以太网交换机结构和原理.
以太网介绍分析 (一)
以太网介绍分析 (一)以太网介绍分析以太网 (Ethernet) 是广泛应用于局域网的一种计算机通信技术。
它是由Robert Metcalfe和他的研究团队于1970年代末在美国计算机科学实验室发明的。
与其他局域网技术相比，以太网更加廉价、易于部署和维护，因此被广泛使用。
一、以太网的工作原理以太网利用一种称为CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）的协议来管理网络中的数据传输。
这种协议要求每台计算机在发送数据包之前侦听网络上是否有其他计算机正在发送数据。
如果网络中没有数据包，则计算机可以发送数据包。
如果两个或多个计算机同时开始发送数据包，它们会发生碰撞，并自动停止发送，然后稍微等待一段时间再次发送。
这种反复检测和等待的过程称为CSMA/CD过程。
二、以太网的拓扑结构以太网的拓扑结构包括星型拓扑、总线型拓扑和环型拓扑。
其中，星型拓扑是最为常见的拓扑结构。
它的特点是所有节点都连接到交换机上，交换机起着调度和转发数据的作用。
总线型拓扑的特点是所有节点都连接到同一条总线上，数据包从一个节点传输到另一个节点。
环型拓扑的特点是各节点连接成一个环形，数据包从一个节点传输到相邻的节点，直到到达目的节点。
三、以太网的速率和传输距离以太网的传输速率通常为10Mbps、100 Mbps或1000Mbps。
在实际应用中，越高的传输速率意味着更大的带宽和更高的传输效率。
以太网的传输距离受网线材料和信号衰减等因素影响。
一般而言，100米是以太网正常的传输距离。
四、以太网的优缺点以太网被广泛应用于局域网的原因之一是其优良的性价比。
与其他局域网技术相比，它更加便宜。
此外，它的部署和维护也更加简单。
另一方面，以太网的主要缺点是其速度相对较慢。
与一些现代的局域网技术（如光纤网络）相比，它的速度远远不够快。
总之，以太网是一种被广泛应用于局域网中的计算机通信技术。
4.以太网及交换机的工作原理
局域网标准( ):IEEE802标准集 局域网标准( 续):IEEE802标准集
•IEEE802.1------局域网体系结构、寻址、网络互连与网络管理 •IEEE802.2-------逻辑链路控制(LLC)子层的功能与服务 •IEEE802.3-------以太网 CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范 •IEEE802.4-------令牌总线网 Token-Bus •IEEE802.5-------令牌环网 Token-Ring •IEEE802.6-------城域网 •IEEE802.7-------宽带局域网 •IEEE802.8-------光纤技术 FDDI •IEEE802.9-------综合数据话音网络 •IEEE802.10------网络安全与保密 •IEEE802.11------无线局域网 •IEEE802.12------需求优先 •IEEE802.13 ------(未使用) •IEEE802.14 ------电缆调制解调器 •IEEE802.15 ------无线个人网 •IEEE802.16 ------宽带无线接入 •IEEE802.17 ------可靠个人接入技术
交换机的工作原理 mac地址表的形成过程 mac地址表的形成过程 数据帧的转发/ 数据帧的转发/过滤
地址学习
MAC地址表 地址表 初始的MAC地 初始的MAC地 址表为空 E0: E1: E2: E3:
主机A： 主机 ： 00-D0-F8-00-11-11
E0
E1
主机B： 主机 ： 00-D0-F8-00-22-22
以太网原理通俗易懂图文说明PPT课件
含义
Length/T > 1500 代表了该帧的类型 Length/T <= 1500 代表了该帧的长度
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以太网原理---CSMA/CD
以 太 网 原 理 ---CSMA/CD
• CS：载波侦听。 • 在发送数据之前进行监听，以确保线路空闲，减少冲突的机会。
• MA：多址访问。 • 每个站点发送的数据，可以同时被多个站点接收。
由硬件asic实现转发路由算法最长匹配第一包路由以后做精确匹配包转发率低高命中或者更低没命中成本高低对路由变化的适应能力强弱二层交换不支持支持低端的路由器和l3的区别华为机密未经许可不得扩散文档密级
引入
• 我们知道局域网包含以太网,令牌环和令牌总线等等, 这些技术当中以太网技术以其简明高效的特点逐渐占 据了主导地位,所以以下课程单独讲以太网技术。
• 但VLAN技术也有缺点：
• 使用VLAN来划分网络后，网络的效率提高不少，可是本来不需要相互 访问的两个部门，现在又要少量的访问需求，该怎么办到呢？
