交换机硬件结构
程控交换机的硬件结构-PPT精品文档
模块间
模块间通信，在当用户进行模块间呼叫的时候,主叫首先在单模块 内通过信道交换以及信息交换完成话音和信息通道的接续;通过模 块间接口单元CM,到达中心交换网络CENM,处，处理完的信息再经 CM送到被叫所在的模块,从再进行进一步的处理,从而与被叫接通， 完成主叫、被叫之间的一个接续。
BUS
SMCP
如果一旦出现了故障就必须进行更换从而来缩短故障的时间交换机应当进行定期的除尘在对交换机的硬件进行清理灰尘之前应当先绘制出交换机的一个大概的图然后再将存电路板交换机连线上贴好位置标签
程控交换机的硬件结构
一、硬件系统结构主要由以下四个部分组成： 1、单模块内 2、模块间 3、局间 4、远端模块
单模块内
数字程控交换机采用模块化的硬件结构
对数字程控交换机设备的认知
TCP/IP/X.25/V.24/V.35
AM CM
Ethernet
BAM
LAN
......
E1
E1
SM：交换模块
SM SMII RSA
SMII：交换模块 RSA：用户模块 RIM：一体化用户模块
E1
E1
母局出中继、带用户； 模块出中继、带用户； 多级模块灵活组网；
4096×4096 单 T 交 换 网
D T M
30B＋D
Internet
PSTN ISDN
ISUP/TUP
E1
DDN
LAP MFC CCS7
DTE
64路会议电话 模 拟 用 户 接 口
M P U A MEM M P U B MEM
技术盛宴丨机框式核心交换机硬件架构演进
随着互联网业务的高速发展，对构建互联网基础架构的网络设备提出了更高要求，例如容量、性能、扩展性以及QoS等诸多关键特性，而这往往是由其所采用的硬件架构决定的。
以框式核心交换机为例，先后出现了多种硬件架构，而现在最为常用的有三种：Full-Mesh交换架构、Crossbar矩阵交换架构和基于Cell的CLOS 交换架构。
本文将通过对这三种硬件架构、报文转发流程等原理的分析，全面剖析三种架构的优劣势。
名词解释Full-Mesh架构说明▲图1：Full-Mesh架构图如图1所示，所有业务线卡通过背板走线连接到其它线卡，因为Full-Mesh不需要外部的交换芯片，而是任意两个节点间都有直接连接，故得名全连接。
由于各线卡需要Full-Mesh互联，一个节点数为N的Full-Mesh，连接总数为[N×(N-1)]÷2，所以随着节点数量增加连接总数也急剧上升，因而可扩展性较差，仅适用于槽位数量较少的核心设备。
报文转发流程1、报文从线卡进入，跨卡报文送到与目的线卡连接的背板通路；2、报文到达目的线卡。
Crossbar架构说明▲图2:Crossbar架构图如图2所示，业务线卡通过背板走线连接到Crossbar芯片上，Crossbar芯片集成在主控引擎上。
▲图3:Crossbar芯片架构Crossbar芯片架构如图3所示，每一条输入链路和输出链路都有一个CrossPoint，在CrossPoint处有一个半导体开关连接输入线路和输出线路，当来自某个端口的输入线路需要交换到另一个端口的输出点时，在CPU或交换矩阵的控制下，将交叉点的开关连接，数据就被发到另一个接口。
简单地说，Crossbar 架构是一种两级架构，它是一个开关矩阵，每一个CrossPoint都是一个开关，交换机通过控制开关来完成输入到特定输出的转发。
如果交换具有N个输入和N个输出，那么该Crossbar Switch就是一个带有N*(N-1)≈N²个CrossPoint点的矩阵，可见，随着端口数量的增加，交叉点开关的数量呈几何级数增长。
交换机结构原理
交换机结构原理交换机是计算机网络中的一种重要设备，其作用是实现信息的交换与转发。
交换机通过建立逻辑连接，可以将信息从一个端口转发到另一个端口，实现不同设备之间的通信。
交换机的结构原理包括硬件结构和工作原理两个方面。
一、硬件结构交换机的硬件结构主要由以下几个部分组成：1.端口：交换机通常拥有多个端口，每个端口可以与一个设备连接。
端口分为发送端口和接收端口，通过发送端口发送的信息可以通过接收端口接收到。
2.交换矩阵：交换矩阵是交换机中的核心部分，其作用是实现输入端口与输出端口之间的逻辑连接。
