交换式局域网
交换与虚拟局域网
第四章交换与虚拟局域网学习本章应掌握：1. 交换机以太网的特点2. 以太网交换机的工作过程和数据传输方式3. 以太网交换机的通信过滤、地址学习和生成树协议4. VLAN的组网方法和特点§ 4.1 交换式以太网的提出引入：以太网变得越来越拥塞和不堪重负。
这一方面是由于网络应用和网络用户的迅速增长，另一方面则是由于快速CPU及快速网络操作系统的出现。
现在，处于同一个以太网上的两个工作站就很容易使网络饱和。
为了提高局域网的效率，交换技术应运而生了。
4.1.1共享式以太网存在的问题传统的共享式以太网是最简单、最便宜、最常用的一种组网方式。
但是，在网络应用和组网过程中，共享式以太网暴露出它的缺点,主要有以下几个方面:（1）覆盖的地理范围有限。
按照CSMA/CD的有关规定，以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小。
只要两个节点处于同一个以太网中，它们之间的最大距离就不能超过这一固定值，不管他们之间的连接跨越一个集线器还是多个集线器。
如果超过这个值，网络通信就会出现问题。
（2）网络总带宽容量固定。
传统的以太网是共享式的以太局域网。
网络上的所有节点共享同一传输介质。
在一个节点使用传输介质的过程中，另一节点必须等待。
共享式以太网的固定带宽容量被网络上的所有节点共同拥有，随机占用。
网络中的节点越多，每个节点平均可以使用的带宽越窄，网络的响应速度也会越慢。
举例：对于一个使用100BASE-TX技术的100Mb/s以太网，如果连接10个节点，则每个节点平均带宽发送节点竞争共享介质的过程中，冲突和碰撞是不可避免的。
冲突和碰撞会造成发送节点随机延迟和重发，进而浪费网络带宽。
随着网络中节点数的增加，冲突和碰撞必然加大，相应的带宽浪费也会越大。
（3）不能支持多种速率。
网络应用是多种多样的，不同速率的混合型组网不但有其存在的客观要求，而且也可以提高组网的传输速率，否则一个设备发送的信息，另一个设备不可能收到。
单一的共享式以太网不可能提供多种速率的设备支持。
交换式和虚拟局域网的配置
交换式和虚拟局域网的配置介绍交换式和虚拟局域网（VLAN）是计算机网络中常用的两种配置方式。
交换式网络利用交换机进行数据包的转发，而VLAN则可以将一台交换机划分为多个逻辑上独立的子网。
本文将介绍交换式和VLAN的配置方法及其应用场景。
交换式网络的配置步骤1.确认网络拓扑：在配置交换式网络之前，首先需要了解网络拓扑结构，包括交换机的位置、连接的设备以及网络流量的需求。
2.设置交换机的基本参数：配置交换机的基本参数，包括IP地址、子网掩码、默认网关等。
这些参数将用于交换机与其他网络设备之间的通信。
3.虚拟局域网的划分：根据实际需求，将交换机划分成不同的VLAN。
可以按照部门、功能或物理位置等因素来划分VLAN。
4.VLAN接口的配置：为每个VLAN分配一个接口，并进行相应的配置。
可以配置VLAN接口的IP地址、子网掩码、VLAN标识和端口成员关系等。
5.端口的配置：将交换机的端口划分到相应的VLAN中。
可以根据需要将一个或多个端口分配给某个VLAN。
6.交换机之间的互联：如果存在多台交换机，需要进行交换机之间的互联。
可以使用链路聚合技术（如LACP）或者配置特定的端口作为交换机之间的连线。
7.测试和优化：配置完成后，需要进行测试，确保各个VLAN 之间的通信正常。
如果出现问题，可以进一步优化配置，例如检查VLAN接口的配置、端口成员关系以及网络流量的分布等。
VLAN的配置步骤1.确认交换机的支持：在配置VLAN之前，需要确保所使用的交换机支持VLAN功能。
大多数企业级交换机都支持VLAN，但是一些低端交换机可能不支持。
2.VLAN的划分：根据实际需求，确定需要划分的VLAN数量和名称。
可以按照部门、功能或物理位置等因素进行划分。
3.VLAN接口的配置：为每个VLAN分配一个接口，并进行相应的配置。
可以配置VLAN接口的IP地址、子网掩码、VLAN 标识和端口成员关系等。
4.端口的配置：将交换机的端口划分到相应的VLAN中。
常见局域网的类型
交换网是随着多媒体通信以及客户/服务器(Client/Server)体系结构的发展而产生的， 由于网络传输变得越来越拥挤，传统的共享LAN难以满足用户需要，曾经采用的网络区段化， 由于区段越多，路由器等连接设备投资越大，同时众多区段的网络也难于管理。
目前我们学校用的比较多的是以太网。1பைடு நூலகம்
我们知道局域网-LAN(Local Area Network)是 将小区域内的各种通信设备互联在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。
