以太网交换技术总结
以太网交换技术发展趋势综述
百 兆 交 换 藏 为 主流 ，千 兆 市 场
由 于 １ ／１ ０ 芯 片 技 术 的 成 熟 Ｍ ０ ０
迅 速 上 升 ， 万 兆 技 术初 露 端 倪
现 在 国 际上 主 流 的芯 片 供 应 商 很 少 提 供 １ Ｍ交 换 芯 片 使 得 １ ／ ０ Ｍ交 换 机 与 ０ ０ １０ １ Ｍ交 换 机 的 成 本 相 差 无 几 因此 市 场 ０ 上 １ ０Ｍ 交 换 机 已 呈 迅 速 的 下 降 趋 势 １ ／１ ０ ０ ０ Ｍ交 换 机 已 经 成 为企 业 网接 人 层
度也 越来越高 ． 原先许 多需要通过外 围部
件 或 软 件 实 现 的 功 能 也 都 集 成 在 主 芯 片 中 使 得 交 换 机 的 结 构 也 不 断 简 化 ， 而 从 进一步降 低了成本 。这很类似于 Ｐ ｃ机 中 Ｃ Ｕ的 状 况 。据 粗 略 估 算 从 ２ ０ 年 年 初 Ｐ ０１
术 在 城 域 网 骨 干 、 汇 聚 和 接 人 中 都 得 到
越来越广泛 的应 用。尽管 ２ ０ ０ １年存在 电 信 拆分 等不利 因素 ，电信行 业在 国内网 络市 场 中仍 旧占据了 ４ ％ 的份额 其中 Ｏ
以 太 网 交 换 机 占 有 相 当 的 比重 。
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对 于 城 域 网 前 面 已做 过 分 析 目
网之外也 开始涉及 Ａ Ｍ、Ｐ Ｓ等广域 网接 Ｔ Ｏ
口 以适 应 城 域 网 的 需 求 ，而 高 端 路 由器 也 更 多借 鉴 了路 由交 换 机 的技 术 ， 多地 更 采 用硬 件 来 进 行 路 由 计 算 转 发 能 力也 大
交互式以太网实验心得
交互式以太网实验心得
交换式以太网是以交换机设备（交换机为核心）为中心构成的以太网络，是一种星型拓扑结构的网络。
这种网络在近几年运用的非常广泛。
优点：交换式以太网不需要改变网络其它硬件，包括线缆和用户的网卡，仅需要用交换机，节省用户网络的费用。
它同时提供多个通道，比传统的共享式集线器提供更多的带宽，传统的共享式10MBPS/100MPS以太网采用广播式通信方式，每次只能在一对用户间进行通信，如果发生碰撞还得重试，而交换式以太网允许不同用户间进行传送，比如，一个16端口的以太网交换机允许16个站点在8条链路间通信。
特别是在时间响应方面的优点，使的局域网交换机倍受青睐。
它以比路由器低的成本却提供了比路由器宽的带宽、高的速度，除非有上广域网（WAN）的要求，否则，交换机有替代路由器的趋势。
在本次课程设计中我做的是对网络拓扑图的设计，从刚开始选拓扑结构到设计合适的拓扑结构，中间翻阅了很多资料也和同学讨论了很多，这些让我了解到局域网络建设作为一项重要的系统工程，它的所用到的各种技术是多方面的。
MSTP关键技术总结(个人整理和心得)
特点： • 通过多路 VC-4/VC-3/VC12 传送 • 每个 VC-4/VC-3/VC12 有自己的开销 • 只需要源/宿节点支持，对中间设备是透明的 优点： • 可充分利用带宽碎片 • 有利于根据网络实际负荷，实现不同链路的负荷分担 • 只需要源/宿节点支持，对中间设备是透明的 虚级联的实现难度大于连续级联，需解决的问题： 一，收端对来自不同路、不同帧的正确排序 二，虚级联由于单个 VC 的传输路径可能不同，导致链路之间出现传输时延差。 解决方法：
