【正文】 收的每個(gè)數(shù)據(jù)幀來學(xué)習(xí)該表。 ? 如果交換機(jī)在 CAM表中查找不到結(jié)果則根據(jù)配置進(jìn)行處理，通常情況下是向所有的端口發(fā)送該數(shù)據(jù)幀，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時(shí)學(xué)習(xí)到一條 CAM表項(xiàng)。如果長(zhǎng)時(shí)間沒有使用該CAM表的轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，則定時(shí)器遞減到零，于是該CAM表項(xiàng)被刪除。因?yàn)楫?dāng)時(shí)集線器已經(jīng)相當(dāng)昂貴了，多數(shù)企業(yè)不可能選擇交換機(jī)作為級(jí)聯(lián)設(shè)備。 級(jí)聯(lián)模式使用以太網(wǎng)端口進(jìn)行層次間互聯(lián)，如 FE（ Fast Ether）端口、 GE（ Gigabyte Ether）端口以及新興的 10GE端口。如果網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)點(diǎn)存在通過廣播式以太網(wǎng)設(shè)備如HUB擴(kuò)展的端口，由于其為直通工作模式，不存在交換，不納入層次結(jié)構(gòu)中，需要注意的是， HUB工作的 CSMA/CD機(jī)制中，因沖突而產(chǎn)生的回送可能導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)性能影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于交換機(jī)級(jí)聯(lián)所產(chǎn)生的影響。堆疊技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是提供簡(jiǎn)化的本地管理，將一組交換機(jī)作為一個(gè)對(duì)象來管理。 ? 交換式的以太網(wǎng)，各個(gè)端口獨(dú)享帶寬 圖 基本的交換模塊 圖 LAN 交換器的邏輯模塊 圖 LAN 交換器的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯 LAN 交換機(jī)的特點(diǎn) ? 基于透明的能力從而增加網(wǎng)絡(luò)通信的容量 ? 毋需對(duì)端系統(tǒng)作任何配置 ? 基于 橋的技術(shù)，必須遵守一定的拓?fù)湟?guī)則 兩種交換方式 ? 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式： 交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)分組至目的段以前 ，接收并緩存整個(gè)分組 。 它在輸入端口檢測(cè)到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí) ， 檢查該包的包頭 ，獲取包的目的地址 ， 啟動(dòng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口 ， 在輸入與輸出交叉處接通 ， 把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口 ， 實(shí)現(xiàn)交換功能 。這種交換機(jī)被稱為自適應(yīng)交換機(jī)。 三層交換技術(shù)的出現(xiàn) ， 解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分之后 ，網(wǎng)段中子網(wǎng)必須依賴路由器進(jìn)行管理的局面 ， 解決了傳統(tǒng)路由器低速 、 復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題 。 三層交換原理 一個(gè)具有三層交換功能的設(shè)備，是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī)，但它是二者的有機(jī)結(jié)合，并不是簡(jiǎn)單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上。當(dāng)發(fā)送站 A 對(duì)“缺省網(wǎng)關(guān)”的 IP 地址廣播出一個(gè) ARP 請(qǐng)求時(shí)，如果三層交換模塊在以前的通信過程中已經(jīng)知道 B 站的 MAC 地址，則向發(fā)送站 A 回復(fù) B 的 MAC 地址。 三層交換機(jī)種類 三層交換機(jī)可以根據(jù)其處理數(shù)據(jù)的不同而分為純硬件和純軟件兩大類。 純硬件三層交換機(jī)原理 當(dāng)數(shù)據(jù)由端口接口芯片接收進(jìn)來以后，首先在二層交換芯片中查找相應(yīng)的目的 MAC 地址，如果查到，就進(jìn)行二層轉(zhuǎn)發(fā)，否則將數(shù)據(jù)送至三層引擎。如圖所示。 