【正文】 時(shí)工作在第一層 (物理層 )和第二層 (數(shù)據(jù)鏈路層 )，而交換機(jī)至少是工作在第二層，更高級的交換機(jī)可以工作在第三層 (網(wǎng)絡(luò)層 )和第四層 (傳輸層 )。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 (3) 帶寬占用方式不同。 而交換機(jī)則不一樣 ， 它是采用全雙工方式來傳輸數(shù)據(jù)的 ， 因此在同一時(shí)刻可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送 ， 這不但令數(shù)據(jù)的傳輸速度大大加快 ， 而且在整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量方面交換機(jī)比集線器至少要快一倍以上 ， 因?yàn)樗梢允菇邮蘸桶l(fā)送同時(shí)進(jìn)行 。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 交換轉(zhuǎn)發(fā)方式 1. 交換轉(zhuǎn)發(fā)方式 LAN交換模式?jīng)Q定了當(dāng)交換機(jī)端口接收到一個(gè)幀時(shí)將如何處理這個(gè)幀。在這種方式下， LAN交換機(jī)將接收整個(gè)幀并復(fù)制到它的緩沖器中，同時(shí)進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC)。在這種方式下， LAN交換機(jī)僅將幀的目的地址 (前綴之后的 6個(gè)字節(jié) )拷貝到它的緩沖器中。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3) 不分段方式 (改進(jìn)的直通模式 ) 不分段方式是直通模式的一種改進(jìn)形式。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2. 生成樹協(xié)議 目前的網(wǎng)橋除支持存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式外 ， 有些網(wǎng)橋也支持直通模式 。 在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上為了提高系統(tǒng)容錯(cuò)能力，在兩個(gè)局域網(wǎng)互聯(lián)時(shí)往往采用兩個(gè)以上的網(wǎng)橋冗余路徑。 為了建造生成樹 ， 首先必須選出一個(gè)網(wǎng)橋作為生成樹的根 。 可以讓交換機(jī)之間和交換機(jī)與服務(wù)器之間的鏈路帶寬有非常好的伸縮性 ， 如可以把 2個(gè) 、 3個(gè) 、 4個(gè)千兆的鏈路綁定在一起 ， 使鏈路的帶寬成倍增長 。 生成樹協(xié)議和鏈路聚合都可以保證一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的冗余性 。下面主要對前6類交換機(jī)予以介紹，令牌環(huán)交換機(jī)由于應(yīng)用較少，此處略去不講。以太網(wǎng)包括 RJ4 BNC和 AUI三種網(wǎng)絡(luò)接口，它們所用的傳輸介質(zhì)分別為雙絞線、細(xì)同軸電纜和粗同軸電纜。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2. 快速以太網(wǎng)交換機(jī) 快速以太網(wǎng)交換機(jī)是用于 100 Mb/s快速以太網(wǎng)當(dāng)中的。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3. 千兆以太網(wǎng)交換機(jī) 千兆以太網(wǎng)交換機(jī)是用于目前較新的一種網(wǎng)絡(luò) —— 千兆以太網(wǎng)當(dāng)中的，也有人把這種網(wǎng)絡(luò)稱之為“吉位 (GB)以太網(wǎng)”，那是因?yàn)樗膸捒梢赃_(dá)到 1000 Mb/s。同樣這種交換機(jī)也稱之為“ 10G以太網(wǎng)交換機(jī)”，道理同上。 ADSL寬帶接入方式中如果采用 PPPoA協(xié)議的話，在局端 (NSP端 )就需要配置 ATM交換機(jī)。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 6. FDDI交換機(jī) FDDI技術(shù)是在快速以太網(wǎng)技術(shù)還沒有開發(fā)出來之前開發(fā)的 ， 它主要是為了解決當(dāng)時(shí) 10?Mb/s以太網(wǎng)和 16 Mb/s令牌網(wǎng)速度的局限 ， 因?yàn)樗膫鬏斔俣瓤蛇_(dá)到 100 Mb/s， 這比當(dāng)時(shí)的 10 Mb/s和 16 Mb/s這兩個(gè)速度高出許多 ， 所以在當(dāng)時(shí)還是有一定市場的 。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 交換機(jī)的選擇 1. 價(jià)格 價(jià)格無疑是廣大用戶在選購交換機(jī)時(shí)考慮最多的問題 。