
数据帧头部的信息被直接传输到目的端口，不经过 CPU处理。
存储转发式交换
数据帧先存储在缓冲区，然后根据MAC地址表进行转发。
碎片隔离式交换
数据帧长度达到一定值后才会转发，以减少冲突和丢包。
交换机的性能指标
吞吐量
交换机每秒传输的数据量，Hale Waihona Puke 常以Mbps为单位。背板带宽
交换机内部总线的数据传输能力，决定了交换机的数据处理能力。

交换技术基础入门知识

交换技术基础入门知识交换技术基础入门知识交换机是网络中重要的组成部分，学习高级交换，店铺觉得下面的东西我们必须掌握!1、vlan的`配置(vlan的作用：逻辑划分广播域)第一种：switch#vlan database (进入vlan数据库)switch(vlan)#vlan 1-100 (建立100个vlan)switch(vlan)#exit (保存并退出)switch#show vlan (查看vlan 配置)第二种：switch(config)#vlan database (进入vlan数据库)switch(config-vlan)#vlan 1-100 (建立100个vlan)switch(config-vlan)#do show vlan(查看vlan配置)2、vtp域的配置switch(config)#vtp domain ciscoswitch(config)#vtp password ciscoswitch(config)#vtp version 2switch(config)#vtp mode server/client/tranparentswitch(config)#do show vtp3、stp生成树的各种类型与配置(作用：实现在冗余状态下无环路)选举的顺序：根桥-根端口-指定端口-阻塞端口a、传统生成树stp他会自动的在三台交换机上建立(不做配置了)b、pvst每vlan生成树(指定谁是根桥，阻塞那个端口)switch(config)#spanning-tree vlan x root primaryswitch(config)#spanning-tree valn y root secondaryc、mst多vlan生成树switch(config)#spanning-tree mst configurlationswitch(config-mst)#instance 1 vlan 1-50switch(config-mst)#instance 2 vlan 51-100switch(config-mst)#exitswitch(config)#spanning-tree mode mstswitch (config)#do show spanning-tree4、backup gateway protocol(备份网关协议)@、hsrp(hot standby route protocol)(cisco私有)支持track router(config)#interface f0/1router(config-if)#ip add 1.1.1.1 255.255.255.0router(config-if)#standby 1 ip 1.1.1.10router(config-if)#standby 1 priority 105router(config-if)#standby 1 preemyrouter(config-if)#do show standby注意，两个路由器上必须同时配置，内容也必须相同。

交换机的基础知识

VLAN1：VLAN1.1 作用VLAN 是2层广播隔离技术。

VLAN 具有安全性。

1）由于不同的VLAN 相互间是不可以访问的，因此可以按部门划分VLAN，这样就可以保证部门间的安全性。

2）VACLVLAN 可以变成SVI接口参与路由。

(SVI:交换机虚拟端口)一定特别的关注SVI 的状态，是否是UP UPSVI 端口可能的非UP UP 的情况和排除方法：1）就是该VLAN 没有包含任何属于激活状态的物理端口R1 1 1.1.1.2/24R2 2 1.1.1.3/24VLAN 100 1.1.1.1/242）当前SWITCH没有任何处于激活状态的TRUNK。

3）管理员人为的把VLAN变成SVI 后，设置SHUTDOWN1.2VLAN 的范围1~4094 DOT1Q TRUNK 12BIT 空间表示VLAN 的范围1~1024 ISL TRUNK 10 BIT 空间表示VLAN 的范围1 native vlan by default (可以修改~~接口下，利用命令行进行修改），NON TAG。

2~10011002~1005 保留VLAN ，FDDI 。

1006~4096 拓展VLAN，看具体的设备的平台。

Switch#show vlanVLAN Name Status Ports---- -------------------------------- ----------------------------------------1 default active Fa0/1, Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4Fa0/5, Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8 Fa0/9, Fa0/10, Fa0/11,Fa0/12Fa0/13, Fa0/14, Fa0/15,Fa0/16Fa0/17, Fa0/18, Gi0/1, Gi0/2 2 VLAN2active fa0/231002 fddi-default act/unsup1003 token-ring-default act/unsup1004 fddinet-default act/unsup1005 trnet-default act/unsup2~1001 这些编号的VLAN 是可以配置，修改和删除。

交换机的基础知识

交换机的基础知识1.1 交换机简介交换机是计算机网络中的关键设备，用于连接各种网络设备，实现数据的高效传输。

与集线器不同，交换机能够根据MAC地址学习和过滤数据，提高网络性能和安全性。

1.2 交换机的工作原理交换机在数据链路层工作，根据目标设备的MAC地址将数据包从源端口传送到目标端口。

通过建立MAC地址表，交换机能够学习设备的物理位置，实现更快速、精准的数据传输。

二、交换机的基本配置2.1 连接交换机在使用交换机之前，首先要通过网线将计算机或其他网络设备与交换机连接。

确保连接的网线正常，端口指示灯亮起，表示连接正常。

2.2 登录交换机要配置交换机，首先需要登录到其管理界面。

通常，我们可以通过Telnet或串口连接来进行登录。

确保登录时使用的用户名和密码是正确的，以确保获取管理员权限。

三、交换机的基本命令3.1 查看端口状态在交换机上，了解端口的状态是很重要的。

使用以下命令可以查看端口的工作状态和连接情况：bashCopy codeshow interfaces status这个命令会列出所有端口的详细信息，包括端口的速度、双工模式以及连接状态。

