1-交换机基本配置
相关主题
- 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)。
区别：
作为对网桥的改进设备，交换机：
1)可以提供高密度的连接端口； 2)采用的基于交换背板的虚电路连接方式，可为每 个交换机端口提供更高的专用带宽，而网桥易形成 瓶颈；
3)数据转发基于硬件实现，较网桥采用软件实现数 据的存储转发具有更高的交换性能。
10
交换机与集线器的比较
相同点：
➢ 多端口集中器 ➢ 物理上扩展网络
11
交换机的外观
12
交换机的内部结构
• 交换机相当于是一台特殊的计算机，同样有CPU、存储介质 和操作系统，只不过这些都与PC机有些差别而已。交换机 也由硬件和软件两部分组成。
• 软件部分主要是IOS操作系统 • 硬件主要包含CPU、端口和存储介质。
– 端口主要有以太网端口（Ethernet）、快速以太网端口（Fast Ethernet）、吉比特以太网端口（Gigabit Ethernet）和控制台端口 （Console口）等。
1 2
若主机1向主机2发送一个数据包，尽 管两者在同一网段，但网络中的集线 器会将会不加选择地向所有端口转发 流量，从而引发广播风暴。
6
网桥/交换机的流量过滤功能
1 2
A001CD201B56 20017D201B96
…… 79E17D2019B6
LAN1/PORT1 LAN2 /PORT2
…… LAN4 /PORT12
• NVRAM用于存贮交换机的配置文件，该存储器中的内容在系统掉电时 也不会丢失。
• DRAM是一种可读写存储器，相当于PC机的内存，其内容在系统掉电时 将完全丢失。
13
交换机的加电启动过程
• 交换机加电后，即开始了启动过程
1. 首先运行ROM中的自检程序，对系统进行自 检
2. 然后引导运行FLASH中的IOS，即将IOS从Flash 中copy到DRAM运行
位于同一网段的主机1到主机
2的数据流量将不会通过交换
机到达其他网段
7
网桥
Bridge，也叫桥接器。 工作在数据链路层的一种网络互连设备，其 可以实现两个或多个LAN的互联； 主要功能包括：
➢ 物理上扩展网络 ➢ 基于第二层地址的数据过滤功能 ➢ 逻辑划分网络的功能 ➢ 数据推进功能 ➢ 帧格式转换功能
– 存储介质主要有ROM、FLASH、NVRAM和DRAM。
• ROM相当于PC 机的BIOS，交换机加电启动时，将首先运行ROM中的程 序，以实现对交换机硬件的自检并引导启动IOS。该存储器在系统掉电 时程序不会丢失。
• FLASH是一种可擦写、可编程的ROM，FLASH包含IOS及微代码。FLASH 相当于PC机的硬盘，但速度要快得多，可通过写入新版本的IOS来实现 对交换机的升级。FLASH中的程序，在掉电时不会丢失。
4
中继器/集线器
物理层网络互连设备，集线器又称多端口中 继器 物理上对网络进行扩展：
当网络段传输超出网络传输介质决定的 最大传输距离时，起中继、放大及整形作用， 使得物理信号的传送距离得到延长 由于不具备数据隔离或过滤功能，其对网络 的扩展是以冲突域的增加和冲突检测有效性 的下降为代价。
5
集线器不具过 滤功能
不同点
➢ 集线器为物理层设备，只关注原始比特流的传送，不具备流量过滤功 能和逻辑划分网络功能。
➢ 交换机为数据链路层设备，基于MAC地址在不同网段间进行流量过 滤，从而具有逻辑分段功能。
➢ 集线器只能实现半双工传送，而交换机可支持全双工传送 ➢ 集线器提供共享带宽，交换机提供专用带宽
e.g. 24口/100M集线器，每个端口带宽100/24M 24口/100M交换机，每个端口带宽100M
路由与交换技术
• 教材
• 唐俊勇，路由与交换型网络基础与实践教程，清华大 学出版社。
• 参考教材
• CCNA考试辅导教材 • 网络工程师考试教材
• 课程简介：
• 任意选修课，32课时
1
第1讲 网络互联设备与交换机基本配置
• 网络互联设备 • 中继器、集线器、交换机、网桥 • 交换机的工作原理 • 交换机的组成 • 交换机的基本配置
2
中继器(Repeater)
具有对物理信号进行 放大和再生的功能， 其将从输入接口接收 的物理信号通过放大 和整形再从输出接口 输出。 “单进单出”结构。
3
集线器(Hub)