EPL：以太网专线 EVPL：虚拟以太网专线，如开的 SDH 带宽用不满，可以两条业务合用一条传输 VCG， 业务流通过 VLAN ID 进行区分，通过带宽共享可节约传输成本，但 QOS 不如 EPL。 EPLAN/EVPLAN——以太网专用局域网业务/以太网虚拟专用局域网业务 透传模式一般只支持 EPL，交换模式支持四种。 利用 MSTP 设备的数据二层交换功能，可以提供以太网专用局域网以及以太网虚拟专 用局域网业务。环上所有节点的以太业务板通过 SDH 传输通道形成以太环网，不仅可以提 高带宽利用率，提供快速的业务接入，以太网业务还可以通过 SDH 物理层进行保护。下面 以以太网虚拟专网为例进行说明，如图 3 所示：A、B 两个公司的分支机构和总部的业务都 通过 SDH 时隙链路配置构成虚拟的以太共享环网，该配置要求环上每个 MSTP 节点都支持 L2 交换和生成树协议, 同时两公司的业务通过 VLAN 方式进行隔离。这种方式的优点是当 环上节点数目比较多时， 可以通过共享节省大量的光纤带宽。 为了避免各节点竞争带宽时的 不公平， 可以采用流量监管控制每个节点的 LAN 端口流量. 环网的保护可以采用 SDH 的物 理层保护，考虑到以太环网跨多个 SDH 环，也可以利用 STP 的保护，采用快速生成树协议 可以将保护时间降低到 3 秒以内。
以太网LAN交换技术
半双工 (CSMA/CD) • 单向数据传送 • 冲突可能性高 • 用集线器连接
交换机 集线器
全双工
• 只能用于点对点 • 连接到特定的端口 • 两端均须支持全双工 • 无冲突 • 冲突检测电路关闭
网络拥塞
51CTO 技术成就梦想！
高性能 PC 更多经网络传输的数据 占用带宽较多的应用程序
网桥
扩展 LAN 网段
共享带宽 增大电缆距离 中继或放大信号
冲突
51CTO 技术成就梦想！
基本概念
冲突：在共享链路上，当两个节 点同时传输数据时，从两个设备 发出的帧在物理介质上相遇，从 而发生碰撞，彼此数据都被破坏， 即称为冲突
冲突域：交换机的每个端口都是 一个冲突域
广播域：通常来说一个局域网就 是一个广播域
第3层交换：类似于路由，根据目的IP来转发帧，同时改变帧中 的MAC地址，执行一次帧检测。但3层交换机使用ASIC来实现， 传统路由器使用通用微处理器和软件来实现。Cisco实现了“一 次路由，多次交换”的快捷交换方式。
第4层交换：即交换机的ASIC硬件可以识别第4层的传输控制协 议TCP和用户数据报协议UDP，并且使用不同的服务层次来区分 应用。也就是说，可以一次完成基于MAC地址、IP地址和上层应 用端口号在内的复杂路由与交换功能。
交换技术实验报告
交换技术实验报告交换技术实验报告交换技术是计算机网络中的重要组成部分，它能够实现网络中不同节点之间的数据传输和通信。
在本次实验中，我们主要研究了以太网交换机和路由器的工作原理以及它们在网络中的应用。
一、以太网交换机以太网交换机是一种用于局域网中的设备，它能够根据MAC地址将数据包转发到目标设备。
在实验中，我们使用了一台具有多个端口的以太网交换机，并通过连接多台计算机来模拟一个局域网。
在实验中，我们首先学习了交换机的基本配置。
通过连接交换机和计算机，我们可以通过终端模拟器进入交换机的命令行界面，进行一系列的配置操作。
我们设置了交换机的IP地址、子网掩码以及VLAN（虚拟局域网）等参数，以便实现网络的分段和隔离。
接下来，我们进行了交换机的数据包转发实验。
我们在局域网中的两台计算机之间发送了一些数据包，并通过Wireshark工具来抓包和分析。
通过观察数据包的源MAC地址和目标MAC地址，我们可以清晰地看到交换机是如何根据MAC地址来转发数据包的。
二、路由器路由器是一种能够实现不同网络之间数据传输的设备。
它通过查找路由表来确定数据包的下一跳，并将数据包转发到目标网络。
在实验中，我们使用了一台具有多个接口的路由器，并通过连接多个网络来模拟一个复杂的网络拓扑。
在实验中，我们首先学习了路由器的基本配置。
通过连接路由器和计算机，我们同样可以通过终端模拟器进入路由器的命令行界面进行配置操作。
我们设置了路由器的IP地址、子网掩码以及静态路由等参数，以便实现网络之间的互通。
接下来，我们进行了路由器的数据包转发实验。