目前常见的局域网类型包括：以太网(Ethernet)、光纤分布式数据接口(FDDI)、异步传输模式(ATM)、令牌环网(Token Ring)、交换网Switching等，它们在拓朴结构、传输介质、传输速率、数据格式等多方面都有许多不同。其中应用最广泛的当属以太网—— 一种总线结构的LAN，是目前发展最迅速、也最经济的局域网 。我们这里简单对以太网(Ethernet)、光纤分布式数据接口(FDDI)、异步传输模式(ATM)进行介绍。 1、以太网Ethernet
3、ATM网络
随着人们对集话音、图像和数据为一体的多媒体通信需求的日益增加，特别是为了适应今后信息高速公路建设的需要，人们又提出了的宽带综合业务数字网(B-ISDN)这种全新的通信网络， 而B-ISDN的实现需要一种全新的传输模式，此即异步传输模式(ATM)。在1990年，国际电报电话咨询委员会(CCITT)正式建议将ATM作为实现B-ISDN的一项技术基础，这样，以ATM为机制的信息传输和交换模式也就成为电信和计算机网络操作的基础和2l世纪通信的主体之一。尽管目前世界各国，都在积极开展ATM技术研究和B-ISDN的建设， 但以ATM为基础的B-ISDN的完善和普及却还要等到下一世纪，所以称ATM为一项跨世纪的新兴通信技术。不过， ATM技术仍然是当前国际网络界所注意的焦点，其相关产品的开发也是各厂商想要抢占的网络市场的一个制高点。
什么是局域网交换机局域网交换机分为哪几种？
什么是局域⽹交换机局域⽹交换机分为哪⼏种？下⾯讲述下什么是局域⽹交换机？以及局域⽹交换机的⼯作原理和相关的操作技巧，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。
随着⽹络技术的发展，各种各样的通信设备应运⽽⽣，交换机就是其中⼀员。
在⼀些技术类书籍或⽂章中，我们经常可以看到很多交换机的名词，它们中很多是由英语直接翻译过来也有⼀些是⼚商为了某种⽬的命名的。
这些形形⾊⾊的交换机名很容易让⼈混淆，以下我们将介绍⼀下交换机的不同分类情况，并对其中⼀些常见的名词作⼀分析。
交换机包括电话交换机(PBX)、数据交换机(Switch)，以下我们所提到的交换机都是指数据交换机，对传统的电话交换机就不作讨论了。
从⼴义上来看，交换机分为两种：⼴域⽹交换机和局域⽹交换机。
⼴域⽹交换机主要应⽤于电信领域，提供通信⽤的基础平台。
⽽局域⽹交换机则应⽤于局域⽹络，⽤于连接终端设备，如PC机及⽹络打印机等。
以下内容都是基于局域⽹交换机来说的。
按照最⼴泛的普通分类⽅法，即从规模应⽤上，局域⽹交换机可分为企业级交换机、部门级交换机和⼯作组交换机等。
作为⾻⼲交换机时，⽀持500个信息点以上⼤型企业应⽤的交换机为企业级交换⼏。
⽀持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，⽽⽀持100个信息点以内的交换机为⼯作组级交换机。
但这也不是绝对的标准，正是由于没有统⼀的划分的尺度标准，⼜出现了桌⾯型交换机(Desktop Switch)、校园⽹交换机(Campus Switch)等概念。
下⾯对以上⼏个概念作⼀简介： 1. 桌⾯型交换机，这是最常见的⼀种交换机，它区别于其他交换机的⼀个特点是⽀持的每端⼝MAC地址很少。
⼴泛的使⽤于⼀般办公室、⼩型机房和业务受理较为集中的业务部门、多媒体制作中⼼、⽹站管理中⼼等部门。
在传输速度上，现代桌⾯型交换机⼤都提供多个具有10/100Mbps⾃适应能⼒的端⼝。
网络基础 了解交换式局域网
网络基础了解交换式局域网交换式局域网所有站点都连接到一个交换式集线器或局域网交换机上。
交换式集线器或局域网交换机具有交换功能，它们的特点是，所有端口平时都不连通，当工作站需要通信时，交换式集线器或局域网交换机能同时连通许多端口，使每一对端口都能像独占通信媒体那样无冲突的传输数据，通信完成后断开连接。
由于消除了公共的通信媒体，每个站点独自使用一条链路，不存在冲突问题，可以提高用户的平均数据传输速率，即容量得以扩大。
交换式局域网的优点如下：●采用星型拓扑结构，容易扩展，而且每个用户的带宽并不因为互连的设备增多而降低。
●由于消除了公共的通信媒体，每个站点独自使用一条链路，不存在冲突问题，可以提高用户的平均数据传输速度。
交换式局域网无论是从物理上还是逻辑上都是星形拓扑结构，多台交换式集线器可以串接，连成多级星形结构。
交换式局域网可向用户提供共享式局域网不能实现的一些功能，主要包括以下几个方面：●隔离冲突域在共享式以太网中，使用CSMA/CD算法来进行介质访问控制。
如果两个或者更多站点同时检测到信道空闲而有帧准备发送，它们将发生冲突。
一组竞争信道访问的站点称为冲突域。
显然同一个冲突域中的站点竞争信道，便会导致冲突和退避。
而不同冲突域的站点不会竞争公共信道，它们则不会产生冲突。
在交换式局域网中，每个交换机端口就对应一个冲突域，端口就是冲突域终点，由于交换机具有交换功能，不同端口的站点之间不会产生冲突。
如果每个端口只连接一台计算机站点，那么在任何一对站点之间都不会有冲突。
若一个端口连接一个共享式局域网，那么在该端口的所有站点之间会产生冲突，但该端口的站点和交换机其他端口的站点之间将不会产生冲突。
因此，交换机隔离了每个端口的冲突域。
●扩展距离交换机可以扩展LAN的距离。