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2. 品牌 在國內(nèi)市場上，低端交換機(jī)產(chǎn)品涵蓋了從 3Com等國外網(wǎng)絡(luò)巨頭到 DLink、 TPLink、頂星等眾多國內(nèi)品牌。通常端口數(shù)量越多，交換機(jī)價(jià)格越高。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2) 傳輸速率 在交換機(jī)速率方面，在家庭或小型辦公網(wǎng)絡(luò)中，使用 100 Mb/s的傳輸速率即可，這樣的速率一般都可以滿足家庭用戶的需要。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3) 傳輸介質(zhì) 低端交換機(jī)，比如 10/100 Mb/s自適應(yīng)交換機(jī)一般采用100BaseTX 5類 UTP(非屏蔽雙絞線 )作為傳輸介質(zhì)，支持 100 Mb/s最大傳輸速率，支持最大 100?m的傳輸距離。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 5) 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 交換機(jī)遵循的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)一般應(yīng)該包括 IEEE 10BaseT以太網(wǎng)、 IEEE 100BaseTX快速以太網(wǎng)以及 IEEE 、 IEEE VLAN標(biāo)準(zhǔn)、 IEEE 級控制、 IEEE 。存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域使用最為廣泛的技術(shù)之一，如今大部分的交換機(jī)產(chǎn)品都支持該技術(shù)。背板帶寬越寬越好。通常，交換機(jī)支持的網(wǎng)絡(luò)管理功能越多，價(jià)格也相對越高。 MAC地址容量是指交換機(jī)的 MAC地址表中最多可以存儲的 MAC地址數(shù)量 ， 低端交換機(jī)一般在 2023左右 。 VLAN在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了 VLAN頭，用 VLAN ID把用戶劃分為更小的工作組，限制不同工作組間的用戶互訪。每一個(gè) VLAN均可看成是一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，發(fā)往另一 VLAN的數(shù)據(jù)包必須由路由器或網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)，如圖 示。借助 VLAN技術(shù)，能將不同地點(diǎn)、不同網(wǎng)絡(luò)、不同用戶組合在一起，形成一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，就像使用本地 LAN一樣方便、靈活、有效。使用 VLAN，可以將某個(gè)交換端口或用戶賦予某一個(gè)特定的 VLAN組，該 VLAN組可以在一個(gè)交換網(wǎng)中跨接多個(gè)交換機(jī)，在一個(gè) VLAN中的廣播不會送到 VLAN之外。因?yàn)橐粋€(gè) VLAN就是一個(gè)單獨(dú)的廣播域， VLAN之間相互隔離，這大大提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率，確保了網(wǎng)絡(luò)的安全保密性。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3. VLAN的劃分 創(chuàng)建 VLAN是通過第二層交換機(jī)劃分廣播域?qū)崿F(xiàn)的 ， 管理員須將交換機(jī)端口分配給 VLAN的方式有兩種：由管理員手動分配端口劃分的 VLAN稱為靜態(tài) VLAN(Static VLAN)；使用智能管理軟件動態(tài)劃分 V L A N 的 稱 為 動 態(tài)VLAN(Dynamic VLAN)。 這種方法也有其缺陷：管理員必須手工輸入每條將端口映射到對應(yīng) VLAN的命令 ， 比較 費(fèi)時(shí) 。有關(guān) VLAN的初始數(shù)據(jù)必須事先輸入到數(shù)據(jù)庫中， VMPS數(shù)據(jù)庫把 MAC地址映射到VLAN上。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 4. VLAN的實(shí)現(xiàn) 在交換機(jī)上 ， VLAN的實(shí)現(xiàn)方法可以大致劃分為 6類 。 這種劃分方法的優(yōu)點(diǎn)是定義 VLAN成員時(shí)非常簡單，只要將所有的端口都定義為相應(yīng)的 VLAN組即可。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2) 基于 MAC地址劃分 VLAN 這種劃分 VLAN實(shí)現(xiàn)的機(jī)制就是每一塊網(wǎng)卡都對應(yīng)惟一的MAC地址，方法是對每個(gè) MAC地址的主機(jī)都配置它屬于哪個(gè)組， VLAN交換機(jī)跟蹤屬于 VLAN MAC的地址。 