第8章 局域网交换技术
局域网交换技术
局域网交换技术局域网交换技术是指在局域网中实现计算机之间互相通信和数据传输的技术。
它主要包括交换机、网桥和网关等设备的使用，以及以太网、令牌环网和FDDI等不同局域网协议的应用。
一、交换机的作用和原理交换机是局域网中最常用的网络设备之一，它可以实现局域网内计算机之间的直接连接，并在实现数据传输的同时，有效地控制数据的流量和传输速度。
交换机可以根据MAC地址来判断数据包的发送和接收，从而实现对数据的转发和控制。
交换机的原理是通过建立一个虚拟的通信路径，将不同计算机之间的通信行为隔离开来，从而提高通信效率和网络性能。
当一台计算机向交换机发送数据时，交换机会记录下该计算机的MAC地址，并根据地址表将数据包准确地送达目标计算机，避免了广播传输带来的冲突和浪费。
二、网桥的作用和原理网桥是一个连接两个或多个网络的设备，其作用是将不同的网络连接起来，实现数据的传输和交换。
网桥通过物理地址（MAC地址）过滤和转发数据包，用于控制数据的传输路径。
网桥的原理是根据MAC地址来判断数据包的目标地址，将数据包转发到相应的网络中。
当一个数据包到达网桥时，网桥会查找其目标MAC地址，如果目标地址在同一网络中，网桥会直接将数据包传输到目标计算机；如果目标地址在不同网络中，网桥会将数据包转发到相应的网络中，实现数据的跨网传输。
三、网关的作用和原理网关是一个连接两个或多个不同网络的设备，其作用是实现不同网络间的数据传输和通信。
网关可以将数据包从一个网络传输到另一个网络，并根据不同的协议和地址进行转换和路由。
网关的原理是通过IP地址来判断数据包的目标地址和来源地址，将数据包从一个网络传输到另一个网络中。
当一个数据包到达网关时，网关会查找目标IP地址，并将数据包转发到相应的网络中，实现不同网络之间的数据交换和通信。
四、不同局域网协议的应用局域网交换技术涵盖了多种不同的协议和标准，其中最常见的是以太网、令牌环网和FDDI。
以太网是一种广泛应用的局域网协议，它采用CSMA/CD的方式来控制数据的传输和冲突检测。
2014-2015-2计算机网络技术基础各章节综合练习题及答案详解
第一章——计算机网络概述一、填空题1.计算机网络的网络资源包括________、________和________。
2.1969年12月，Internet的前身________的投入运行，标志着计算机网络的兴起。
3.国际标准化组织（英文简称____）在1984年正式颁布了________________使计算机网络体系结构实现了标准化。
4.________________是计算机网络最基本的功能之一。
5.计算机网络是________技术与________技术结合的产物。
6.Internet的应用有________、信息发布、电子商务、远程音频、视频应用。
7.计算机网络是由________系统和________系统构成的；从逻辑功能上看，则是由________和________组成的；从拓扑结构看是由一些________和________构成的。
8.________________又称网络单元，一般可分为三类：________、________和________。
9.________是指两个网络节点之间承载信息和数据的线路，可分为______________和____________。
10.__________提供访问网络和处理数据的能力，由主机系统、终端控制器和终端组成；__________是计算机网络中负责数据通信的部分，主要完成数据的传输、交换以及通信控制，由________、________组成。
11.网络硬件系统是指构成计算机网络的硬件设备，包括各种____________、_______及________；网络软件主要包括____________、____________和____________。
12.__________是计算机网络的主体，按其在网络中的用途和功能的不同，可分为________和________两大类。
13.____________是网络中用户使用的计算机设备，又称______；____________是通过网络操作系统为网上工作站提供服务及共享资源的计算机设备。
局域网交换技术-题库带答案
局域网交换技术-题库带答案局域网交换技术题库带答案一、选择题1、以下哪种设备在局域网中用于数据交换？（）A 集线器B 交换机C 路由器D 调制解调器答案：B解析：交换机是用于局域网中数据交换的设备，能够提供更高的带宽和更好的性能。
集线器是一种简单的共享式设备，会造成网络冲突和性能下降。
路由器主要用于不同网络之间的连接和路由选择。
调制解调器用于数字信号和模拟信号的转换。
2、交换机工作在 OSI 模型的哪一层？（）A 物理层B 数据链路层C 网络层D 传输层答案：B解析：交换机工作在 OSI 模型的数据链路层，它根据 MAC 地址进行帧的转发。
3、以下哪种交换技术可以有效地避免广播风暴？（）A 存储转发交换B 直通交换C 无碎片交换D 虚拟局域网（VLAN）解析：VLAN 技术将局域网划分为多个逻辑上的子网，从而有效地限制了广播域，避免广播风暴的扩散。
存储转发交换、直通交换和无碎片交换主要是交换机的帧转发方式，对广播风暴的控制作用较小。