交换矩阵可以使用不同的技术实现，常见的有电路交换和分组交换。
3.中央处理单元（CPU）：CPU是交换机的控制中心，负责管理交换机的运行、配置和管理等任务。
CPU会根据交换机的配置和网络状况，决定将信息从哪个端口转发到哪个端口。
4.存储器：交换机中的存储器用于存储交换机的配置信息、统计数据和临时数据等。
存储器的容量会直接影响交换机的性能和扩展能力。
5.电源模块：交换机需要稳定的电源供应，以确保交换机的正常工作。
二、工作原理交换机的工作原理可以分为学习和转发两个过程。
1.学习过程：交换机通过学习源MAC地址将端口与MAC地址关联起来，建立一个地址表。
当交换机接收到一帧数据时，会检查该帧的源MAC地址和接收端口的对应关系。
如果在地址表中能找到对应关系，则将源MAC地址和接收端口的对应关系更新到地址表中；如果找不到对应关系，则将该对应关系添加到地址表中。
2.转发过程：当交换机接收到一帧数据时，会根据数据的目的MAC 地址在地址表中查找对应的接收端口。
如果地址表中找到了对应关系，则将数据从源端口转发到目的端口；如果找不到对应关系，则将数据从所有端口转发出去（除了接收端口之外），这个过程称为广播。
交换机还有一些其他的工作原理，包括：1.速率控制：交换机可以根据不同端口的带宽情况，控制流入流量和流出流量的速率，确保网络的正常运行。
程控交换机的硬件系统
▪ (6)帧与复帧定位信号插入
▪ 因为在交换网络输出得信号中,不包含 帧与复帧得同步信号,故在发送时,应将帧 与复帧得同步信号插入,这样就形成了完 整得帧与复帧得结构。
▪ 3、2、3 信号部件
▪ 一、数字音频信号得产生
▪ 1、单音频信号得产生
▪ 数字交换机中,单音频信号就是由数字 信号发生器产生得数字信号音。
▪ 3、3、2 处理机得备用方式
▪ 双处理机结构有三种工作方式:同步双 工工作方式、话务分担工作方式与主/备 用工作方式。
▪ 一、同步双工工作方式
▪ 同步双工工作方式就是由两台处理机, 中间加一个比较器组成,如图3、23所示, 两台处理机合用一个存储器(也可各自配 备一个存储器,但要求两个存储器得内容 保持一致,应经常核对数据与修改数据)。
▪ (1)时间分隔复用法(Time Division Multiplex)
▪ 这种方法又称“乒乓法”。它就是将 时间分成两段,在一段时间传送一个方向 得信息,在另一段时间里传送另一个方向 得信息,就好像打乒乓球似得。
▪ (2)回波消除法(Echo Cancellation)
▪ 采用二线制得数字用户线在与交换连 接时,要采用混合电路进行二/四线得变换。 在混合电路中有平衡网络,使收、发两端 衰减很大。
话路设备
图3、24 话务分担工作方式
处
处
理
理
机
机
A 禁止 B
存储器
存储器
▪ 三、主/备用方式
▪ 这种方式得两台处理机,一台为主用机, 另一台为备用机,如图3、25所示。主用机 发生故障时,备用机接替主用机进行工作。 备用方式有两种,即冷备用与热备用。
图3、9 用户级T接线器复用示意图
三层交换机原理解析
三层交换机原理解析1.硬件结构：三层交换机通常由交换芯片、路由芯片和控制芯片组成。
交换芯片负责局部网络内的数据包转发，路由芯片负责不同网络之间的路由选择和转发，控制芯片实现管理和控制功能。
2.数据包的转发：当三层交换机收到一个数据包时，会首先进行数据包解析，提取出源地址和目的地址等信息。
然后，交换芯片会根据目的地址查询自己的转发表，并将数据包转发给相应的端口。
如果目的地址不在转发表中，交换芯片会将数据包转发给路由芯片进行进一步转发。
3.转发表的更新：为了实现数据包的快速转发，交换芯片会维护一个转发表。
该转发表记录了不同设备的MAC地址和相应的端口信息。
通常，转发表会通过链路层的协议（如ARP）来获得和更新设备的MAC地址。
当网络中的设备进行通信时，交换芯片会根据转发表来决定转发路径。
4.路由选择：当数据包需要跨越不同网络时，交换芯片会将数据包转发给路由芯片进行路由选择。
路由芯片通过学习网络拓扑和掌握网络的路由信息，来选择最佳的路由路径，并且将数据包转发到合适的出口端口。
