【正文】 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成技術(shù) Networks System Integrating 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 第三章 交換機(jī)工作原理和技術(shù) 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 第三章 交換機(jī)工作原理和技術(shù) 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 本章主要內(nèi)容 ? 交換機(jī)的概念 ? 交換機(jī)的分類 ? 交換機(jī)的連接 ? 交換機(jī)的配置 ? 交換機(jī)的交換技術(shù) ? 交換機(jī)的交換結(jié)構(gòu) ? 交換機(jī)的技術(shù)指標(biāo) ? VLAN技術(shù)原理 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 交換機(jī)的概念 ? 按照線纜段微化的思想，線纜段越多，可用帶寬就越高。極限情況是每一臺(tái)計(jì)算機(jī)處在一個(gè)獨(dú)立的纜段上。如果網(wǎng)絡(luò)上有 10臺(tái)計(jì)算機(jī)，需要一個(gè) 10端口的網(wǎng)橋?qū)⑺鼈冞B接起來，但實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)網(wǎng)橋不太現(xiàn)實(shí)，軟件轉(zhuǎn)發(fā)速度也跟不上。交換機(jī)將上述多端口的網(wǎng)橋硬件整合，以達(dá)到更低的成本和更高的性能。 ? 交換機(jī)內(nèi)有一條很高帶寬的背板總線和內(nèi)部交換矩陣，此背板總線帶寬通常是交換機(jī)每個(gè)端口帶寬的幾十倍。交換機(jī)的所有端口都掛接在這條背板總線交換矩陣上，每個(gè)端口都有自己的固定帶寬，同時(shí)具有兩個(gè)信道，在同一時(shí)刻既可發(fā)送數(shù)據(jù)，又接收其他端口發(fā)送來的數(shù)據(jù)。 ? 與共享帶寬（一個(gè)時(shí)間只能為一對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)服務(wù)）、無目的地進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送（廣播）的集線器不同，交換機(jī)可以在一個(gè)時(shí)間內(nèi)同時(shí)為所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)服務(wù)，并可以有目的地發(fā)送數(shù)據(jù)，所以在帶寬占用、減少阻塞、網(wǎng)絡(luò)安全和全雙工傳輸方面都是集線器不可相比的。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 交換機(jī)的功能 ? 交換機(jī)的每個(gè)端口都具有橋接功能，可以互聯(lián)一個(gè) LAN或一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)。所有端口由專用處理器進(jìn)行控制，并經(jīng)過控制管理總線轉(zhuǎn)發(fā)信息。中高檔交換機(jī)可以用專門的網(wǎng)管軟件進(jìn)行集中管理。 ? 可將每個(gè)端口所互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)工作站分割為獨(dú)立的 LAN（ VLAN）。 ? 每個(gè)端口都與大帶寬的背板連通，從而為每個(gè)端口提供專用的帶寬。 ? 流量控制（網(wǎng)橋無流量控制能力）。 ? 采用專用集成電路（ ASIC）處理器完成高速交換。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 交換機(jī)的分類 ? 交換機(jī)和集線器 ? 不能 “ 以貌取人 ” ? 桌面型交換機(jī)和模塊化交換機(jī) ? 異在 “ 按需定制 ” TPlink TLHP8MU HUB DLink DFE916DX HUB 3Com SuperStack 3 4400 switch 3Com Switchs 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 按網(wǎng)絡(luò)類型分類 ? 有線交換機(jī)和無線交換機(jī) ? 10/100Mbps自適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)交換機(jī) ? 1Gbps(千兆位 )以太網(wǎng)交換機(jī)（模塊化） ? 10Gbps(萬兆位 )以太網(wǎng)交換機(jī)（全光纖接口） ? ATM交換機(jī)（傳輸介質(zhì)一般采用光纖，成本高，通常用作 ADSL和 HFC的骨干節(jié)點(diǎn)，廣泛用于電信、郵政網(wǎng)的主干網(wǎng)段） ? FDDI交換機(jī)（全光纖接口，成本高） 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 Quidway174。 S8500 萬兆核心路由交換機(jī) ? Quidway174。 