我们在不同网络中的计算机之间发送了一些数据包，并通过Wireshark工具来抓包和分析。
通过观察数据包的源IP地址和目标IP地址，我们可以清晰地看到路由器是如何根据路由表来转发数据包的。
三、交换技术的应用交换技术在现代计算机网络中有着广泛的应用。
以太网交换机能够实现局域网中的高速数据传输，使得多台计算机可以同时进行通信而不会造成冲突。
路由协议与交换技术总结
路由协议与交换技术总结一、引言路由协议与交换技术是网络通信的核心技术，对于构建和维护一个稳定、高效的网络至关重要。
了解并掌握这些技术的基本原理、分类、优缺点以及应用场景，有助于我们更好地理解网络通信的工作机制，为后续的网络设计和优化打下基础。
二、路由协议1.路由协议分类路由协议可分为内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。
IGP是在一个自治系统内部使用的路由协议，如RIP和OSPF；EGP是不同自治系统之间的路由协议，如BGP。
2.工作原理与优缺点（1）RIP：工作原理是采用距离向量算法，通过定期向相邻路由器发送路由信息来更新路由表。
优点是简单易用，适用于小型网络；缺点是对于大型网络收敛速度慢，易受到拥塞和环路的影响。
（2）OSPF：工作原理是采用链路状态算法，通过各路由器之间交互链路状态信息来构建无环路的最短路径树。
优点是对于大型网络收敛速度快，能够适应网络变化；缺点是配置和管理较为复杂。
（3）BGP：工作原理是采用路径向量算法，通过传递路径信息来选择最佳路径。
优点是能够在大范围内实现高效路由；缺点是配置和管理较为复杂，需要额外关注安全性和策略。
3.路由扩展路由扩展是通过添加额外的信息（如下一跳地址、出口策略等）来完善路由表项的过程。
通过路由扩展，路由器能够更精确地识别目标网络，实现更灵活的路由选择。
三、交换技术4.交换技术分类交换技术可分为数据链路层交换和网络层交换。
数据链路层交换（如以太网交换机）基于MAC地址进行数据包转发；网络层交换（如路由器）基于IP 地址进行数据包转发。
5.工作原理与优缺点（1）以太网交换机：工作原理是通过学习源MAC地址和目的MAC地址之间的映射关系来进行数据包转发。
优点是转发速度快，适用于大规模局域网；缺点是一旦出现MAC地址冲突或映射错误，可能会影响网络性能。
（2）路由器：工作原理是通过查找路由表来确定数据包的最佳路径并进行转发。
优点是能够根据网络拓扑和流量情况进行负载均衡和优化；缺点是转发速度相对较慢，适用于大规模广域网。
交换式以太网组网与PON组网对比分析
交换式以太网组网与PON组网对比分析
1.技术原理：
交换式以太网组网是一种基于以太网技术的组网方案，使用交换机作
为核心设备，通过物理连接将计算机、服务器、打印机等设备连接在一起，实现数据传输和共享。
交换式以太网使用的是点对点的连接方式，数据传
输速度相对较快。
而PON组网是一种基于光纤技术的组网方案，使用光纤作为传输介质，光纤被划分为多个分用光纤，每个用户通过一根光纤与中心设备（OLT）
相连。
PON组网是一种基于无源光网络的组网方式，数据传输通过光的叠
加和分离来实现，节省了光纤资源。
2.传输速率：
3.覆盖距离：
4.性能稳定性：
5.接入用户数量：
综上所述，交换式以太网组网适用于对传输速率要求较高、覆盖范围
较小、连接设备数量较少的场景，如企业内部局域网。
而PON组网适用于
覆盖范围较大、连接设备数量较多、传输速率要求相对较低的场景，如宽
带接入网络、城市光纤接入等。
两种组网方案可以相互补充，根据实际需
求选择合适的方案进行部署。
以太网交换机交换方法
以太网交换机交换方法
以太网交换机的交换方法主要有存储转发和剪辑转发两种。
1. 存储转发：当交换机接收到一个数据帧时，会先将整个数据帧保存在接收缓冲区中，并进行CRC校验等处理。
然后，交换机会解析数据帧的目的MAC地址，查询交换表中的目的MAC地址对应的端口，并将数据帧转发到目标端口。