5.VLAN划分：三层交换机支持虚拟局域网（VLAN）的划分。
VLAN的划分可以将一个物理网络划分成多个逻辑上的子网，不同的子网可以根据需要进行独立的管理和配置。
VLAN的划分可以提高网络的安全性和性能。
6.数据包过滤：三层交换机可以通过过滤规则对数据包进行过滤。
过滤规则可以根据源地址、目的地址、协议类型等条件进行设置，从而实现对网络中的数据包进行控制和管理。
7.流量控制：三层交换机支持流量控制功能，可以根据网络的负载情况和带宽情况来控制端口的传输速率。
通过流量控制，可以防止网络拥塞和丢包现象的发生，从而提高网络的性能和稳定性。
总结起来，三层交换机通过硬件实现了路由和交换功能，并且支持VLAN划分、数据包过滤和流量控制等功能。
它可以在局部网络中快速转发数据包，并且能够跨越不同网络进行路由选择和转发，从而提高了网络的性能和可靠性。
交换机硬件有那几部分组成？各部分功能是什么？_百度知道
大体上讲有如下几大部分（以机箱式交换机为例）
1、机箱，主要是承载各体系模块的载体，包含有背板，提供各模块交换通信的通路。
另外提供业务板卡插槽。
2、电源，用途就是供电。
有1+1或者N+1备份方式。
3、引擎，也有的叫矩阵。
是交换机的核心体，提供各板卡（接口模块）之间的数据转发、路由交换、过滤、策略等功能。
一般核心交换机均可支持双引擎冗余配置。
4、接口模块（板卡），也有的叫业务模块。
就是连接用户终端或者下一级网络设备的接口板。
有各种不同类型接口，比如100M、1000M、10G、ATM、电口光口等等类型。
根据用户需求进行不同类型接口板卡和数量配置。
有些接口模块只是简单的I/O通道模块，但现在大部分交换机的板卡均具有本地交换功能。
5、功能模块。
是业务模块特殊的一种，有些交换机还提供有此类功能模块，不一定有用户端口，但主要用于提供增强功能，比如防火墙模块，路由模块等等。
比较简单一些的是固定式交换机，它就没有分的那么细，因为是固定式结构，引擎和机箱做在一起，用户端口也基本固定，不用模块化按需配置。
原理基本同上。
华为路由器交换机的基本硬件架构知识
S6500系列交换机的电源模块上有防尘网，长时间使用后，空气中的灰尘可能将该网的通气孔堵住，影响机箱的通风散热，应该注意定期清洗。
清洗防尘网时不要使用任何清洗剂，用清水洗净，晾干即可。
850nm
LC
50/125µm多模光纤
550m
62.5/125µm多模光纤
275m
1000BASE-LX-IR-SFP
1310nm
9/125µm单模光纤
10km
1000BASE-ZX-LR-SFP
1550nm
40km
1000BASE-ZX-VLR-SFP
70km
路由器
一、NE40E基本硬件架构知识
1.1外观结构
PWR：Power
FAN：风扇框
单板区共有8个横插拔的单板槽位，最上面的2个槽位固定为交换路由板
（SRPU）槽位，S6506R以太网交换机为用户提供了SRPU冗余备份功能，
其余6个槽位为业务板槽位，支持各种业务板的混插。
风扇区位于机箱的右侧，为竖插拔结构。
电源区位于机箱的底部，对应交流（AC）输入、直流（DC）输入两种供电方式，需分别选用交流电源模块、直流电源模块。
NE40E采用从下向上的抽风散热方式，来控制单板插框中的单板温度。
电源自带的风扇位于一体化机箱的底部。电源模块的风道与插板区是隔离的，空气从电源模块的前面进入，再从后面排出，对电源模块吹风散热。
1.1.3
NE40E的插板区有12个插槽，可插入8个接口线路板LPU（Line Processing Unit）、2个交换网板SFU（Switch Fabric Unit）和2个路由交换板SRU（Switch and Route ProcessingUnit）。如图1-5所示，左为实物图，右为示意图。
chassis交换机硬件架构---S86交换机硬件架构
模块层
进风层：位于模块层之下。 出风层：风扇盘位于模块层之上，为系
统的出风系统；采用垂直散热。
进风层
电源层
7
RG-S8614
液晶屏
模块层：提供14个模块插槽；其中管理 板插槽2个，线卡插槽12个。
出风口(背面)