市場(chǎng)產(chǎn)品選型 在市場(chǎng)上的主流接入第三層交換機(jī)，主要有 Cisco的Catalyst 2948GL Extreme的 Summit24和AlliedTelesyn的 Rapier24等，這幾款三層交換機(jī)產(chǎn)品各具特色，涵蓋了三層交換機(jī)大部分應(yīng)用特性。 (2) 路由處理 路由處理主要包括在第 3層交換機(jī)內(nèi)部通過路由協(xié)議創(chuàng)建和維護(hù)路由表。對(duì)于那些更需要速度而不是可管理性和安全性的網(wǎng)絡(luò)來說 3 層交換機(jī)是最理想的選擇，反之路由器是最佳選擇。 局域網(wǎng)（ LAN）的特征是所有節(jié)點(diǎn)都能互相直接通信，而不必通過某種第三層或更高層的設(shè)備（例如路由器）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 虛擬局域網(wǎng) 簡(jiǎn)稱 VLAN，跨接不同物理 LAN網(wǎng)段的節(jié)點(diǎn)連接成邏輯 LAN網(wǎng)段，處于不同物理網(wǎng)段的用戶通過軟件設(shè)置處于同一局域網(wǎng)中，形成邏輯的工作組。 這些網(wǎng)段具有某些共同的需求。 通過劃分用戶群，控制廣播范圍等方式， VLAN 技術(shù)能夠從根本上解決網(wǎng)絡(luò)效率與安全性等問題。靜態(tài) VLAN由交換機(jī)本身的特征信息定義，通常包括插槽、端口或端口組等。若上圖中 100M交換機(jī)的上行端口為 A，則在該交換機(jī)中的配置如下（假定為 cisco交換機(jī)）： set trunk A set vlan 1 1,3,6,7 set vlan 3 4 set vlan 4 2,5,8 允許跨越多個(gè)交換機(jī)的多個(gè)不同端口劃分 VLAN,不同交換機(jī)上的若干個(gè)端口可組成同一個(gè)虛擬網(wǎng)。 基于端口的 VLAN 主機(jī) A 主機(jī) B 主機(jī) C 主機(jī) D 以太網(wǎng)交換機(jī) VLAN 表 端口 所屬 VLAN Port 1 VLAN 5 Port 2 VLAN 10 …… …… Port 7 VLAN 5 …… …… Port 10 VLAN 10 Port 1 Port 2 Port 7 Port 10 根據(jù) MAC地址劃分 VLAN（幀交換 ) 交換機(jī)根據(jù)節(jié)點(diǎn)的 MAC地址，決定將其放置于哪個(gè) VLAN中。 基于 MAC 地址 的 VLAN VLAN 表 MAC 地址 所屬 VLAN MAC A MAC B MAC C MAC D VLAN 10 VLAN 5 VLAN 10 VLAN 5 主機(jī) A 主機(jī) B 主機(jī) C 主機(jī) D 以太網(wǎng)交換機(jī) MAC A MAC B MAC C MAC D 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層定義劃分 VLAN 交換機(jī)還可以根據(jù)使用的協(xié)議 (如果網(wǎng)絡(luò)中存在多協(xié)議的話 )或網(wǎng)絡(luò)層地址 (如 TCP/IP中的子網(wǎng)段地址 )來確定網(wǎng)絡(luò)成員 (VLAN)的劃分。 VLAN 內(nèi)的所有成員是獨(dú)立于物理位置的、相同邏輯廣播域的組成員。 VLAN 需要使用三層交換機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。 User Priority：定義用戶優(yōu)先級(jí)，包括 8個(gè)（ 2^3）優(yōu)先級(jí)別。 VID： VLAN ID 是對(duì) VLAN 的識(shí)別字段，在標(biāo)準(zhǔn) 中常被使用。 4095（ FFF）作為預(yù)留值，所以 VLAN 配置的最大可能值為4094。主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有：網(wǎng)絡(luò)適配器、交換器 (Switch)、路由器 (Router)。 稍大規(guī)模企業(yè)可使用主交換機(jī) (帶路由功能 ) 形成園區(qū)網(wǎng)； 對(duì)信道而言，頻帶就是允許傳送的信號(hào)最。 什么是核心層 ? 匯聚層 ? 接入層 ? 通常將網(wǎng)絡(luò)中直接面向用戶連接或訪問網(wǎng)絡(luò)的部分稱為接入層，將位于接入層和核心層之間的部分稱為分布層或匯聚層，接入層目的是允許終端用戶連接到網(wǎng)絡(luò)，因此接入層交換機(jī)具有低成本和高端口密度特性；匯聚交換層是多臺(tái)接入層交換機(jī)的匯聚點(diǎn)，它必須能夠處理來自接入層設(shè)備的所有通信量，并提供到核心層的上行鏈路，因此匯聚層交換機(jī)與接入層交換機(jī)比較，需要更高的性能，更少的接口和更高的交換速率。 小規(guī)模企業(yè) (十幾臺(tái)計(jì)算機(jī)，傳輸文本和數(shù)據(jù)信息 )可直接使用交換機(jī)連接，形成局域網(wǎng)； 其中，主干網(wǎng)輻射到各個(gè)部門，分支網(wǎng)連接部門內(nèi)的各臺(tái)計(jì)算機(jī)。