4、以下关于 VLAN 的描述，错误的是（）A 不同 VLAN 之间的通信需要通过路由器B VLAN 可以提高网络的安全性C 同一 VLAN 中的设备必须连接在同一台交换机上D VLAN 可以基于端口、MAC 地址等进行划分答案：C解析：同一 VLAN 中的设备不一定连接在同一台交换机上，可以通过跨交换机的 VLAN 配置实现。
其他选项均正确。
5、在生成树协议（STP）中，根网桥是如何选举出来的？（）A 随机选举B 选择 MAC 地址最小的网桥 C 选择优先级最高的网桥D 选择端口数量最多的网桥答案：C解析：在 STP 中，根网桥是通过比较网桥的优先级和 MAC 地址来选举的，优先级最高的网桥被选为根网桥。
如果优先级相同，则选择MAC 地址最小的网桥。
6、以下哪种交换方式的延迟最小？（）A 存储转发交换B 直通交换C 无碎片交换D 无法确定解析：直通交换在读取目标地址后就立即开始转发帧，延迟最小。
局域网和局域网交换(大连理工)
DMAC=0200.3333.3333 SMAC=0200.1111.1111
使用路由器分段
使用路由器分段的功能
广播和组播帧不被路由器转发（默认） 路由器使用第三层头和逻辑地址交换包，是
第三层协议相关的 路由器通常使用存储-转发，同样增加时延 路由器转发一个包前要进行很多处理，这些
也要增加时延
使用路由器分段
使用路由器分段的益处
超越了距离限制 同一段的流量不被转发，减少了碰撞 路由器不转发广播/组播（默认）降低了广播/组播
的影响 路由器提供了更好的可管理性，路由器可以提供对
5. Hub将信号从
每个设备的接
收对送出。
5
NIC
半双工和全双工以太网操作
10BT Full-Duplex Operation
Receive
Receive
Transmit
Transmit
Full-Duplex NIC
Full-Duplex NIC
•不会发生碰撞；所以，时间不会浪费在重传帧上。 •不必等其他机器发送。 •每个方向都有10M带宽，增加了可用的带宽。
Address Table After Step2
2 ARP DMAC=0200.1111.1111
SMAC=0200.2222.2222
0200.1111.1111 E0 0200.2222.2222 E1
7 Connect to Web DMAC=0200.3333.3333
SMAC=0200.1111.1111
局域网交换技术-题库带答案
局域网交换技术-题库带答案16、VLAN的划分方法包括以下哪些项？A、基于端口划分B、基于端口安全划分C、基于MAC地址划分D、基于IP地址划分答案： ACD32、参见图示。
下列哪三种说法描述了Host1和Host2无法通信的原因？（选三项）A、交换机端口处于不同的 VLAN 中B、交换机的 IP 地址在错误的子网中C、主机被配置在不同的逻辑网络中D、需要路由器在Host1与Host2之间转发流量E、每个 VLAN 中的 VLAN 端口必须连续分配F、主机的默认网关地址必须处于同一个逻辑网络中答案： ACD33、参见图示。
网络管理员需要删除 east-hosts VLAN 并将属于该 VLAN 的交换机端口用到一个现有 VLAN 中。
如果要从 S1-Central 完全删除 VLAN 2，同时保证交换机及其所有接口工作正常，应该使用哪两组命令？(选三项)A、 S1-Central#reloadB、S1-Central#erase flash:C、 S1-Central#delete flash:vlan.datD、 S1-Central(config)#no vlan 2E、 S1-Central(config-if)#interface fastethernet 0/1F、 S1-Central(config-if)# switchport access vlan 3答案： DEF37、给VLAN配置管理地址的正确命令是（）。
A、 Switch(config)# ip add 192.168.6.1B、 Switch(config)# ip add 192.168.6.1 255.255.255.0C、 Switch(config-if)#ip add 192.168.6.1 255.255.255.0D、 Switch(config-vlan)#ip add 192.168.6.1 255.255.255.0 答案： C38、以下哪项不是项目收尾中的工作？A、设备的安装与配置B、竣工文档C、项目验收D、项目质量考核答案： A39、需求分析中需要用网络专业术语描述出的有哪几项？（选三项）A、网络规模B、建网目的C、网络应用D、设计方案答案： ABC40、设计方案中主要涉及的技术问题有哪几项？（选三项）A、网络拓朴类型B、项目的组织与管理C、技术规范选型D、网络设备选型答案： ACD41、XX学院项目方案实例中包括以下哪些项？（选三项）A、需求分析B、网络的整体设计C、设备选用清单D、施工进度安排答案： ABC44、连接在一起的一组设备可引起冲突称为冲突域，冲突域发生在网络参考模型的第二层。
局域网交换技术基础
局域网交换技术基础在当今数字化的时代，网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而局域网交换技术作为构建高效网络的关键技术之一，对于提升网络性能、优化资源分配和保障数据传输的稳定性起着至关重要的作用。
首先，让我们来理解一下什么是局域网。
简单来说，局域网（Local Area Network，简称 LAN）是指在一个相对较小的地理范围内（如一个办公室、一栋建筑物或一个校园），将各种计算机、服务器、打印机、智能设备等通过网络设备连接在一起，实现资源共享和信息交换的网络。