电源层：最大支持两个AC电源或者两 模块层 个DC电源；支持1200W和2000W的
RG-S8600为全模块设计，所有的管理模块、交换 模块、电源、风扇盘和液晶屏都可以支持热插拔， 目前有三个型号的主机：
• RG-S8606 • RG-S8610 • RG-S8614
4
RG-S8600交换机特点
• 高可靠性设计和维护性：线卡、电源、风扇等支持热插拔；电源 设计1+1冗余，管理板支持冗余。
12gbpsin12gbpsoutperhigig议程23s8600交换机主机s8600交换机管理板架构s8600交换机线卡架构s8600交换机整机架构s8600交换机数据处理流程s86交换机整机硬件架构24cpucpu内部通信模块100basetusb芯片fabricsdram并行flash串行flashcpldio接口cpucpu内部通信模块100basetusb芯片fabricsdram并行flash串行flashcpldio接口cpucpusdramcpldio接口内部通信模块100basetfabricmacphy并行flash串行flash线卡acpucpusdramcpldio接口内部通信模块100basetfabricmacphy并行flash串行flash线卡b管理板m1管理板m2pci总线系统总线higig接口其他连线内部以太网背板higig背板以太网s86交换机整机硬件架构特点整机包括无源背板电源模块风扇模块液晶模块以及管理板和线卡
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交换机硬件结构
信息确认传递环
模块 插槽
模块 插槽 管理数据 缓冲区 主交换引擎
数据缓冲区
缓冲地址表
管理模块
管理子系统
MAC 地址表 以太网 接口 以太网 接口
MAC 地址表
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管理子系统
内存 Flash 到管理模块 PCI总线 总线 系统I/O 系统 接口 DRAM CPU RS232 串口
有,但端口 但端口 不接收此 Vlan
丢弃
丢弃
丢弃
没有出 端口
Vlan table表 表 匹配
转发到相应 的Vlan端口 端口
数据帧出口 排队(Qos规则 规则) 排队 规则 重新计算 FCS
出端口 超时
Vlan出规 出规 则Tag或 或 Untag
转发到相 应端口
单播 组播
在该Vlan内 内 在该 查找目的 Mac地址 地址
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二层交换数据帧处理流程
CPU处理 处理
BPDU帧 帧 进端口 有
收到帧
Vlan进规 进规 则，有无 Tag？ ？
无
根据PVID配 配 根据 置给帧打 Tag
In 过滤表 Mac或IP 或
符合丢弃 规则
端口学习 Mac地址 地址
FCS校验 校验 缓冲区满 错误
交换芯片
模块1 模块1接口 模块2 模块2接口 模块3 模块3接口 模块4 模块4接口
交换芯片
交换芯片
交换芯片
硬件路由表
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Memory
- Routing Table
第一次路由通道
L2 Table
L3 Table
快速转发通道
主交换引擎
A
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B
三层交换流程
1. PC A发起连接 发起连接
int vlan 10 192.168.10.1 192.168.10.2 MAC 10 int vlan 20 192.168.20.1 MAC 20 192.168.20.2
交换芯片
模块1 模块1接口 模块2 模块2接口 模块3 模块3接口 模块4 模块4接口
交换芯片
交换芯片
交换芯片
硬件路由表
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高端交换机Cross Bar数据流程 高端交换机Cross Bar数据流程