3.2 配置VLAN虚拟局域网（VLAN）是交换机中一个重要的概念，通过将不同的端口划分到不同的VLAN中，可以实现逻辑上的隔离。

以下是配置VLAN的简单命令：bashCopy codevlan databasevlan 10vlan 20exit这个命令序列会创建两个VLAN（ID为10和20）。

3.3 配置端口将端口划分到特定的VLAN中是常见的配置任务。

使用以下命令可以完成这个操作：bashCopy codeinterface fastEthernet 0/1switchport mode accessswitchport access vlan 10这个命令将交换机的端口FastEthernet 0/1配置为访问模式，并划分到VLAN 10中。

3.4 保存配置在完成配置后，务必将配置保存到交换机的非易失性存储中，以便在重新启动后配置依然生效：bashCopy codewrite memory这个命令将当前的运行配置保存到交换机的闪存中。

CCNA第一章课程介绍CICND10S01A

集线器
网络云或广播域
以太网
1999, Cisco Systems, Inc.
串行线
电路交换线
ICND—1-12
网络设备
中继器( ):增加网络节点中继器(Repeat):增加网络节点,放大信号 ):增加网络节点, 网桥( ):OSI参考模型第二层,控制广播参考模型第二层, 网桥(Bridge): ): 参考模型第二层维护地址表,只查看MAC地址来过滤网络信息和 ,维护地址表,只查看地址来过滤网络信息和数据包,不关心协议. 数据包,不关心协议. 共享式集线器): 集线器 (HUB--共享式集线器):通过网络传播信共享式集线器):通过网络传播信无过滤功能和路径检测或交换, 号,无过滤功能和路径检测或交换,用于网络集中点 Switch(交换式集线器):第二层数据交换设备, (交换式集线器):第二层数据交换设备, 集线器):第二层数据交换设备线速交换. 地址学习; 线速交换.MAC地址学习;帧过滤,回路避免地址学习帧过滤, Router:第三层设备,提供路径选择和数据转发等 :第三层设备,
第一章 ICND课程介绍 ICND课程介绍
1999, Cisco Systems, Inc.
1-1
CCNA课程目标课程目标
通过本课程的学习,您可以完成如下任务: 通过本课程的学习,您可以完成如下任务:
在什么情况下应用集线器,交换机和路由器在什么情况下应用集线器, 利用利用Cisco软件确认端口,协议,地址和可连接性软件确认端口,协议, 软件确认端口根据要求互连交换机和路由器配置交换机和路由器以支持配置交换机和路由器以支持LAN和WAN 服务和
1999, Cisco Systems, Inc.

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交换机基础
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以太网交换机
设备间的专用通信
同时进行的多个会话
全双工通信
介质速率
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ICND1 v1.0—2-2

交换机功能
学习MAC地址转发帧防止环路
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ICND1 v1.0—2-3

动态学习MAC地址
MAC地址表
F0/1:0010:21AA:0429 F0/1:0010:21AA:0429
F0/1
F0/0 11.1.1.4 MAC:0010:21AA:0429
SW2
查看动态学习到的MAC地址
F0/2
PC1
SW2#show mac address-table Mac Address Table SW1 ------------------------------------------Vlan ---1 Mac Address ----------0004.4d31.bb20 Type -------DYNAMIC Ports ----Fa0/1
PCA
11.1.1.5
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ICND1 v1.0—2-4

转发帧
MAC地址表
F0/1:0010:21AA:0429 F0/1:0010:21AA:0429 F0/2:0055:3A01:9921 F0/2:0055:3A01:9921
2 １
F0/1 F0/0 11.1.1.4 MAC:0010:21AA:0429
SW2
F0/2
PC1
3
SW1 PCA
11.1.1.5 MAC:0055:3A01:9921
•交换机依据MAC地址表转发帧
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ICND1 v1.0—2-5

冗余拓朴
主机X 路由器Y 网段1
网段2
冗余拓扑优势：解决单链路故障造成的网络中断问题冗余拓扑劣势：带来了广播风暴、重复帧和MAC地址表不稳定三个新问题
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广播风暴
主机X 路由器Y 网段1
广播广播
交换机A
交换机B
网段2 主机X发送广播。

交换机继续反复传输广播流量。

Y将收到同一个帧的两个拷贝。

两台交换机均未获得Y的MAC地址。

交换机A和B在Port1上获得X的MAC地址。

帧被泛洪到路由器Y。

交换机A和B在Port2上获得X的MAC地址。