這種劃分方法通常適用于小型局域網(wǎng) 。 這對于希望針對具體應(yīng)用和服務(wù)來組織用戶的網(wǎng)絡(luò)管理員來說是非常有吸引力的 。這種劃分方法的缺點(diǎn)是效率低，因?yàn)闄z查每一個(gè)數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時(shí)間的。網(wǎng)絡(luò)管理人員可根據(jù)自己的管理模式和本單位的需求來決定選擇哪種類型的 VLAN。 1) 交換環(huán)境中的兩種連接類型 當(dāng)幀在網(wǎng)絡(luò)中被交換時(shí) ， 交換機(jī)根據(jù)類型對其跟蹤 ， 根據(jù)硬件地址判斷如何對它們進(jìn)行操作 。交換機(jī)把幀發(fā)送到訪問連接設(shè)備之前，應(yīng)移去所有的VLAN信息。 中繼連接必須使用 100 Mb/s以上的端口來進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)連接 ， 1次最多可以攜帶 1005個(gè) VLAN信息 。VLAN1默認(rèn)作為管理 VLAN。 ISL路由可以使用在交換機(jī)的端口、路由器的端口和服務(wù)器網(wǎng)卡等中。 幀的鑒別方法 (Frame Tagging)：當(dāng)幀到達(dá)每個(gè)交換機(jī)時(shí)，首先檢查其 VLAN ID，然后決定如何對幀進(jìn)行處理。在支持 ISL的接口上可以傳送來自不同 VLAN的數(shù)據(jù)。在管理域內(nèi)， VTP自動發(fā)布配置信息，其范圍包括所有的中繼連接，如交換互連 (ISL)、 ATM LAN(LANE)。 VTP的主要目的是在一個(gè)交換性的環(huán)境中管理所有配置好的 VLAN，使所有的VLAN保持一致性。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3) 交換機(jī)間鏈路 (ISL)協(xié)議 ISL協(xié)議用于實(shí)現(xiàn)交換機(jī)間的 VLAN中繼。 在 Cisco和非 Cisco設(shè)備之間 ， 不能使用 ISL， 必須使用 。 附加 VLAN信息的方法最具代表性的有 ISL(InterSwitch Link)和 IEEE ， 其主要目的是提供 VLAN間的通信 。 使用中繼連接在多個(gè) VLAN中傳輸 ， 比使用路由器連接減少延時(shí) 。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 (2) 中繼連接 。 (1) 訪問連接。但是需要提供用戶密碼，在得到 VLAN管理的認(rèn)證后才可以加入一個(gè) VLAN。這種劃分方法將 VLAN擴(kuò)大到了廣域網(wǎng)，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過路由器進(jìn)行擴(kuò)展，主要適合于不在同一地理范圍的局域網(wǎng)用戶組成一個(gè) VLAN，不適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。 這種劃分方法的優(yōu)點(diǎn)是用戶的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的 VLAN，而且可以根據(jù)協(xié)議類型來劃分 VLAN。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3) 基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議劃分 VLAN VLAN按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來劃分 ， 可分為 IP、 IPX、 DEC、AppleTalk、 Banyan等 VLAN網(wǎng)絡(luò) 。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 這種 VLAN劃分方法的最大優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)用戶物理位置改變 ，即從一個(gè)交換機(jī)換到其他交換機(jī)時(shí) ， VLAN不用重新配置 。目前，絕大多數(shù) VLAN協(xié)議的交換機(jī)都提供這種 VLAN配置方法。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 不同部門需要互訪時(shí) ， 可通過路由器轉(zhuǎn)發(fā) ， 并配合基于MAC地址的端口過濾 。這種方法使管理員管理和配置更為方便?？梢允褂弥悄芄芾碥浖?MAC地址、協(xié)議甚至應(yīng)用程序動態(tài)創(chuàng)建VLAN。 管理員通過命令行接口 (CLI)配置交換機(jī) ， 將一個(gè) VLAN的組合分配給交換機(jī)端口 ，交換機(jī)端口將維持這種組合直到管理員改變端口分配 。