我有个办法，你看行吗—— 让VLAN只限制 广播报文，不限制单播报文！
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解决办法（一）
解 决办法 （一）
使用路由器连接不同的VLAN
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由HUB组建以太网的实质
由 HUB组 建 以 太 网 的实质
• 实际上网络中由HUB组建以太网，仍然存在以下缺陷： • 冲突严重； • 广播泛滥； • 无任何安全性。
由HUB组建以太网，依然是一种共享式以太网。
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L2工作模型
L2工 作 模 型
(BRIDGE/以太网交换机/L2) 设备工作模型：
• 为什么L3不增强对路由变化的适应能力？ • 答：必须使用更昂贵的CUP，成本增高。
以太网交换机原理动画演示
以太网交换机原理动画演示以太网交换机是计算机网络中非常重要的设备，它起到了连接各种网络设备的关键作用。
为了更好地理解以太网交换机的工作原理，下面我将通过动画演示的方式来详细介绍。
1. 动画开始进入动画演示，我们首先看到一个以太网交换机的示意图。
交换机由多个端口组成，每个端口都可以连接一个网络设备，如计算机、服务器等。
2. 帧的传输在动画中，我们可以看到有多个设备同时向交换机发送数据帧。
数据帧是网络通信中最基本的单位，它包含了源MAC地址、目的MAC 地址、数据等信息。
3. MAC地址和端口的映射交换机接收到一个数据帧后，会先读取其中的目的MAC地址。
它会查找自己的转发表，判断目的MAC地址所对应的端口。
如果表中有对应的记录，交换机会将数据帧直接转发到目标端口；如果表中没有对应的记录，交换机则会进行广播操作。
4. 广播和学习过程在动画中，当交换机发现没有对应的记录时，它会将数据帧广播到所有的端口上，这样所有连接在交换机上的设备都能收到该数据帧。
同时，交换机还会将源MAC地址和接收到该帧的端口记录在转发表中，这样下次如果有数据要发送给该MAC地址，交换机就能够根据表中的记录直接转发，而无需进行广播操作。
5. 学习和转发表的更新在动画的演示中，我们可以看到转发表会不断地更新。
当交换机接收到一个数据帧时，它会查找源MAC地址在转发表中的记录。
如果有对应的记录，则更新记录中的端口信息；如果没有对应的记录，则添加一条新的记录。
这样，交换机能够根据最新的转发表信息来决定如何转发数据帧。
6. 数据的转发根据转发表的信息，交换机会将数据帧直接转发到目标端口，而无需广播到所有的端口上。
这样，交换机提供了高效的数据转发，避免了数据在网络中的冲突和碰撞。
7. 动画结束通过动画演示，我们对以太网交换机的工作原理有了更深入的了解。
交换机的核心功能是通过学习和转发表的维护，实现了有效的数据转发。
它使得网络通信更加高效可靠，成为了现代计算机网络中不可或缺的设备。
以太网二层交换原理
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
交换式以太网工作原理
交换式以太网工作原理
交换式以太网是一种广泛应用于计算机网络中的局域网技术。
它的工作原理是基于数据包交换和MAC地址的。
下面是交换
式以太网的工作过程：
1. 数据包传输：当一台计算机发送数据时，数据被分成较小的数据包，并添加上目的MAC地址和源MAC地址信息。
2. 交换机的接收：交换机接收到数据包后，会检查数据包的目的MAC地址。
3. 寻址表：交换机维护一个寻址表，记录着网络中各个设备的MAC地址和对应的接口。
4. 学习过程：当交换机接收到一个数据包时，它会查找寻址表，以确定目的MAC地址所对应的接口。
如果目的MAC地址不
在寻址表中，交换机会将数据包发送到所有的接口（广播）。
5. 数据包转发：交换机根据目的MAC地址将数据包转发到正
确的接口上，并学习到数据包的源MAC地址和对应的接口。
6. 冲突域分割：由于交换式以太网采用全双工通信，交换机将每个接口分割成一个独立的冲突域，因此可以同时进行数据的发送和接收，避免了数据冲突。
7. 数据包交换：交换机根据接收到的数据包的目的MAC地址，将数据包转发到目标设备，而不会广播到整个网络。
总的来说，交换式以太网通过学习MAC地址和使用交换机进行数据包转发，实现了高效的数据传输和冲突域分割，提高了网络性能和可靠性。
以太网工作原理
以太网工作原理以太网是一种常见的局域网技术，它使用了一种称为CSMA/CD（载波监听多路访问/碰撞检测）的协议来控制数据传输。
在以太网中，数据被分割成帧，然后通过网络传输。
接下来，我们将详细介绍以太网的工作原理。
首先，以太网使用CSMA/CD协议来控制数据传输。