这种交换方法的优点是能够避免传输错误的数据帧，并具有较低的时延。
2. 剪辑转发：当交换机接收到一个数据帧时，会立即开始转发该数据帧，而不等待整个数据帧接收完毕。
它会读取数据帧的目的MAC地址，并进行快速判定，确定数据帧应转发到哪个端口。
这种交换方法的优点是能够更快速地转发数据帧，但由于还未对数据帧进行完整性校验，可能会导致错误数据帧的传输。
两种交换方法各有优劣，存储转发适用于对数据完整性要求较高的场景，而剪辑转发适用于对实时性要求较高的场景。
在实际使用中，交换机会根据不同的配置和需求选择合适的交换方法。
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第七篇以太网交换技术第二十八章以太网交换技术原理在局域网中，交换机是非常重要的网络设备，负责在主机之间快速转达数据帧。
交换机与集线器的不同之处在于，交换机工作在数据链路层，能够根据数据帧中的mac地址进行转发28.1 共享式与交换式以太网1.共享式以太网Hub与同轴电缆都是典型的共享式以太网所用的设备，工作在OSI模型的物理层。
Hub与同轴电缆所连接的设备位于一个冲突域中，域中是设备共享宽带，设备间利用CSMA/CD机制来检测及避免冲突。
共享式以太网中，每个终端所使用的宽带大致相当于总线带宽、设备数量。
缺点：（1）终端主机会收到大量的不属于自己的报文，它需要对这些报文进行过滤，从而影响主机处理性能。
（2）两个主机之间的通讯数据会毫无保留地被第三方收到，造成一定的网络安全隐患。
2.交换式以太网交换式以太网大大减小了冲突域的范围，增加了终端主机之间的宽带，过滤了一部分不需要转发的报文。
交换式以太网所使用的设备是网桥和二层交换机。
二层交换机与网桥的区别在于交换机比网桥的端口更多、转发能力更强、特性更加丰富。
二层交换机也采用CSMA/CD机制来检测以及避免冲突，但与Hub所不同的是，二层交换机各个端口会独立地进行冲突检测，发送和接收数据，互相不干扰。
所以。
二层交换机中各个端口属于不同的冲突域，端口之间不会竞争带宽的冲突发生。
由于二层交换机的端口处于不同的冲突域中，终端主机可以独占端口的带宽，所以交换式以太网的交换效率大大高于共享式以太网。
28.2MAC地址学习为了转发报文，以太网交换机需要维护mac地址表。
Mac地址表的表项中包含了与本交换机相连的终端主机的mac地址、本交换机连接主机的端口等信息。
交换机在mac地址学习时，需要遵循的原则：一个mac地址只能被一个端口学习。
一个端口可学习多个mac地址。
如果一个主机从一个端口转移到另一个端口，交换机在新的端口学习到了此主机mac地址，则会删除原有的表项。
一个端口上可关联多个mac地址。
比如端口连接到一个Hub，Hub连接多个主机，则此端口会关联多个mac地址。
28.3 数据帧的转发Mac地址表学习完成后，交换机根据mac地址表项进行数据帧转发。
在进行转发时，遵循以下规则：对于已知单播数据帧，则从帧目的mac地址相对应的端口转发出去。
对于未知单播、组播帧、广播帧，则从除源端口外的其他端口转发出去。
28.4 数据帧的过滤为了杜绝不必要的帧转发，交换机对符合特定条件的帧进行过滤。
无论是单播、组播、广播帧，如果帧目的mac地址在mac地址表中有表项存在，且表项所关联的端口与接收到的帧的端口相同时，则交换机对此帧进行过滤，即不转发此帧。
帧的过滤发生在一个端口学习到多个mac地址的情况下。
28.5 广播域广播帧是指母的mac地址是全F的数据帧，它的目的是要让本地网络中所有设备都能收到。
二层交换机需要把广播帧从除源端口之外的端口转发出去，所以二层交换机不能隔离广播。
广播域是指广播帧能到达的范围。
三层交换机不会转发广播帧。
第二十九章配置vlan29.1 vlan技术简介vlan技术实现了在二层交换机进行广播域的划分，完美地解决了路由器划分广播域存在的困难。