集中式的多端口中继器，其多个端口可为多路信号 提供放大、整形和转发功能。 典型的端口数为 4, 8, 16或 24 起到线缆集中器的作用，提高了物理连接的可靠性。 分类：按端口带宽划分，分为10Mbps、100Mbps、 10／100Mbps自适应三种；按照配置的形式，分为 独立型、模块化和堆叠式三种。
8
wk.baidu.com
交换机
Switch，也是工作在数据链路层的一种网络互连设备 由网桥发展而来，是一种多端口的网桥，其通过在其内部 配备大容量的交换式背板实现了高速数据交换。 根据涉及的第二层技术，分为以太网交换机、FDDI交换 机、帧中继交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。
9
交换机与网桥的比较
相同性：
均为OSI第二层的网络互连设备。交换机作为多端 口网桥，具备了网桥所拥有的全部功能，如物理上 扩展网络、逻辑上划分网络等。
• （1）交换机在重新启动或手工清除MAC地址表后，MAC 地址表没有任何MAC地址的记录，如图所示。
16
构造和维护交换地址表
• （2）假设主机A向主机C发送数据帧，因为现在MAC地址表为空，将此源 MAC地址0260.8c01.1111和源端口E0记录到MAC地址表中，同时向其他所有 的端口发送此数据帧（称为泛洪），如果某一主机在接收到此数据帧后，将 提取目标MAC地址，并与自己网卡的MAC地址进行比较，如果相等，则接收 此数据帧；否则丢弃此数据帧。如图所示。
• 交换机在数据通信中完成两个基本的操作：
（1）构造和维护MAC地址表； （2）交换数据帧：打开源端口与目标端口之间的数据通道，把数据帧
转发到目标端口上。
15
构造和维护交换地址表
• 在交换机中，有一个交换地址表（思科交换机中称为CAM 表），记录着主机MAC地址和该主机所连接的交换机端口 号之间的对应关系。由交换机采用动态自学习源MAC地址 的方法构造和维护此表。
3. 在NVRAM中寻找交换机的配置文件startupconfig，然后将其装入DRAＭ中运行，称之为 running-config文件
• 其启动过程将在终端屏幕上显示。
14
交换机的工作机制
• 交换机的工作机制按图示例进行说明。假设网上有1台交换 机和5台主机，各主机的主机名、MAC地址以及与交换机连 接的端口号如图中所标注。
作为对网桥的改进设备，交换机：
1)可以提供高密度的连接端口； 2)采用的基于交换背板的虚电路连接方式，可为每 个交换机端口提供更高的专用带宽，而网桥易形成 瓶颈；
3)数据转发基于硬件实现，较网桥采用软件实现数 据的存储转发具有更高的交换性能。
10
交换机与集线器的比较
相同点：
➢ 多端口集中器 ➢ 物理上扩展网络
11
交换机的外观
12
交换机的内部结构
• 交换机相当于是一台特殊的计算机，同样有CPU、存储介质 和操作系统，只不过这些都与PC机有些差别而已。交换机 也由硬件和软件两部分组成。
• 软件部分主要是IOS操作系统 • 硬件主要包含CPU、端口和存储介质。
– 端口主要有以太网端口（Ethernet）、快速以太网端口（Fast Ethernet）、吉比特以太网端口（Gigabit Ethernet）和控制台端口 （Console口）等。
1 2
若主机1向主机2发送一个数据包，尽 管两者在同一网段，但网络中的集线 器会将会不加选择地向所有端口转发 流量，从而引发广播风暴。
6
网桥/交换机的流量过滤功能
1 2
A001CD201B56 20017D201B96
…… 79E17D2019B6
LAN1/PORT1 LAN2 /PORT2
…… LAN4 /PORT12
• NVRAM用于存贮交换机的配置文件，该存储器中的内容在系统掉电时 也不会丢失。
• DRAM是一种可读写存储器，相当于PC机的内存，其内容在系统掉电时 将完全丢失。
13
交换机的加电启动过程
• 交换机加电后，即开始了启动过程
1. 首先运行ROM中的自检程序，对系统进行自 检
2. 然后引导运行FLASH中的IOS，即将IOS从Flash 中copy到DRAM运行
位于同一网段的主机1到主机
2的数据流量将不会通过交换
机到达其他网段
7
网桥
Bridge，也叫桥接器。 工作在数据链路层的一种网络互连设备，其 可以实现两个或多个LAN的互联； 主要功能包括：
➢ 物理上扩展网络 ➢ 基于第二层地址的数据过滤功能 ➢ 逻辑划分网络的功能 ➢ 数据推进功能 ➢ 帧格式转换功能