每个交换机端口可以连接不同的LAN，因此，每个端口都可以达到不同LAN的技术所要求的最大距离，而与连接到其他交换机端口LAN的长度无关。
●增加总容量在共享式LAN中，其容量由所有接入设备共享。
交换式和虚拟局域网设计
交换式和虚拟局域网设计在当今的网络环境中，交换式和虚拟局域网（VLAN）技术的应用越来越广泛。
它们为企业和组织提供了更高效、灵活和安全的网络架构。
接下来，让我们深入探讨一下交换式和虚拟局域网的设计。
交换式网络是一种基于交换机的网络架构，相较于传统的共享式网络，它具有显著的优势。
在共享式网络中，所有设备共享网络带宽，容易导致网络拥塞和性能下降。
而交换式网络通过为每个连接的设备提供专用的带宽，大大提高了网络的性能和效率。
交换机根据 MAC 地址表来转发数据帧，能够快速准确地将数据发送到目标设备，减少了数据冲突和传输延迟。
虚拟局域网（VLAN）则是在交换式网络的基础上进一步划分逻辑网络的技术。
通过将一个物理局域网划分为多个虚拟局域网，我们可以实现不同部门、不同业务之间的网络隔离，提高网络的安全性和管理性。
例如，财务部门的 VLAN 可以与研发部门的 VLAN 隔离开来，限制它们之间的直接通信，从而保护财务数据的安全。
在设计交换式网络时，我们首先需要考虑网络的规模和拓扑结构。
对于小型网络，简单的星型拓扑结构可能就足够了；而对于大型企业网络，可能需要采用更复杂的多层拓扑结构，如核心层、汇聚层和接入层。
核心层负责高速的数据转发，汇聚层将多个接入层连接起来，接入层则直接连接终端设备。
交换机的选择也是至关重要的。
我们需要根据网络的性能需求、端口数量、支持的功能等来选择合适的交换机。
例如，如果需要支持高速的千兆以太网或万兆以太网，就需要选择相应接口的交换机。
同时，交换机的背板带宽、包转发率等性能指标也需要满足网络的要求。
在设计虚拟局域网时，我们需要明确划分 VLAN 的依据。
常见的划分方式包括基于端口、基于 MAC 地址、基于 IP 地址和基于协议等。
基于端口的划分是最简单直观的方式，将交换机的不同端口划分到不同的 VLAN 中。
基于 MAC 地址的划分则更加灵活，无论设备连接到哪个端口，都能根据其 MAC 地址归属到相应的 VLAN。
局域网交换技术
局域网交换技术————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ1．局域网交换技术1.1 共享技术所谓共享技术即在一个逻辑网络上的每一个工作站都处于一个相同的网段上。
ﻫ以太网采用CSMＡ/CD 机制,这种冲突检测方法保证了只能有一个站点在总线上传输。
如果有两个站点试图同时访问总线并传输数据,这就意味着“冲突”发生了，两站点都将被告知出错。
然后它们都被拒发,并等待一段时间以备重发。
ﻫ这种机制就如同许多汽车抢过一座窄桥,当两辆车同时试图上桥时，就发生了“冲突”，两辆车都必须退出,然后再重新开始抢行。
当汽车较多时，这种无序的争抢会极大地降低效率，造成交通拥堵。
网络也是一样,当网络上的用户量较少时，网络上的交通流量较轻,冲突也就较少发生,在这种情况下冲突检测法效果较好。
当网络上的交通流量增大时,冲突也增多，同进网络的吞吐量也将显著下降。
在交通流量很大时,工作站可能会被一而再再而三地拒发。
ﻫ1.２交换技术局域网交换技术是作为对共享式局域网提供有效的网段划分的解决方案而出现的,它可以使每个用户尽可能地分享到最大带宽。
交换技术是在ＯSI七层网络模型中的第二层,即数据链路层进行操作的,因此交换机对数据包的转发是建立在MＡＣ（MediａAｃｃess Cｏｎtｒol)地址－－物理地址基础之上的,对于IP网络协议来说,它是透明的,即交换机在转发数据包时,不知道也无须知道信源机和信宿机的IP地址，只需知其物理地址即MAC地址。
交换机在操作过程当中会不断的收集资料去建立它本身的一个地址表，这个表相当简单,它说明了某个ＭＡＣ地址是在哪个端口上被发现的,所以当交换机收到一个TCP／IP封包时,它便会看一下该数据包的目的MAC地址,核对一下自己的地址表以确认应该从哪个端口把数据包发出去。
由于这个过程比较简单，加上这功能由一崭新硬件进行－-ＡSIC(Appliｃａtiｏn Specific InｔegｒateｄCiｒcuit)，因此速度相当快，一般只需几十微秒,交换机便可决定一个ＩP封包该往那里送。
win7和xp交换机局域网如何设置
win7和xp交换机局域网如何设置win7和xp交换机局域网怎么样设置好，才不会有冲突等问题.下面是店铺跟大家分享的是win7和xp交换机局域网如何设置，欢迎大家来阅读学习。
win7和xp交换机局域网如何设置win7和xp交换机局域网设置方法一：如果觉得8口交换机贵了可以买2个5口的交换机把2个叫唤机用网线连接起来就可以了!如果想都可以上网 5口路由外加一个5口交换机，路由一个口连接到交换机上这样是7台电脑可以上网!如果有不懂的可以追问!win7和xp交换机局域网设置方法二：交换机本来就是局域网设备，连接在交换机(默认设置，在同一个VLAN)上的所有电脑本身就组成了一个对等网。