这意味着当一个设备想要发送数据时，它首先会监听网络，确保没有其他设备正在发送数据。
如果网络空闲，设备就会发送数据。
但是，如果多个设备同时发送数据，就会发生碰撞。
当检测到碰撞时，设备会随机等待一段时间，然后重新发送数据。
其次，以太网使用MAC地址来识别设备。
每个以太网设备都有一个唯一的MAC地址，它由48位二进制数组成。
当数据帧被发送到网络上时，它包含了目标设备的MAC地址，以太网设备会根据这个地址来决定是否接收数据。
此外，以太网使用了CSMA/CD协议来控制网络的拓扑结构。
在以太网中，常见的拓扑结构包括总线型、星型和树型。
总线型拓扑中，所有设备都连接到同一条总线上；星型拓扑中，所有设备都连接到一个中央设备上；树型拓扑则是将多个星型拓扑连接在一起。
最后，以太网使用了以太网交换机来提高网络性能。
交换机可以根据MAC地址来转发数据，而不是像集线器一样简单地将数据广播到整个网络上。
这样可以减少网络拥塞，提高数据传输效率。
总之，以太网是一种常见的局域网技术，它使用了CSMA/CD协议来控制数据传输，使用MAC地址来识别设备，使用不同的拓扑结构来搭建网络，同时利用以太网交换机来提高网络性能。
通过了解以太网的工作原理，我们可以更好地理解局域网的工作方式，从而更好地设计和管理网络。
以太网交换机介绍
交换机/路由器配置与管理
Cisco Catalyst 4006的接线面板
交换机/路由器配置与管理
Catalyst 6500系列主要为企业和电信运营商网络提供高 度可用、安全的融合网络服务。这些交换机可满足骨干网、 分布层、布线室结构以及数据中心环境对高可用性、可扩 展性、高级服务和多层交换越来越高的要求。 该系列提供有3插槽、6插槽、9插槽和13插槽的机箱， 以及多种集成式服务模块，包括数千兆位的网络安全性、 内容交换、语音和网络分析模块，能提供48到576个 10/100/1000以太网端口，和支持192个1Gbps或32个10Gbps 骨干网端口，能作为每秒数亿个数据包处理能力的网络核 心交换机。
⑻ 支持流量控制 能够控制交换机的数据流量，HDX、FDX是通用的流量控 制标准，目前的交换机一般均支持。 ⑼ 易于扩展 对于核心层交换机，应注意其扩展性，通常应是模块化 的交换机，能在未来根据应用的需要，通过添加功能模块， 来增强交换机的功能和增加接口。
交换机产品简介 目前生产交换机的主流厂商主要有Cisco和华为 3COM公司，其生产的交换机是市场应用的主流。
交换机/路由器配置与管理
4．根据结构的不同，交换机可分为固定端口 交换机和模块化交换机。 固定端口交换机只能提供有限的端口和固定类 型的接口，从连接的用户数量和所使用的传输介 质上看，存在一定的局限性。这类交换机也有桌 面式和机架式之分，机架式便于安装和管理。 5．根据工作协议的层分类，交换机可分类第2层 交换机、第3层交换机和第4层交换机。 第2层交换机根据数据链路层的信息（MAC地址） 完成不同端口间的数据交换。接入层交换机一般 就采用第2层交换机。 第3层交换机具有路由功能，能识别网络层的IP信 息，并将IP地址用于网络路径的选择，并能够在不 同网段间实现数据的线速交换。
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交换机的内存
交换机与计算机有相似点是，它也有内存、操作系统、配置和用 户界面，Cisco交换机中，操作系统叫做互连网操作系统 (Internet Operating System)或IOS。下面介绍交换机的存储器。 ROM（只读存储器）：包含路由器正在使用的IOS的一份副本；
另外，由于其简单的实现原理和无阻塞的交换结构使其可以运行在非常高的速率上，半 导体厂商目前已经可以用传统CMOS技术制造出10Gbit/s以上速率的点对点串行收发芯 片。
但这种结构依然会存在业务板总线和交换网板的CrossBar互连问题。由于业务板总线上 的数据都是标准的以太网帧，而一般CrossBar都采用信元交换的模式来体现CrossBar 的效率和性能。因此在业务板上采用的共享总线的结构，在一定程度上影响 CrossBar的 效率，整机性能完全受限于交换网板CrossBar的性能。 。 武汉烽火网络有限责任公司 FIBERHOME NETWORKS CO., LTD
交换架构的演进
分布式CrossBar架构
核心交换机的交换容量现已发展到了几百个Gbps，同时支持多个万兆接口并规 模应用在城域网骨干和园区网核心。分布式的CrossBar架构很好地解决了在新 的应用环境下核心交换机所面临的高性能和灵活性的挑战。