那么，局域网交换技术又是如何工作的呢？在传统的局域网中，数据传输通常采用共享介质的方式，这就好比一群人在一个狭窄的通道中行走，大家都需要排队等待，效率低下。
而交换技术的出现改变了这一局面。
交换技术通过为每个连接的设备提供专用的通信通道，使得数据能够直接在源设备和目标设备之间传输，大大提高了数据传输的效率和速度。
局域网交换机是实现交换技术的核心设备。
它就像是一个智能的交通警察，能够根据数据包中的目标地址，迅速地将数据准确无误地发送到指定的设备。
交换机内部通常有一个地址表，记录着连接到网络中的各个设备的 MAC 地址（Media Access Control Address，媒体访问控制地址）以及它们所连接的端口。
当一个数据包到达交换机时，交换机首先查看数据包的目标 MAC 地址，然后在地址表中查找对应的端口，将数据包转发到该端口，从而实现数据的快速传输。
局域网交换技术具有多种类型，其中常见的包括以太网交换技术、快速以太网交换技术和千兆以太网交换技术等。
以太网交换技术是最基础的一种，它的数据传输速率通常为 10Mbps。
快速以太网交换技术将传输速率提高到了100Mbps，适用于对网络速度有一定要求的场景。
而千兆以太网交换技术则能够提供高达 1000Mbps 的传输速率，满足了诸如高清视频传输、大规模数据处理等对带宽要求较高的应用需求。
局域网交换技术
局域网交换技术1．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。
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。
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。
1.2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（Media Access 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 Integrated Circuit)，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。
计算机网络知识
第1章计算机网络概述1.计算机发展四阶段：面向终端的计算机网络、计算机-计算机网络、开放式标准化网络、因特网广泛应用和高速网络技术发展2.以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机网络3.ARPA网（ARPANET）是计算机技术发展中的一个里程碑4.三网合一：传统电信网、广播电视网、计算机网5.电信网一般认为传输速率达到2Gbps的骨干网称作宽带网6.全光网是未来通信网向宽带、大容量发展的优选方案7.一个计算机网络是由资源子网（负责信息处理）和通信子网（负责信息传递）构成的8.广域网传输方式：存储-转发，局域网传输方式：广播9.远程教育的基础设施是电子大学网络（EUN）10.电子银行核心功能：金融交易卡服务11.智能大厦及计算机网络的信息基础设施是结构化综合布线系统SCS12.点—点通信子网拓扑：星形、环形、树形、网状型广播信道通信子网拓扑：总线形、环形、树形、无线通信与卫星通信形13.星形拓扑：优：控制简单、故障诊断和隔离容易、方便服务缺：线太长、中央负担大、分布处理能力差星形拓扑的中央节点执行集中式通信控制策略14.环形拓扑：优：线短、光纤、性能稳定缺：节点故障则全网故障，故障检测难、节点加入复杂、信道利用率低15.网型拓扑在广域网广泛应用16.按网络的交换方式分类：电路交换网、报文交换网、分组交换网电路交换：申请建立一条从发送端到接收端的物理信道，通信期间始终占用该信道报文交换：存储—转发原理分组交换：ARPANET是分组交换网之父17.传输技术：广播方式（单播、多播、广播）、点对点方式采用分组存储转发和路由选择机制是广播式网络和点对点式网络的区别18.EIA是ANSI成员，涉及OSI的物理层标准制定19.IETF又分为若干工作组，RFC大多来自工作组。
因特网的标准都有一个RFC编号第2章计算机网络体系结构1.计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合称为网络协议2. 语义：用于协调与差错处理的控制信息语法：数据及控制信息的格式、编码及信号电平定时：速度匹配和排序3.计算机网络各层次结构模型及其协议的集合称为网络的体系结构4.OSI包括了体系结构、服务定义、协议规范三级抽象。
- 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)。
• 主机A发送数据帧给主机C • 交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机A的MAC地址 对应端口E0
• 该数据帧转发到除端口E0以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的 单点传送用泛洪方式)
交换机如何学习主机的位置
MAC地址表 E0: 0260.8c01.1111 E3: 0260.8c01.4444
多层交换中使用的设备执行下列的功能
1.