这时不需要通过网关，只要用IP就可以相互共享及访问了。
这也是最早的网络模型。
win7和xp交换机局域网设置方法三：把台式机和笔记本的网线分别连接到交换机上面..然后把两台机器的IP修改为同一网段下的IP地址就行..比如:把WIN7修改为192.168.1.2 掩码修改为:255.255.255.0把XP修改为192.168.1.3 掩码修改为255.255.255.0网关不要设置..直接为空..这样子..WIN7可以通过192.168.1.3访问XPXP可以通过192.168.1.2访问WIN7看来你是想断网后组局域网玩对战游戏啦..相关阅读：交换机主要特点交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。
目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。
交换机学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。
消除回路：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避免回路的产生，同时允许存在后备路径。
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RJ-45接头和双绞线
双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）两大类
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第9页Leabharlann 线序标准EIA/TIA 568B线序 1脚 2脚 3脚 4脚 5脚 6脚 7脚 8脚 白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
• EIA/TIA 568A线序 • 1脚 2脚 3脚 4脚 5脚 6脚 7脚 8脚 • 白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕
• OSI/RM的数据链路层功能在局域网参考模型中又被 分成介质访问控制MAC和逻辑链路控制LLC两个子层。
• 介质访问控制子层（Media Access Control，MAC） 负责解决设备使用共享信道的问题；
• 逻辑链路控制子层（Logical Link Control，LLC）负 责完成通常意义下的数据链路层功能，如差错控制、 流量控制等。
第18页
交换机简介
• 交换机是工作于OSI的第2层即数据链路层的设 备，能识别MAC地址，通过解析数据帧中的目 的主机的MAC地址，将数据帧快速地从源端口 转发至目的端口，从而避免与其他端口发生碰撞， 提高了网络的交换和传输速度。
• 广播域是指广播帧所能到达的范围。连接在多个级联在一起 的集线器上的所有设备，构成了一个冲突域，同时也构成了 一个广播域，此时冲突域和广播域是相同的。而连接在一个 没有划分VLAN的交换机上的设备，它们分别属于不同的冲突 域，交换机的每一个端口构成一个冲突域，接在不同端口上 的主机分属于不同的冲突域，但都属于同一个广播域，即交 换机的所有端口构成了同一个广播域。
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第15页
利用网桥隔离冲突域
利用网桥可以将两个或多个共享式以太网段连接起来， 位于网桥两边的以太网分属于不同的冲突域，但仍都 处于同一个广播域中。
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网桥的工作过程
接收到帧
源主机和目的主机 是否在同一网段内？
Y
丢弃
N
查询MAC地址表
将回应的MAC写入 MAC地址表
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CSMA/CD（续）
继听续听
有数据在转发
HUB上的链路是共享的,所以如果HUB上有数据在转发,那么此时 PCA需要等待
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CSMA/CD（续）
BACK OFF
PC A
听
随机秒数
数据
PC B 空闲
随机秒数
PC C
听 数据
PC D
现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空 闲的.那么两人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACK OFF动作.随 机的生成一个秒数,再发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么 再次BACK OFF,BACK OFF一共可进行15次.
