以太网交换机工作原理ppt课件
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4.以太网及交换机的工作原理
IEEE 802系列标准中只制定了一种LLC子层标准，屏蔽不同MAC子层之 802系列标准中只制定了一种LLC子层标准，屏蔽不同MAC子层之 间的差异
局域网标准( ):IEEE802标准集 局域网标准( 续):IEEE802标准集
•IEEE802.1------局域网体系结构、寻址、网络互连与网络管理 •IEEE802.2-------逻辑链路控制(LLC)子层的功能与服务 •IEEE802.3-------以太网 CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范 •IEEE802.4-------令牌总线网 Token-Bus •IEEE802.5-------令牌环网 Token-Ring •IEEE802.6-------城域网 •IEEE802.7-------宽带局域网 •IEEE802.8-------光纤技术 FDDI •IEEE802.9-------综合数据话音网络 •IEEE802.10------网络安全与保密 •IEEE802.11------无线局域网 •IEEE802.12------需求优先 •IEEE802.13 ------(未使用) •IEEE802.14 ------电缆调制解调器 •IEEE802.15 ------无线个人网 •IEEE802.16 ------宽带无线接入 •IEEE802.17 ------可靠个人接入技术
交换机的工作原理 mac地址表的形成过程 mac地址表的形成过程 数据帧的转发/ 数据帧的转发/过滤
地址学习
MAC地址表 地址表 初始的MAC地 初始的MAC地 址表为空 E0: E1: E2: E3:
主机A： 主机 ： 00-D0-F8-00-11-11
E0
E1
主机B： 主机 ： 00-D0-F8-00-22-22
局域网标准( ):IEEE802标准集 局域网标准( 续):IEEE802标准集
•IEEE802.1------局域网体系结构、寻址、网络互连与网络管理 •IEEE802.2-------逻辑链路控制(LLC)子层的功能与服务 •IEEE802.3-------以太网 CSMA/CD访问控制方法和物理层技术规范 •IEEE802.4-------令牌总线网 Token-Bus •IEEE802.5-------令牌环网 Token-Ring •IEEE802.6-------城域网 •IEEE802.7-------宽带局域网 •IEEE802.8-------光纤技术 FDDI •IEEE802.9-------综合数据话音网络 •IEEE802.10------网络安全与保密 •IEEE802.11------无线局域网 •IEEE802.12------需求优先 •IEEE802.13 ------(未使用) •IEEE802.14 ------电缆调制解调器 •IEEE802.15 ------无线个人网 •IEEE802.16 ------宽带无线接入 •IEEE802.17 ------可靠个人接入技术
交换机的工作原理 mac地址表的形成过程 mac地址表的形成过程 数据帧的转发/ 数据帧的转发/过滤
地址学习
MAC地址表 地址表 初始的MAC地 初始的MAC地 址表为空 E0: E1: E2: E3:
主机A： 主机 ： 00-D0-F8-00-11-11
E0
E1
主机B： 主机 ： 00-D0-F8-00-22-22
《交换机基本原理》课件
配置交换机
深入了解如何配置交换机以满足特定网络需求。
交换机的安全控制
了解如何保护交换机免受安全威胁。
交换机的应用
1 局域网互连
探索交换机在不同局域网之间提供连接的作用。
2 交换机在大规模网络中的应用
了解交换机在大型网络中扮演的关键角色。
3 可靠性和容错能力
探究交换机在确保网络可靠性和容错能力方面的重要作用。
总结
交换机的作用与优点
归纳交换机在网络中的关键作用和优点。
未来展望和趋势
展望交换机技术的未来发展和趋势。
潜在的问题和解决方法
讨论可能出现的问题并提供解决方法。
2 MAC地址表
探索交换机如何使用MAC 地址表进行数据转发。
3 排队与转发
了解交换机如何进行数据 排队和转发，以确保有效 的网络通信。
交换机的端口
作用
了解交换机端口在网络中的重 要作用。
分类和类型
探索交换机端口的不同分类和 类型。
端口速率
了解交换机端口的速率和带宽 特性。
交换机的工作模式
1
基于VLAN的交换机
2
探索基于VLAN的交换机的工作方式
探讨联通性交换机在多个网络之间提供 通信的重要性。
透明模式
了解透明模式交换机的工作原理和应用 场景。
堆栈式交换机