也就是说，除了交换网板采用了CrossBar架构之外，在每个业务板上也采用了 CrossBar+交换芯片的架构。在业务板上加交换芯片可以很好地解决了本地交换 的问题，而在业务板交换芯片和交换网板之间的CrossBar芯片解决了把业务板 的业务数据信元化问题，从而提高了交换效率，并且使得业务板的数据类型和交 换网板的信元成为两个平面，也就是说可以有非常丰富的业务板，比如可以把防 火墙、IDS系统、路由器、内容交换、IPv6等等类型的业务整合到核心交换平台 上，从而大大提高了核心交换机的业务扩充能力。 同时，这个CrossBar有相应的高速接口，分别连接到两个主控板或者交换网板， 从而大大提高了双主控主备切换的速度。
FL-004 以太网交换机结构及原理
客户技术服务部门
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汇报内容
交换机原理及硬件结构
概述
1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术 是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技 术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的 MAC地址相对简单地 决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交 换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。 交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶 颈问题。现在已有以太网、快速以太网、 FDDI和ATM技术的交换产品。 类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网 域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安 装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的 硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网 络变化的操作。 利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥 接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有 64个八进制数的数据包，可提供 14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太 网交换器必须提供89280bps 的总体吞吐率（6道信息流Ｘ14880bps/道信息流）。专用集成电 路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。
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交换架构的演进
CrossBar+共享内存架构 CrossBar（即CrossPoint）被称为交叉开关矩阵或纵横式交换矩阵。它能很好的弥补 共享内存模式的一些不足。 首先，CrossBar实现相对简单。共享交换架构中的线路卡到交换结构的物理连接简化为 点到点连接，实现起来更加方便，从而更容易保证大容量交换机的稳定性； 其次，CrossBar内部无阻塞。只要同时闭合多个交叉节点（crosspoint），多个不同的 端口就可以同时传输数据。从这个意义上，我们认为所有的 CrossBar在内部是无阻塞的， 因为它可以支持所有端口同时线速交换数据。
基于总线结构的交换机一般分为共享总线和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ享内存型总线两大类。
共享内存结构的交换机使用大量的高速RAM来存储输入数据，同时依赖中心交换 引擎来提供全端口的高性能连接，由核心引擎检查每个输入包以决定路由。这类 交换机设计上比较容易实现，但在交换容量扩展到一定程度时，内存操作会产生 延迟；另外，在这种设计中，由于总线互连的问题增加冗余交换，引擎相对比较 复杂。所以这种交换机如果提供双引擎的话，要做到非常稳定相对比较困难。所 以我们可以看到，早期在市场上推出的核心交换机往往都是单引擎，尤其是随着 交换机端口的增加，由于需要内存容量更大，速度也更快，中央内存的价格变得 很高。交换引擎会成为性能实现的瓶颈。
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交换架构的演进
随着Internet用户的增加和带宽的扩大，交换机的结构也在不断的发展，从推出 的时间看，交换架构主要经历了总线型和CrossBar两个阶段。但由于以太网技 术的发展日进千里，因此这两种架构的交换机目前都活跃在市场上。 总线型交换架构