• 物理层负责体现机械、电气、功能和规程方面的特性， 以建立、维护和拆除物理链路。
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局域网体系结构
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IEEE802标准系列
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IEEE802标准参考模型
• IEEE802.1：LAN体系结构、网络互联以及网络管理与性能测试。 • IEEE802.2：逻辑链路控制子层LLC的功能与服务。 • IEEE802.3：CSMA/CD总线介质访问控制方法及物理层技术规范。 • IEEE802.3i：10BASE-T访问控制方法及物理层技术规范。 • IEEE802.3u：100BASE-T访问控制方法及物理层技术规范。 • IEEE802.3ab：1000BASE-T访问控制方法及物理层技术规范（铜线）。 • IEEE802.3z：1000BASE-X访问控制方法及物理层技术规范（光纤）。 • IEEE802.4：令牌总线介质访问控制方法及物理层技术规范。 • IEEE802.5：令牌环介质访问控制方法及物理层技术规范。 • IEEE802.6：城域网访问控制方法及物理层技术规范。 • IEEE802.7：宽带技术。 • IEEE802.8：光纤技术。 • IEEE802.9：综合业务数字网（ISDN）技术。 • IEEE802.10：局域网安全技术。 • IEEE802.11：无线局域网。 • IEEE802.12：100VG-anyLAN访问控制方法及物理层技术规范。
第二章交换式局域网
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本章课题
• 局域网技术简介 • 交换机的分类与性能指标
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局域网体系结构
IEEE802模型与OSI/RM的对应关系
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IEEE802标准参考模型
• IEEE802标准参考模型包括了OSI/RM最低两层（物 理层和数据链路层）的功能。
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冲突域与广播域
• 使用同轴电缆以总线结构或用共享式集线器以星型结构构建 的以太网，其上的所有节点同处于一个共同的冲突域．冲突 域内的一台主机发送数据时，同处于同一个冲突域内的其他 主机都可以接收到，而且也只能接收数据，不能发送数据。 当主机太多时，冲突将大幅增加，带宽和速度将显著下降。
直通线: B-B,不同类型的端口之间使用 交叉线: A-B,相同类型的端口之间使用
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CSMA/CD
工作原理：先听后发,边发边听
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CSMA/CD（续）
PC A
听
数据
PC B 空闲
PC C
PC D
当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PCA要先听HUB的链路上 是否有数据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包 发出.这样的做法是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数 据包之前先进行冲突检测的方法,那么我们称为CSMA/CD.
N
是否找到？
广播
Y
转发
•使用网桥可以很好地隔离冲突域。
•网桥虽能隔离冲突域，但网桥会广播未知目的数据帧，很容易 形成广播风暴，导致无法正常通信或通信效率降低。
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网桥的分类
透明网桥： 以太网和令牌总线网采用透明网桥 源路由选择网桥。 令牌环网通常使用路由选择网桥。
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总线结构的共享式以太网
中继设备 中继器 中继器
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线缆 粗同轴电缆 细同轴电缆
长度 500米 185米
标准 10BASE-5 10BASE-2
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星型结构的共享式以太网
中继设备 集线器
线缆 双绞线
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长度 100米
标准 10BASE-T
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