在包含了第2层、第3层、第4层交换的硬件中进行分组转 发 以有线传输的速度转发分组 传统的第3层路由选择功能是通过快速转发提供的。在这 里将维持每个目的网络的路由信息数据库，并分布给用于 交换的专用集成电路以获得高的转发性能。
2. 3.
层次化网络设计
提示符 Switch> Switch#
退出方式 输入logout或quit 输入disable或 exit命令 输入exit、 end 或ctrl+z命令 输入exit 、end 或ctrl+z命令 输入exit命令
全局配置模式 在特权模式输入config term命令 接口配置模式 在全局配置模式输入 interface命令 连接配置模式 全局配置模式输入line vty或line console命令 vlan配置模式 全局配置模式输入vlan database命令
1.核心层：主要负责的是数据的交换与路由，不负责处理；由于需要 低延迟，一般选用高端交换机。 2.分布层：主要负责的是数据的处理，选择和过滤等操作；一般选用 路由器。 3.接入层：主要负责的是数据的接受与发送，负责端到端的链路建立 释放等；一般选用低端交换机 思科参考模型只是一个CISCO为了让自己的设备更好的分配工作任务而 设计的,可以方便选取我们需要的设备。 在设计的时候要注意 1.核心层:需要大带宽,冗余连接 2.接入层:用户接入到网络的接入点.地址的分发(比如DNCP),VLAN的设 计,防火墙,ACL等都在这层考虑进去 3.分配层:访问层设备的汇聚点
线速路由 路由功能 路由协议支持 自动发现功能 过滤服务功能 VLAN功能
第4层交换中包含的设备执行下列功能
通过使用基于第3层地址和第4层应用信息的硬件交换对分 组进行转发（本质上使用了第2层的地址）。 坚持分组头中包含的第4层协议类型（例如UDP或TCP） 对第4层分段头进行坚持以确定应用端口号。
广播风暴
服务器/主机 X 路由器 Y 网段 1 广播 交换机 A 交换机 B
网段 2
主机 X 发送一广播信息
广播风暴
服务器/主机 X 路由器 Y 网段 1
交换机 A
广播
交换机 B
网段 2
交换机不停地发出广播信息
多重回路问题
广播 服务器/主机
回路 回路
回路
工作站
更复杂的拓扑结构可能导致多重回路 在第2层没有能够防止这种回路的机制
交换模式
直通转发模式 存储转发模式 准直通转发模式 以检查是否小于64B（FIFO） 智能交换模式 （自动检测帧的发送速度）
交换机的三个功能
地址学习
帧的转发/过滤
回路防止
交换机如何学习主机的位置
MAC地址表
A
B
0260.8c01.1111
E0 E2
E1 E3
0260.8c01.3333
C
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
• 最初开机时MAC地址表是空的
交换机如何学习主机的位置
MAC地址表 E0: 0260.8c01.1111
A B
0260.8c01.1111
E0
E1
0260.8c01.3333
C
E2
E3
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
章节内容
8.1 交换机基础 8.2 多层交换技术 8.3 交换机配置 8.4 实验 8.5 小结
8.1 交换机基础
交换机概述 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。
1999年，交换机的销售量已经大于集线器。
也就是说，作为一种高效率的网连设备，交换机 已经取代了传统集线器在集线设备中的霸主地位。 而且，随着网络应用的不断发展和对网络速度需 求的不断提高，交换机必将最终全部取代集线器， 从而成为唯一的以太网集线设备。
Cisco定义了3个层次，下面是3个层次和他们的典型功能： 1． 核心层：骨干 核心层就是网络的中心。他位于顶层，负责可靠而迅 速的传输大量的数据流。网络核心层的唯一意图是，尽可 能快的交换数据流。 2． 分配层：路由 分配层有时也称为分布层，它是接入层和核心层之间 的通信点。分配层主要功能是提供路由、过滤和WAN接入， 如果需要的话，他还决定数据报可以怎样对核心层进行访 问。 3． 接入层：交换 接入层控制用户和工作组对互联网络资源的访问。接 入层也称桌面层。大多数用户所需要的网络资源将在本地 获得，分配层处理远程服务的数据流。