S8500系列萬兆核心交換機(jī)是由華為3Com公司自主開發(fā)的新一代高性能萬兆核心路由交換機(jī)產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于電子政務(wù)網(wǎng)核心層、校園網(wǎng)及教育城域網(wǎng)核心層、園區(qū)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)核心層以及運(yùn)營(yíng)商 IP城域網(wǎng)核心層、匯聚層。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模分類 ? 企業(yè)級(jí)交換機(jī) 一般采用模塊配置，屬于第三層或第四層千兆位（或以上）交換機(jī)，通常能支持 500個(gè)信息點(diǎn)以上。 ? 部門級(jí)交換機(jī) 一般為千兆位第三層交換機(jī)，固定配置或模塊配置，通常能支持 300～ 500個(gè)信息點(diǎn)。 ? 工作組級(jí)交換機(jī) 一般為固定配置， 10/100Mbps自適應(yīng)，通常支持的信息點(diǎn)少于 100個(gè)。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 按網(wǎng)管功能分類 ? 非網(wǎng)管型交換機(jī) ? 不支持網(wǎng)絡(luò)管理 ? 網(wǎng)管型交換機(jī) ? 可通過網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行管理，包括交換機(jī)各端口的流量控制、 QoS和端口協(xié)議的配置等，以便使所有的網(wǎng)絡(luò)資源盡可能處于最佳狀態(tài) ? 網(wǎng)管型交換機(jī)上都有一個(gè) “ Console” 控制端口 (一般為 RS232串口型 )以便進(jìn)行基本配置，有的還支持基于Web頁(yè)面和 Tel遠(yuǎn)程登錄網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)管理方式 ? 支持 SNMP（簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議），并采用 RMON (Remote Monitoring，遠(yuǎn)程監(jiān)視）技術(shù)跟蹤流量和會(huì)話狀態(tài)（允許用戶查看每個(gè)交換端口上的流量），增強(qiáng)了流量管理、監(jiān)視與分析能力。 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 交換機(jī)的 Console控制端口 ? 可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理的交換機(jī)上一般都有一個(gè)“ Console”端口，它是專門用于對(duì)交換機(jī)進(jìn)行配置和管理的。 ? 通過 Console端口連接并配置交換機(jī)，是配置和管理交換機(jī)必須經(jīng)過的步驟。因?yàn)槠渌绞降呐渲猛枰柚?IP地址、域名或設(shè)備名稱才可以實(shí)現(xiàn)，而新購(gòu)買的交換機(jī)顯然不可能內(nèi)置有這些參數(shù)，所以Console端口是最常用、最基本的交換機(jī)管理和配置端口。 ? 絕大多數(shù)交換機(jī)都采用 RJ－ 45端口，但也有少數(shù)采用 DB－ 9串口端口或DB－ 25串口端口。 DB9串行端口 DB25串行端口 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 按協(xié)議層次分類 ? 第二層交換機(jī)（網(wǎng)橋技術(shù)） 使用可編程的 ASIC（專用集成電路）通過高速背板 /總線（速率可達(dá)每秒幾十 GB）并基于 MAC地址完成不同端口間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，價(jià)格最低，性能亦最低，支持 VLAN，通常為非網(wǎng)管型 ? 第三層交換機(jī)（路由技術(shù)） 使用可編程的 ASIC（專用集成電路）而不是運(yùn)行在處理器之上的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和 IP路由處理，具有線速路由功能，可為每個(gè)端口配置獨(dú)立的 IP地址，可根據(jù) IP地址劃分為小而獨(dú)立的 VLAN—— 既可完成第二層交換機(jī)的端口交換功能，又能完成部分路由器的路由功能 ? 第四層交換機(jī) 能夠基于傳輸層中的 TCP/UDP應(yīng)用端口號(hào)決定傳輸，即根據(jù)端口主機(jī)的應(yīng)用需求來自主確定或動(dòng)態(tài)限制端口的交換過程和數(shù)據(jù)流量，即具有第四層智能應(yīng)用交換需求 莆田學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心 2021年 3月 第七層交換技術(shù) ? 亦稱 “ 第七層認(rèn)知技術(shù) ” ，是目前最新的交換技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)流優(yōu)化和智能負(fù)載均衡。 ? 用戶不僅能驗(yàn)證是否在發(fā)送正確的內(nèi)容，而且還能打開網(wǎng)絡(luò)上傳送的數(shù)據(jù)包（不用考慮 IP地址或端口），并根據(jù)包中的信息做出負(fù)載均衡決定。 ? 如端口 80，除了 WEB傳輸流，還有許多類型的傳輸流（如流媒體數(shù)據(jù)）通過此端口傳輸。第四層