了解堆栈式交换机如何提供更高的扩展 性和性能。
交换机的配置与管理
维护交换机
探索如何维护并确保交换机的正常运行。
管理交换机端口
了解如何管理和配置交换机的端口以满足网络需求。
《交换机基本原理》PPT 课件
欢迎来到《交换机基本原理》的PPT课件！在本课程中，我们将深入探讨交换 机的工作原理、端口分类、工作模式、配置与管理，以及交换机的应用。
xf_工业以太网交换机基础知识PPT课件
12
基础知识
（2）全光缆媒体的使用 在以太网发展的初期，传输媒体采用铜轴
电缆，构成公共总线结构。当10BASET／F出 现后，构成了星型结构的以太网，采用了双绞 线和光缆作为传输媒体，以后发展的100BASE 和1000BASE均是如此。当10000BASE出现后， 构成了全光缆以太网，在万兆位以太网上不再 使用双绞线或其他铜缆。
28
基础知识
管理型冗余交换机
高级的管理型冗余交换机提供了
一些特殊的功能，特别是针对有稳定性、
安全性方面严格要求的冗余系统进行了
设计上的优化。构建冗余网络的主要方
式主要有以下几种，STP、RSTP；环网 冗余RapidRingTM以及Trunking。
29
基础知识
1STP及RSTP
STP(SpanningTreeProtocol，生成树算
STP
RSTP
Redundent Ring
Trunking
30~60s
1~2s
<300ms
<10ms
High
High
Medium
Low
IEEE 802.1D
IEEE 802.1w
Proprietary
Proprietary
Medium
Medium
Low
High
16
基础知识
(5)交换技术发展历程 ①共享—交换—全双工交换—时分复用全双工交换：从以太网第 2层(L2)交换技术发展和演变历程来分析，目前已经出现了时分复 用全双工交换技术。当以太网技术自共享演变到交换后，半双工 传输媒体上仍旧会出现传输数据碰撞现象。直到出现了全双工交 换技术，此时以太网技术完全摆脱了传统以太网CSMA／CD约束， 全双工交换以太网上不再会发生传输数据碰撞。万兆位以太网上 只支持了全双工交换。全双工交换基础上，当每个站点所发送定 长帧按固定时隙媒体上传输时，这就发展成时分复用全双工交换 技术，这种技术使以太网具有良好实时性，高质量传输语音和视 频信号。 ②L2交换-L3交换-L4交换以及高层交换：以太网交换机，从面向 帧交换L2交换机发展到面向IP分组L3交换机，继而又出现了面向 数据流L4交换机，L4交换技术与网站上主服务器结合起来，可以 获访问主服务器高速缓冲效应。目前市场上还出现了面向应用高 层交换技术。 17
基础知识
（2）全光缆媒体的使用 在以太网发展的初期，传输媒体采用铜轴
电缆，构成公共总线结构。当10BASET／F出 现后，构成了星型结构的以太网，采用了双绞 线和光缆作为传输媒体，以后发展的100BASE 和1000BASE均是如此。当10000BASE出现后， 构成了全光缆以太网，在万兆位以太网上不再 使用双绞线或其他铜缆。
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基础知识
管理型冗余交换机
高级的管理型冗余交换机提供了
一些特殊的功能，特别是针对有稳定性、
安全性方面严格要求的冗余系统进行了
设计上的优化。构建冗余网络的主要方
式主要有以下几种，STP、RSTP；环网 冗余RapidRingTM以及Trunking。
29
基础知识
1STP及RSTP
STP(SpanningTreeProtocol，生成树算
STP
RSTP
Redundent Ring
Trunking
30~60s
1~2s
<300ms
<10ms
High
High
Medium
Low
IEEE 802.1D
IEEE 802.1w
Proprietary
Proprietary
Medium
Medium
Low
High
16
基础知识
(5)交换技术发展历程 ①共享—交换—全双工交换—时分复用全双工交换：从以太网第 2层(L2)交换技术发展和演变历程来分析，目前已经出现了时分复 用全双工交换技术。当以太网技术自共享演变到交换后，半双工 传输媒体上仍旧会出现传输数据碰撞现象。直到出现了全双工交 换技术，此时以太网技术完全摆脱了传统以太网CSMA／CD约束， 全双工交换以太网上不再会发生传输数据碰撞。万兆位以太网上 只支持了全双工交换。全双工交换基础上，当每个站点所发送定 长帧按固定时隙媒体上传输时，这就发展成时分复用全双工交换 技术，这种技术使以太网具有良好实时性，高质量传输语音和视 频信号。 ②L2交换-L3交换-L4交换以及高层交换：以太网交换机，从面向 帧交换L2交换机发展到面向IP分组L3交换机，继而又出现了面向 数据流L4交换机，L4交换技术与网站上主服务器结合起来，可以 获访问主服务器高速缓冲效应。目前市场上还出现了面向应用高 层交换技术。 17