支持 4096（ 2^12） VLAN 的識(shí)別。 CFI：以太網(wǎng)交換機(jī)中，規(guī)范格式指示器總被設(shè)置為 0。當(dāng)幀中的 EtherType 也為 8100時(shí)，該幀傳送標(biāo)簽 IEEE 。 VLAN 成員之間不需要路由。 缺 點(diǎn)： 基于網(wǎng)絡(luò)層的虛擬網(wǎng)需要分析各種協(xié)議的地址格式并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，影響交換機(jī)的速度。該 VLAN的劃分方法獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)的高層協(xié)議（如 TCP/IP、 IP、 IPX 等 )。 （ 2）跨交換機(jī)的虛網(wǎng)交互通過路由器或帶三層交換的交換機(jī)進(jìn)行。下面我們介紹三種常用的劃分 VLAN（配置交換） MAC地址劃分 VLAN（幀交換） VLAN VLAN1 ： 7 端口 VLAN3 ： 4 端口 VLAN4 ： 8 端口 根據(jù)端口劃分 VLAN（配置交換） 利用交換機(jī)的端口劃分 VLAN成員，在一個(gè)交換機(jī)上進(jìn)行虛網(wǎng)劃分。 VLAN簡(jiǎn)介 源 目的主機(jī) 應(yīng)用 單播 單一主機(jī) 單一主機(jī) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信 廣播 單一主機(jī) LAN上所有主機(jī) ARPamp。 虛擬局域網(wǎng)其實(shí)是局域網(wǎng)給用戶提供的一種服務(wù)，而并不是一種新型局域網(wǎng)。 Vlan劃分示意圖 Vlan1：財(cái)務(wù)用戶 Vlan2 ：管理用戶 Vlan3 ：市場(chǎng)用戶 虛擬局域網(wǎng)的概念： 虛擬網(wǎng)絡(luò)就是指在邏輯上可以通過網(wǎng)絡(luò)管理來劃分邏輯工作組的物理網(wǎng)絡(luò)。 傳統(tǒng)的局域網(wǎng)以物理網(wǎng)段為基本網(wǎng)絡(luò)用戶單位，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（ HUB、中繼器、網(wǎng)橋或交換機(jī)）上，那么，它就與其他接在同一設(shè)備上的節(jié)點(diǎn)屬于同一個(gè)局域網(wǎng)，可以互發(fā)廣播報(bào)文。 圖 路由器轉(zhuǎn)發(fā)邏輯 圖 嵌入路由器功能的 LAN 交換器 圖 混合交換器的操作 以太網(wǎng)交換機(jī)配置方式 (I) 通過 Console配置 程序 附件 通訊 超級(jí)終端 以太網(wǎng)交換機(jī)配置方式 (II) 通過 TELNET配置 以太網(wǎng)交換機(jī)配置視圖 ?用戶視圖 ?系統(tǒng)視圖 ?以太網(wǎng)端口視圖 ?VLAN 視圖 ?VLAN 接口視圖 ?…… 虛擬局域網(wǎng)（ VLAN） 交換技術(shù)的廣泛應(yīng)用帶來了虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，但值得注意的是， VLAN交換機(jī)并不完全等價(jià)于傳統(tǒng)的交換機(jī)。 (4) 特殊服務(wù) 提供的特殊服務(wù)主要包括流量?jī)?yōu)化以及封裝和拆分幀和分組等。此外，國(guó)產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)廠商神州數(shù)碼網(wǎng)絡(luò)、 TCL網(wǎng)絡(luò)、上海廣電應(yīng)確信、紫光網(wǎng)聯(lián)、首信等都已推出了三層交換機(jī)產(chǎn)品。 CPU查找相應(yīng)的路由表信息，與數(shù)據(jù)的目的 IP 地址相比對(duì)，然后發(fā)送 ARP 數(shù)據(jù)包到目的主機(jī)得到該主機(jī)的 MAC 地址，將 MAC 地址發(fā)到二層芯片，由二層芯片轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。 （ 2）基于軟件的三層交換機(jī)技術(shù)較簡(jiǎn)單，但速度較慢，不適合作為主干。其原理是，采用 ASIC（專用集成電路）芯片，采用硬件的方式進(jìn)行路由表的查找和刷新。 從這以后，當(dāng) A 向 B 發(fā)送的數(shù)據(jù)包便全部交給二層交換處理，信息得以高速交換。若目的站 B 與發(fā)送站 A 在同一子網(wǎng)內(nèi)，則進(jìn)行二層的轉(zhuǎn)發(fā)。 路由器 /三層交換機(jī)（具有路由功能的交換），工作在網(wǎng)絡(luò)層，類似于以太網(wǎng)交換機(jī)，只是交換的對(duì)象是分組，而不是幀。 第 3 層交換器 三層交換機(jī)就是具有部分路由器功能的交換機(jī) ， 三層交換機(jī)的最重要作用是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換 ，所具有的路由功能也是為這目的服務(wù)的 ， 能夠做到一次路由 ， 多次轉(zhuǎn)發(fā) 。 