Vlan技术可以把一个lan划分多个逻辑的lan--------vlan，每个vlan是一个广播域，不同的vlan间的设备不能直接互通，只能通过路由器等三层设备而互通。
这样，广播数据帧被限制在一个vlan内。
Vlan的划分不受物理位置的限制。
不在同一个物理位置范围的主机可以属于同一个vlan；一个vlan包含的用户可以连接在同一个交换机上，也可以跨越交换机，甚至可以跨越路由器。
Vlan技术的有点：有效控制广播域范围：广播域被限制在一个vlan内，广播流量仅在vlan中传播，节省了带宽，提高了网络的处理能力。
增强局域网的安全性：不同vlan内的报文在传输时是互相隔离的。
灵活构建虚拟工作组：用vlan可以划分不同的用户到不同的工作组，同一个工作组的用户也不必局限于某一固定的物理范围，网络构建和维护更方便灵活。
增强网络的健壮性：当网络规模增大时，部分网络出现问题往往会影响整个网络，引入vlan之后，可以将一些网络故障限制在一个vlan之内。
目前，绝大多数的以太网交换机都能支持vlan，使用vlan构建局域网，组网方案灵活，配置管理简单，降低了管理维护的成本。
同时，vlan可以减小广播域的范围，减少lan内的广播流量，是高效率、低成本的方案。
29.2 vlan类型29.2.1基于端口的vlan划分基于端口的vlan是最简单、最有效的vlan划分方法，它按照设备端口来定义vlan成员。
将指定端口加入到指定vlan中之后，该端口就可以转发指定vlan 的数据帧了。
基于端口的vlan划分方法的优点是定义vlan成员非常简单，只要指定交换机的端口即可；但是如果vlan用户离开原来的接入端口，而连接到新的交换机端口，就必须重新指定新连接的端口所属的vlan ID。
29.2.2 基于mac地址的vlan划分这种划分vlan的方法是根据每个主机的mac地址来划分的。
交换机维护一张vlan映射表，这个vlan表记录mac地址和vlan的对应关系。
这种划分vlan的方法其最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，vlan不用重新配置，所以可以认为这种根据mac地址的划分方法是基于用户的vlan。
这种方法的缺点是初始配置时，所有的用户的mac地址都需要收集，并逐个配置，如果用户很多，配置的工作量是很大的。
此外这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个vlan组的成员，这样就无法限制广播帧。
29.2.3 基于协议的vlan基于协议的vlan是根据端口收到的报文所属的协议类型来给报文分配不同的vlan ID。
可以来划分vlan的协议簇有IP、IPX。
交换机从端口接收的以太网帧后，会根据帧中所封装的协议类型来确定报文所属的vlan，然后将数据帧自动划分到指定的vlan中传输。
实际当中的应用比较少29.2.4 基于子网的vlan划分基于IP子网的vlan是根据报文源IP地址及子网掩码作为依据来进行划分的。
设备从端口接收到报文后，根据报文中源IP地址，找到与现有vlan的对应关系，然后自动划分到指定vlan中转发。
此特性主要用于将指定网段或IP地址发出的数据在指定的vlan中传送。
这种vlan划分方法管理配置灵活，网络用户自由移动位置而不需要重新配置主机或交换机，而且可以按照传输协议进行子网划分，从而实现针对具体应用服务来组织网络用户。
为了判断用户属性，必须检查每一个数据包的网络层地址，这将耗费交换机不少的资源；并且同一个端口可能存在多个vlan用户，这对广播的抑制效率有所下降。
基于端口的vlan划分是最普遍使用是方法之一，它也是目前所有交换机都支持的一种vlan划分方法。
29.3 vlan技术原理以太网交换机根据mac地址表来转发数据帧。