交换机工作原理ppt课件
所在端口不同，交换机将MAC 地址重新学习到新的端口
• 主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包
交换机数据转发原理12－5
AA 端口3
A
端口1
端口2
data
BB 端口3
B 端口d1adtaata 端口2
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－6
data 在这个过程中33，交换机的 MAC地址表中没有需要的条 目，交换机通过广播的方式， 转发了数据帧
端口3 端口1
BB
dBata 端口2
在这个过程中，交换机的 MAC地址表中已经学到了需 要的条目，交换机通过单播的 方式，转发了数据帧
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－11
交换机最终的MAC地址表 MAC地址
11
44
A
22
33
MAC地址
11 44 22 33
端口号
3 2 3 1
端口号
1 3 2 3
• 主机33，接收到数据帧 • 主机44，丢弃数据帧
data
44
交换机数据转发原理12－7
端口1
AA
BB
这时，主端机口434要给主机1端1发口3送一个数据
A
帧： 目标端地口2址：11
源地址： 44
B
端口1
端口2
data
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－8
MAC地址
端口号
11
3
B
44
2
• 交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作： • 交换机B学习源MAC地址和端口号 • 交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目， 单播转发数据到端口3
• 主机22，查看数据包的目标MAC地址不是自己，丢弃数据包
交换机数据转发原理12－5
AA 端口3
A
端口1
端口2
data
BB 端口3
B 端口d1adtaata 端口2
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－6
data 在这个过程中33，交换机的 MAC地址表中没有需要的条 目，交换机通过广播的方式， 转发了数据帧
端口3 端口1
BB
dBata 端口2
在这个过程中，交换机的 MAC地址表中已经学到了需 要的条目，交换机通过单播的 方式，转发了数据帧
11
22
33
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交换机数据转发原理12－11
交换机最终的MAC地址表 MAC地址
11
44
A
22
33
MAC地址
11 44 22 33
端口号
3 2 3 1
端口号
1 3 2 3
• 主机33，接收到数据帧 • 主机44，丢弃数据帧
data
44
交换机数据转发原理12－7
端口1
AA
BB
这时，主端机口434要给主机1端1发口3送一个数据
A
帧： 目标端地口2址：11
源地址： 44
B
端口1
端口2
data
11
22
33
44
交换机数据转发原理12－8
MAC地址
端口号
11
3
B
44
2
• 交换机B在接收到数据帧后，执行以下操作： • 交换机B学习源MAC地址和端口号 • 交换机B查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目， 单播转发数据到端口3
《交换机原理》课件
《交换机原理》PPT课件
打开通往网络世界的大门！本课件将带你深入了解交换机的原理、功能和应 用。
交换机的定义和作用
介绍交换机的定义、基本作用以及在计算机网络中的重要性，是现代网络通信的核心设备之一。
交换机的分类
传统交换机
介绍传统交换机的工作原理 和应用场景，包括广播交换 机和存储转发交换机。
多层交换机
价格昂贵，维护困难
交换机的管理和配置
讲解交换机管理和配置的方法，包括基本配置、远程管理和安全设置等内容。
3 转发
详细描述交换机如何根据 目的MAC地址将数据包转 发到正确的端口上。
交换机的端口类型
以太网端口
介绍常见的RJ-45以太网端口，用 于连接计算机和其他网络设备。
光纤端口
USB端口
解释光纤端口的工作原理和优点， 用于高速长距离数据传输。
讨论交换机上的USB接口，可用 于连接USB存储设备和其他外部 设备。
讲解多层交换机的优点和功 能，如VLAN隔离、ACL过滤 与QoS限流等功能。
光纤交换机
介绍光纤交换机的特点和应 用，源自括光纤接口类型、光 纤距离和光纤模块类型等。
交换机的基本功能
1 学习
解释交换机如何学习和维 护MAC地址表，实现数据 包的转发。