– 存储介质主要有ROM、FLASH、NVRAM和DRAM。
• ROM相当于PC 机的BIOS，交换机加电启动时，将首先运行ROM中的程 序，以实现对交换机硬件的自检并引导启动IOS。该存储器在系统掉电 时程序不会丢失。
• FLASH是一种可擦写、可编程的ROM，FLASH包含IOS及微代码。FLASH 相当于PC机的硬盘，但速度要快得多，可通过写入新版本的IOS来实现 对交换机的升级。FLASH中的程序，在掉电时不会丢失。
4
中继器/集线器
物理层网络互连设备，集线器又称多端口中 继器 物理上对网络进行扩展：
当网络段传输超出网络传输介质决定的 最大传输距离时，起中继、放大及整形作用， 使得物理信号的传送距离得到延长 由于不具备数据隔离或过滤功能，其对网络 的扩展是以冲突域的增加和冲突检测有效性 的下降为代价。
5
集线器不具过 滤功能
不同点
➢ 集线器为物理层设备，只关注原始比特流的传送，不具备流量过滤功 能和逻辑划分网络功能。
➢ 交换机为数据链路层设备，基于MAC地址在不同网段间进行流量过 滤，从而具有逻辑分段功能。
➢ 集线器只能实现半双工传送，而交换机可支持全双工传送 ➢ 集线器提供共享带宽，交换机提供专用带宽
e.g. 24口/100M集线器，每个端口带宽100/24M 24口/100M交换机，每个端口带宽100M
路由与交换技术
• 教材
• 唐俊勇，路由与交换型网络基础与实践教程，清华大 学出版社。
• 参考教材
• CCNA考试辅导教材 • 网络工程师考试教材
• 课程简介：
• 任意选修课，32课时
1
第1讲 网络互联设备与交换机基本配置
• 网络互联设备 • 中继器、集线器、交换机、网桥 • 交换机的工作原理 • 交换机的组成 • 交换机的基本配置
2
中继器(Repeater)
具有对物理信号进行 放大和再生的功能， 其将从输入接口接收 的物理信号通过放大 和整形再从输出接口 输出。 “单进单出”结构。
3
集线器(Hub)
集中式的多端口中继器，其多个端口可为多路信号 提供放大、整形和转发功能。 典型的端口数为 4, 8, 16或 24 起到线缆集中器的作用，提高了物理连接的可靠性。 分类：按端口带宽划分，分为10Mbps、100Mbps、 10／100Mbps自适应三种；按照配置的形式，分为 独立型、模块化和堆叠式三种。
8
wk.baidu.com
交换机
Switch，也是工作在数据链路层的一种网络互连设备 由网桥发展而来，是一种多端口的网桥，其通过在其内部 配备大容量的交换式背板实现了高速数据交换。 根据涉及的第二层技术，分为以太网交换机、FDDI交换 机、帧中继交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。
9
交换机与网桥的比较
相同性：
均为OSI第二层的网络互连设备。交换机作为多端 口网桥，具备了网桥所拥有的全部功能，如物理上 扩展网络、逻辑上划分网络等。
• （1）交换机在重新启动或手工清除MAC地址表后，MAC 地址表没有任何MAC地址的记录，如图所示。
16
构造和维护交换地址表
• （2）假设主机A向主机C发送数据帧，因为现在MAC地址表为空，将此源 MAC地址0260.8c01.1111和源端口E0记录到MAC地址表中，同时向其他所有 的端口发送此数据帧（称为泛洪），如果某一主机在接收到此数据帧后，将 提取目标MAC地址，并与自己网卡的MAC地址进行比较，如果相等，则接收 此数据帧；否则丢弃此数据帧。如图所示。
• 交换机在数据通信中完成两个基本的操作：
（1）构造和维护MAC地址表； （2）交换数据帧：打开源端口与目标端口之间的数据通道，把数据帧
转发到目标端口上。
15
构造和维护交换地址表
• 在交换机中，有一个交换地址表（思科交换机中称为CAM 表），记录着主机MAC地址和该主机所连接的交换机端口 号之间的对应关系。由交换机采用动态自学习源MAC地址 的方法构造和维护此表。
3. 在NVRAM中寻找交换机的配置文件startupconfig，然后将其装入DRAＭ中运行，称之为 running-config文件
• 其启动过程将在终端屏幕上显示。
14
交换机的工作机制
• 交换机的工作机制按图示例进行说明。假设网上有1台交换 机和5台主机，各主机的主机名、MAC地址以及与交换机连 接的端口号如图中所标注。