圖 穿通方式轉(zhuǎn)發(fā)邏輯 ? 一些交換機(jī)可以同時(shí)使用上述兩種技術(shù)。 因此 ， 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的數(shù)據(jù)處理時(shí)延大 ， 這是它的不足 ， 但是它可以對(duì)進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè) ， 尤其重要的是它可以支持不同速度的輸入輸出端口間的轉(zhuǎn)換 ， 保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作 。 ? 轉(zhuǎn)發(fā)邏輯描述了用于交換技術(shù)的規(guī)則 ， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)單元的轉(zhuǎn)發(fā) 。各個(gè)廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它通過使用統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一管理，如拓?fù)涔芾砗凸收瞎芾淼取，F(xiàn)在的級(jí)聯(lián)模式綜合考慮到不同交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)性能和端口屬性，通過一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以方便地實(shí)現(xiàn)多用戶接入。從根本上來講，交換機(jī)之間的連接不外乎兩種方式，一是堆疊，一是級(jí)聯(lián)。 學(xué)習(xí)過程持續(xù)一段時(shí)間之后，交換機(jī)基本上把所有端口跟相應(yīng)端口下終端設(shè)備的 MAC地址都學(xué)習(xí)到了，于是進(jìn)入穩(wěn)定的轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，這時(shí)候?qū)τ诮邮盏降臄?shù)據(jù)幀總能在 CAM表中查找到一個(gè)結(jié)果，于是數(shù)據(jù)幀的發(fā)送是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，達(dá)到了理想的境界。下面我們分析一下交換機(jī)是怎么獲得這個(gè)CAM表的。 2．以太網(wǎng)交換機(jī)工作過程 CAM表可以通過兩種途徑生成。 ? 一個(gè)或一組端口號(hào)。比如接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀以后，交換機(jī)會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)幀頭中的目的 MAC 地址發(fā)送到適當(dāng)?shù)亩丝冢? HUB 則不然，它把接收到的數(shù)據(jù)幀向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)。比如，我們?yōu)槊總€(gè)接口設(shè)計(jì)不止一個(gè)發(fā)送隊(duì)列，假設(shè)設(shè)置 3個(gè)，則可以對(duì)這 3個(gè)隊(duì)列進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分，分成低、中、高 3個(gè)優(yōu)先級(jí)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級(jí)字段，把數(shù)據(jù)幀放到相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中。 以太網(wǎng)交換機(jī)使用一條高速背板總線把各個(gè)端口連接起來。 Hub 同軸電纜 ? 共享式以太網(wǎng)中，所有的終端主機(jī)都處于同一個(gè)沖突域中，局域網(wǎng)中的所有接入終端共享總線的帶寬。 (6) 交換機(jī)與路由器的區(qū)別 性能、吞吐能力：交換機(jī)比網(wǎng)橋和路由器高得多； 原因：交換機(jī)只要識(shí)別信息幀的源地址和目的地址即可，并不對(duì)幀進(jìn)行拆開、檢查協(xié)議等，時(shí)延比路由器小。 (2) 交換式局域網(wǎng)是高度可擴(kuò)充的，其帶寬隨著用戶數(shù)的增加而擴(kuò)張。并將發(fā)出的幀的源地址的最高位置 1； 例：圖中 A到 D的路由為：（ L1， B1， L2， B2， L3） 每個(gè) LAN有一個(gè) 12位的編號(hào)，每個(gè)網(wǎng)橋有一個(gè) 4位的編號(hào)； 其缺點(diǎn)是測(cè)試幀的發(fā)送增加了網(wǎng)絡(luò)的信息流量，可能形成“廣播風(fēng)暴”，甚至可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。剩下的網(wǎng)橋留作備用。 由于透明