2 过滤
说明交换机如何过滤和限 制流量，提高网络的安全 性和性能。
根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的输出端口。
3
3. 数据包转发
将数据包转发到正确的输出端口上，实现网络通信。
常见交换机的优缺点比较
交换机类型 传统交换机 多层交换机
光纤交换机
优点 成本低，适用于小型网络 支持VLAN和QoS，具有高级功 能 高速传输，远距离通信
打开通往网络世界的大门！本课件将带你深入了解交换机的原理、功能和应 用。
交换机的定义和作用
介绍交换机的定义、基本作用以及在计算机网络中的重要性，是现代网络通信的核心设备之一。
交换机的分类
传统交换机
介绍传统交换机的工作原理 和应用场景，包括广播交换 机和存储转发交换机。
多层交换机
价格昂贵，维护困难
交换机的管理和配置
讲解交换机管理和配置的方法，包括基本配置、远程管理和安全设置等内容。
3 转发
详细描述交换机如何根据 目的MAC地址将数据包转 发到正确的端口上。
交换机的端口类型
以太网端口
介绍常见的RJ-45以太网端口，用 于连接计算机和其他网络设备。
光纤端口
USB端口
解释光纤端口的工作原理和优点， 用于高速长距离数据传输。
讨论交换机上的USB接口，可用 于连接USB存储设备和其他外部 设备。
讲解多层交换机的优点和功 能，如VLAN隔离、ACL过滤 与QoS限流等功能。
光纤交换机
介绍光纤交换机的特点和应 用，源自括光纤接口类型、光 纤距离和光纤模块类型等。
交换机的基本功能
1 学习
解释交换机如何学习和维 护MAC地址表，实现数据 包的转发。
2 过滤
说明交换机如何过滤和限 制流量，提高网络的安全 性和性能。
根据目的MAC地址在MAC地址表中查找对应的输出端口。
3
3. 数据包转发
将数据包转发到正确的输出端口上，实现网络通信。
常见交换机的优缺点比较
交换机类型 传统交换机 多层交换机
光纤交换机
优点 成本低，适用于小型网络 支持VLAN和QoS，具有高级功 能 高速传输，远距离通信
以太网交换机工作原理讲义
– 引导文件 – 系统映像文件 – 厂商配置文件
? 交换机软件版本升级就是对这三类文件的更新 ? 方法就是用新的文件覆盖旧的文件。
引导文件
? 引导文件
– 是指引导交换机初始化等的文件，即我们通常说的ROM文件 – 在机架式交换机上通常为boot.rom一份文件 – 在盒式交换机上通常为boot.rom和config.rom两份文件。 – ROM文件保存在FLASH中 – 文件名固定为boot.rom和config.rom。
交换机数据转发
1
44
3
? 交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作： – 交换机A学习源MAC地址和端口号
– 交换机A查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目， 单播转发数据到端口1
? 主机11，收到数据帧
交换机数据转发原理 12－10
AA 端口3
A
端口1
端口2
分割冲突域
?为了提高传输效率，分割冲突域
冲突域1
冲突域2
......
冲突域3
交换机背板交换矩阵结构
?交换机的每个端口访问 另一个端口时，都有一条 专有的线路，不会产生冲 突。
冲突域与广播域
?广播域指接收同样广播消息的节点的集合，如：在该集合中的任 何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被 认为是该广播帧的一部分
单工、半双工与全双工
? 单工 – 只有一个信道，传输方向只能是单向的
例如：寻呼机
? 半双工
A
例如B：对讲机
– 只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输
? 全双工
A
例如：电话 B
– 双信道，同时可以有双向数据传输
A
B
冲突与冲突域
? 交换机软件版本升级就是对这三类文件的更新 ? 方法就是用新的文件覆盖旧的文件。
引导文件
? 引导文件
– 是指引导交换机初始化等的文件，即我们通常说的ROM文件 – 在机架式交换机上通常为boot.rom一份文件 – 在盒式交换机上通常为boot.rom和config.rom两份文件。 – ROM文件保存在FLASH中 – 文件名固定为boot.rom和config.rom。
交换机数据转发
1
44
3
? 交换机A在接收到数据帧后，执行以下操作： – 交换机A学习源MAC地址和端口号
– 交换机A查看MAC地址表，根据MAC地址表中的条目， 单播转发数据到端口1
? 主机11，收到数据帧
交换机数据转发原理 12－10
AA 端口3
A
端口1
端口2
分割冲突域
?为了提高传输效率，分割冲突域
冲突域1
冲突域2
......