一個(gè)有效和容易實(shí)現(xiàn)的方法是將網(wǎng)絡(luò)分段成幾個(gè)不同的廣播組，網(wǎng)絡(luò)管理員限制了 VLAN中用戶的數(shù)量，禁止未經(jīng)允許而訪問 VLAN中的應(yīng)用。這樣可以減少廣播，釋放帶寬，緩解廣播風(fēng)暴(Broadcast Storm)。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 (2) 控制了網(wǎng)絡(luò)上的廣播。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 圖 VLAN是邏輯定義的網(wǎng)絡(luò) 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 2. VLAN的優(yōu)越性 VLAN技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 。任何交換口都可以屬于某一 VLAN， IP包、廣播包及組播包均可以發(fā)送或廣播給在此 VLAN內(nèi)的最終用戶。 除了以上要注意的交換機(jī)性能指標(biāo)外，我們在選購交換機(jī)的時(shí)候還要注意產(chǎn)品是否支持 VLAN、 QoS/CoS以及支持的模塊化插槽數(shù)等。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 9) ?MAC地址容量 交換機(jī)是一種基于 MAC(網(wǎng)卡的惟一硬件地址 )識別 ， 能夠完成數(shù)據(jù)包交換功能的設(shè)備 。一般 5口和 8口交換機(jī)的背板帶寬在 1～ Gb/s之間。低端交換機(jī)一般只支持一種交換方式，即存儲轉(zhuǎn)發(fā)或直通轉(zhuǎn)發(fā)。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 6) 交換方式 目前交換機(jī)采用的交換方式主要有存儲轉(zhuǎn)發(fā)和直通轉(zhuǎn)發(fā)兩種。如果是千兆交換機(jī)，一般采用的傳輸介質(zhì)為 1000BaseTX超 5類 UTP或光纖。雖然千兆網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)快速發(fā)展，但是對于普通家庭或小型辦公用戶來說并不實(shí)用。交換機(jī)的端口類型一般都是RJ45交換端口，一般還提供一個(gè) UPLink(級聯(lián) )端口，用于實(shí)現(xiàn)交換設(shè)備的級聯(lián)。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 3. 外形 交換機(jī)的外殼一般采用塑殼或鐵殼包裝，價(jià)格差別不大；外形通常采用小巧、迷你型，大家可以根據(jù)自己的喜好來選擇。 比如 5口的 10/100 Mb/s自適應(yīng)交換機(jī)價(jià)格大致在 100～ 200元之間 (國外的產(chǎn)品除外 )， 與8口同類交換機(jī)價(jià)格相差無幾 。 正因如此 ，F(xiàn)DDI設(shè)備 ， 如 FDDI交換機(jī)也就比較少見了 。 ATM交換機(jī)的傳輸介質(zhì)一般采用光纖，接口類型一般有兩種：以太網(wǎng) RJ45接口和光纖接口，這兩種接口適合與不同類型的網(wǎng)絡(luò)互連。 第 7章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 5. ATM交換機(jī) ATM交換機(jī)是用于 ATM網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)產(chǎn)品。如圖。要注意的是，一講到快速以太網(wǎng)不要以為就全都是純正 100 Mb/s帶寬的端口，事實(shí)上目前基本上還是10/100 Mb/s自適應(yīng)型的為主。當(dāng)然現(xiàn)在的交換機(jī)通常不可能全是 BNC或 AUI接口的，因?yàn)槟壳安捎猛S電纜作為傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)很少見了，而一般是在 RJ45接口的基礎(chǔ)上為了兼顧同軸電纜介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)連接，也會配上 BNC或 AUI接口。 下面我們還要講到的 “ 快速以太網(wǎng)交換機(jī) ” 、 “ 千兆以太網(wǎng)交換機(jī) ” 和 “ 10千兆以太網(wǎng)交換機(jī) ” 其實(shí)也是以太網(wǎng)交換機(jī) ， 只不過它們所采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)或者傳輸介質(zhì)不一樣 ， 當(dāng)然其接口形式也可能不一樣 。 一旦出現(xiàn)故障 ， 即可啟用備份 鏈路 。 在這些千兆以太網(wǎng)交換機(jī)中 ， 最多可以支持 4組鏈路聚合 ， 每組中最大 4個(gè)端口 。當(dāng)生成樹建立之后，此算法還要繼續(xù)工作，以便自動地檢查拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化并更新生成樹。 第 7章