A
B
0260.8c01.1111
E0
E1
0260.8c01.3333
C
E2
E3
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
• 主机D发送数据帧给主机C • 交换机通过学习数据帧的源MAC地址，记录下主机D的MAC地址对应 端口E03
• 该数据帧转发到除端口E3以外的其它所有端口 (不清楚目标主机的单点 传送用泛洪方式)
2、查看并保存配置
在交换机上配置的文件首先保存在DRAM中（当前配置的文 件），文件叫做running-config，当断电后信息将丢失， 所 以 必 须 把 配 置 的 文 件 保 存 在 NVRAM 中 ， 文 件 叫 做 startup-config ， 命 令 为 ： copy running-config startup-config 如果想把配置的文件删除，命令为 erase startup-config和erase running-config
基于IOS交换机的配置模式
用户模式（user）,也称登录模式(login） 特权模式（privileged），也称enable模式 用户模式支持对大多数交换机的参数的查看，但不能更改 配置文件。 特权模式可以查看交换机所有的参数，并且可以更改配置 文件。
模式 用户模式 特权模式
访问方式 在交换机上启动一个会 话 在用户模式下输入 enable命令
根桥
SW X
SW Y
指派端口(F)
x 非指派端口
10baseT
交换机的分类
1.根据交换机的结构分类 插拔式机箱交换机和固定配置交换机 2.根据交换机工作的协议层分类 第二层交换机、第三层交换机和第四层等交换机
交换机的参数与选购
转发方式(直通式转发和存储式转发) 延时（延迟时间） 转发速率 管理功能 MAC地址数 扩展树 背板带宽 端口 堆叠方式 外型尺寸
1、设置口令
Password: switch-4506>enable Password: switch-4506#config term Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. switch-4506(config)#line vty 0 5 switch-4506(config-line)#login switch-4506(config-line)#password switch-2005 switch-4506(config-line)#enable password switch-center switch-4506(config)#enable secret shdah-ljmah switch-4506(config)# service password-encryption switch-4506(config)#end
E1
0260.8c01.3333
C
E2
E3
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
主机D发送广播帧或多点帧
广播帧或多点帧泛洪到除源端口外的所有端口
冗余网络拓扑
服务器/主机 X 路由器 Y 网段 1
网段 2
冗余拓扑消除了由于单点故障所引致的网络不通问题 冗余拓扑却带来了广播风暴、重复帧和MAC地址表不稳定的问题
回路的解决办法: 生成树协议 Spanning-Tree Protocol
x
阻塞
将某些端口置于阻塞状态就能防止冗余结构的网络拓扑 中产生回路
生成树运作
• 每个网络只能有一个根桥 • 每个非根桥只能有一个根端口 • 每段只能有一个指派端口 100baseT 指派端口(F) 根端口(F) 非根桥
(B)
交换机如何过滤帧
MAC地址表 E0: E2: E1: E3: 0260.8c01.1111 0260.8c01.2222 0260.8c01.3333 0260.8c01.4444
A
B
0260.8c01.1111
E0
C
E2
X X
E1
0260.8c01.3333
D
E3
0260.8c01.4444
0260.8c01.2222
第8章 局域网交换技术
jerry663
第8章 局域网交换技术
本章将学习交换机的原理、三种交换模式、多层交 换的原理和应用，Catalyst 交换机的基本配置。通过实 际操作，使学生能熟练配置Catalyst 交换机及管理。 教学要求：