冲突域3
交换机背板交换矩阵结构
?交换机的每个端口访问 另一个端口时，都有一条 专有的线路，不会产生冲 突。
冲突域与广播域
?广播域指接收同样广播消息的节点的集合，如：在该集合中的任 何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被 认为是该广播帧的一部分
单工、半双工与全双工
? 单工 – 只有一个信道，传输方向只能是单向的
例如：寻呼机
? 半双工
A
例如B：对讲机
– 只有一个信道，在同一时刻，只能是单向传输
? 全双工
A
例如：电话 B
– 双信道，同时可以有双向数据传输
A
B
冲突与冲突域
以太网交换机工作原理
• 避免环路
通过阻塞某些冗余连接，可以避免网 络环路的产生，从而防止广播风暴。
• 自动发现
STP能够自动发现和配置网络中的冗 余连接。
• 灵活性
可以根据网络规模和拓扑结构调整 STP配置。
端口镜像技术
定义
端口镜像技术是一种将一个 或多个端口的数据流量复制 到一个监视端口，以便于分 析和故障排除的技术。
MAC地址表大小
MAC地址表大小是指交换机能够记录的MAC地址的数量 ，是衡量交换机扩展能力的重要指标。MAC地址表大小 越大，交换机的扩展能力越强。
03
以太网交换机的关键技术
VLAN技术
定义
VLAN（Virtual Local Area Network）技术是一种将局域网设备从 逻辑上划分成一个个独立的网段，从而实现虚拟工作组的技术。
以太网交换机工作原理
• 引言 • 以太网交换机的基本原理 • 以太网交换机的关键技术 • 以太网交换机的应用场景 • 以太网交换机的未来发展
01
引言
交换机的定义和作用
01
交换机是一种网络设备，用于连 接多个网络节点，实现数据交换 和传输。
02
交换机的作用是提供快速、可靠 的数据传输服务，提高网络性能 和稳定性。
• 数据监控
通过镜像技术，可以对网络 中的数据流量进行实时监控 和分析。
• 故障排除
当网络出现故障时，可以通 过镜像端口快速定位问题。
• 安全审计
可以用于安全审计和日志记 录等目的，提高网络安全性 和可追溯性。
04
以太网交换机的应用场景
企业网络中的应用
企业网络中，以太网交换机主要用于 连接各个终端设备，如计算机、打印 机、服务器等，实现快速、可靠的数 据传输。
【全版】以太网及其交换技术推荐PPT
经DEC, Intel and Xerox公司改进为10M标准 (DIX 标准) 。
2021/7/28
Page 1
•1983年IEEE802委员会公布的局域网络协议（ CSMA/CD），基本上和Ethernet技术规范一致 ，于是，Ethernet技术规范成为世界上第一个局 域网的工业标准。
•1985年定名为，数据率从1M到10M (现已发展 到1000M)，支持多种传输媒体。 • Ethernet是指基带总线LAN。 • Ethernet和的帧格式不同。
NIC
网络总带宽=（n/2～n）*10Mbps，每个连接的带宽为10Mbps
； 为何要使用网络交换机？
BNC端子
Ethernet和的帧格式不同。
Ethernet是指基带总线LAN。
BNC T型接头连接 （5）高性能工作站的升级
最大段长度 500米
1、100Mbps 快速以太网简述 每段最多站点数
集线器（双绞线或光纤接口）
100
收发器
AUI 电缆
10BaseFL - 异步点到点链路，链路最长2 km 每段最多站点数 100 （3）快速以太网骨干网的升级 交换机的两种用法(以10Mbps网络交换机为例)：
两站点间最小距离 米
2021/7/28
网络最大跨度 公里
Page 7
2)、10Base2
• 细同轴电缆， • 可靠性稍差 • BNC T型接头连接 • 总线型拓扑 • 用于办公室LAN
第四章 以太网及其交换技术 一、传统以太网
1．以太网产生与
以太网（Ethernet）是由
Xerox公司和
Stanford大学联合开发并于1975年提出的，
目的是为了把办公室工作站与昂贵的计算机资