CPU
CPU memory
Routing table
PC B ①
<--ARP应答 我的mac地址是MAC B
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三层交换流程
5. 后续报文通过硬件路由转发（蓝色） 后续报文通过硬件路由转发（蓝色）
路由处理模块CPU 路由处理模块
- Routing Protocols - SNMP
Memory
- Routing Table
PC A ① ARP请求
S3224三层交换机 ③ 交换机添加PC A 的MAC地址和硬 我的mac地址是 件路由 MAC10
PC B
网关的mac地址是 多少？ ② <--ARP应答
硬件路由表 目的ip 192.168.10.2 目的mac MAC A 出端口 f0/1
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- Routing Protocols - SNMP
Memory
- Routing Table
第一次路由通道
L2 Table
L3 Table
主交换引擎
A
B
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三层交换流程
4. CPU转发第一个报文 转发第一个报文
int vlan 10 192.168.10.1 int vlan 20 192.168.20.1 MAC 20
CPU
CPU memory
Routing table
②、③ ①
Shared memory
④
Shared BUS 接 口
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接 口
接 口
接 口
高端交换机Cross Bar交换结构 高端交换机Cross Bar交换结构
CPU
CPU memory
Routing table
192.168.Biblioteka 0.2L2 Table快速转发通道
L3 Table
主交换引擎
硬件路由表 目的ip 192.168.10.2 192.168.20.2
A
目的mac MAC A MAC B
B
出端口 f0/1 f0/2
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共享内存/ 总线） 共享内存/（总线）架构数据流
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S3224三层交换机 ② 第一次转发,硬件路 由表没有匹配,转给 CPU处理 ③ ARP请求 192.168.20.2你的mac 地址是多少？
PC B
三层交换流程
3. 转发路径图（红色部分） 转发路径图（红色部分）
路由处理模块CPU 路由处理模块
192.168.10.2
MAC 10
192.168.20.2
PC A ③
硬件路由表 目的ip 192.168.10.2 192.168.20.2 交换机添加PC A 的MAC地址和硬 件路由 目的mac MAC A MAC B 出端口 f0/1 f0/2
S3224三层交换机 ②
将第一个数据包的目的 mac改成MAC B 源mac改成MAC 20 发送给PC B
广播或找 不到目的 MAC地址 地址
丢弃
有Igmp Snooping
没有Igmp 没有
转发到该 Vlan内所 内所 有端口
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三层交换机交换结构
一次路由， 一次路由，多次交换
路由处理模块CPU 路由处理模块
- Routing Protocols - SNMP
三层交换流程
2. 第一个数据包发送
int vlan 10 192.168.10.2 192.168.10.1 int vlan 20 192.168.20.1 192.168.20.2
PC A ① 第一个IP包发送 目的IP 192.168.20.2 下一跳 192.168.10.1 目的mac MAC10