Mac地址表中包含了端口和端口所连接终端主机mac地址的映射关系。
在vlan技术中，通过给以太网帧附加一个标签来标记这个以太网帧能够在哪个vlan中传播。
这样，交换机在转发数据帧时，不仅要查找mac地址来决定转发到哪个端口，还要检查端口上的vlan标签是否匹配。
只有相同vlan标签的端口之间能够互相转发数据帧。
29.3.1 vlan的帧格式802.1Q标签头包含了两个字节的标签协议标识（TPID）和两个字节的标签控制信息（TCI）。
TPID是IEEE定义的新的类型，表明这是一个封装了802.1Q标签的帧。
TPID 包含一个固定的值0x8100.TCI包含的是帧的控制信息，包含的一些元素：Priority：这是3为指明数据帧的优先级。
一共有8种优先级0~7。
CFI：CFI值为0说明是规范格式，1为非规范格式。
Vlan ID：共12比特，指明vlan的编号。
Vlan编号一共4096个，每个支持802.1Q协议的交换机发送出来的数据帧都会包含这个域，以指明自己属于哪一个vlan。
29.3.2 单交换机vlan标签操作交换机给帧附加的标签中的vlan ID等于端口所属vlan的ID。
端口所属的vlan 称为端口默认vlan，又称为PVID。
为了保持vlan技术对主机透明，交换机负责剥离出端口的以太网帧的802.1Q 标签。
这样，对于终端主机来说，它发出和接收到的都是普通的以太网帧。
只允许默认vlan的以太网帧通过的端口称为Access链路类型端口。
Access 端口在收到以太网帧后打vlan标签，转发出端口时剥离vlan标签，对终端主机透明，所以通常用来连接不需要识别802.1Q协议的设备。
如终端主机、路由器。
29.3.3 跨交换机vlan标签操作Vlan跨越交换机时，需要交换机之间传递的以太网数据帧带有802.1Q标签。
这样。
数据帧所属的vlan信息才不会丢失。
Trunk链路类型端口Trunk链路类型端口可以接收和发送多个vlan的数据帧，并且接收和发送过程中不对帧中的标签进行任何操作。
但是发送帧时，端口要剥离默认vlan（PVID）帧中的标签，在交换机端口接收到不带标签的帧时要打上默认vlan标签。
Trunk端口通常用于跨交换机vlan。
通常在多个交换机环境下，并且需要配置跨交换机vlan时，与PC相连的端口被设置为Access端口；交换机之间互连的端口被设置为Trunk端口Hybrid链路类型端口Hybrid端口可以接收和发送多个vlan的数据帧，同时还能够指定对任何vlan 帧进行剥离标签操作。
当网络中部分主机之间需要隔离，电脑这些隔离的主机又需要与另一台主机互通时，可以使用Hybrid端口。
第三十章生成树协议30.1 STP生成背景STP：能够通过阻断网络中存在的冗余链路来消除网络可能存在的路径环路，并且在当前活动路径发生鼓掌时激活被阻断的冗余备份链路来恢复网络的连通性，保障业务的不间断服务。
30.2 STPSTP用于在局域网中消除数据链路层物理环路的协议，其标准名称为802.1D。
运行该协议的设备通过彼此交互信息发现网络中的环路，并有选择地对某些端口进行阻塞，最终将环路网络结构修剪成无环路的树型网络结构，从而防止报文在环路网络中不断增生和无限循环，避免设备由于重复接收相同的报文造成的报文处理能力下降的问题发生。
30.2.1 桥协议数据单元STP采用的协议报文是BPDU，BPDU包含了足够的信息来完成生成树的计算。
BPDU分为如下两类：配置BPDU：用来进行生成树计算和维护生成树拓扑的报文。
TCN BPDU：当拓扑结构发生变化时，用来通知相关设备网络拓扑结构发生变化的报文。
STP协议的配置BPDU报文携带了如下几个重要信息：（1）根桥ID（2）根路径开销（3）制定桥（4）指定端口各台设备的各个端口在初始时会生成以自己为根桥的配置消息，根路径开销为0，指定桥ID为自身设备ID，指定端口为本端口。