【正文】 PCA的幀從所有其他端口發(fā)送出去（除了接收到幀的端口 E1/0/1） PCA PCB PCC PCD MAC地址表學(xué)習(xí)過程（ 2） E1/0/1 E1/0/2 E1/0/3 E1/0/4 MAC Address Table MAC Address Port MAC_A E1/0/1 MAC_B E1/0/2 MAC_C E1/0/3 MAC_D E1/0/4 ? PCB、 PCC、 PCD發(fā)出數(shù)據(jù)幀 ? 交換機(jī)把接收到的幀中的源地址與相應(yīng)的端口關(guān)聯(lián)起來 PCA PCB PCC PCD 單播幀的轉(zhuǎn)發(fā) E1/0/1 E1/0/2 E1/0/3 E1/0/4 MAC Address Table MAC Address Port MAC_A E1/0/1 MAC_B E1/0/2 MAC_C E1/0/3 MAC_D E1/0/4 ? PCA發(fā)出目的到 PCD的單播數(shù)據(jù)幀 ? 交換機(jī)根據(jù)幀中的目的地址，從相應(yīng)的端口 E1/0/4發(fā)送出去 ? 交換機(jī)不在其他端口上轉(zhuǎn)發(fā)此單播數(shù)據(jù)幀 PCA PCB PCC PCD 廣播、組播和未知單播幀的轉(zhuǎn)發(fā) E1/0/1 E1/0/2 E1/0/3 E1/0/4 ? 交換機(jī)會(huì)把廣播、組播和未知單播幀從所有其他端口發(fā)送出去（除了接收到幀的端口） MAC Address Table MAC Address Port MAC_A E1/0/1 MAC_B E1/0/2 MAC_C E1/0/3 MAC_D E1/0/4 PCA PCB PCC PCD 開始的時(shí)候交換機(jī)的 CAM表是空的，當(dāng)交換機(jī)接收到第一個(gè)數(shù)據(jù)幀的時(shí)候查找 CAM表失敗，于是向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)幀，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀的同時(shí)交換機(jī)把接收到的數(shù)據(jù)幀的源 MAC地址和發(fā)送端口進(jìn)行關(guān)聯(lián)形成一項(xiàng)記錄，填寫到 CAM表中，這個(gè)過程就是學(xué)習(xí)的過程。 交換機(jī)還為每個(gè) CAM表項(xiàng)提供了一個(gè)定時(shí)器，該定時(shí)器從一個(gè)初始值開始遞減，每當(dāng)使用了一次該表項(xiàng)接收到了一個(gè)數(shù)據(jù)幀（查找 CAM表后用該項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)），定時(shí)器被重新設(shè)置。 當(dāng)單一交換機(jī)所能夠提供的端口數(shù)量不足以滿足網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的需求時(shí)，必須要有兩個(gè)以上的交換機(jī)提供相應(yīng)數(shù)量的端口，這也就要涉及到交換機(jī)之間連接的問題。 （ 1）級(jí)聯(lián)模式 級(jí)聯(lián)模式是最常規(guī)、最直接的一種擴(kuò)展方式，一些構(gòu)建較早的網(wǎng)絡(luò)都使用了集線器（ HUB）作為級(jí)聯(lián)的設(shè)備。在這種方式下，接入能力是得到了很大的提高，但是由于一些干擾和人為因素，使得整體性能十分低下，只單純地滿足了多端口的需要，根本無暇考慮轉(zhuǎn)發(fā)交換功能。 級(jí)聯(lián)模式是組建大型 LAN最理想的方式，可以綜合利用各種拓?fù)湓O(shè)計(jì)技術(shù)和冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)層次化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如通過雙歸等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)冗余，通過Link Aggregation技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余和 Up Link的帶寬擴(kuò)展，這些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，廣泛使用在各種局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中。 級(jí)聯(lián)模式是以太網(wǎng)擴(kuò)展端口應(yīng)用中的主流技術(shù)。在級(jí)聯(lián)模式下，為了保證網(wǎng)絡(luò)的效率，一般建議層數(shù)不要超過 3層。 通過級(jí)聯(lián)端口進(jìn)行級(jí)聯(lián) 通過普通端口所進(jìn)行的級(jí)聯(lián) （ 2）堆疊技術(shù)擴(kuò)展 堆疊技術(shù)是目前在以太網(wǎng)交換機(jī)上擴(kuò)展端口使用較多的另一類技術(shù)，是一種非標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和矩陣模式。 堆棧連接 圖 訪問端口和網(wǎng)絡(luò)上連端口的關(guān)系 交換式局域網(wǎng)的基本模塊 ? 由輸入輸出接口以及具有交換分組或信元等數(shù)據(jù)單元能力的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯組成的網(wǎng)絡(luò) 。 輸入輸出端口是物理的和邏輯的接口 ， 用來連接到需要交換數(shù)據(jù)單元的通信網(wǎng)絡(luò) 。 它把輸入端口的數(shù)據(jù)包先存儲(chǔ)起來 ，然后進(jìn)行 CRC 檢查 ， 在對(duì)錯(cuò)誤包處理后才取出數(shù)據(jù)包的目的地址 ， 通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包 。 圖 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)邏輯 ? 直接交換 （ 穿通 ） 方式： 各端口間是縱橫交叉的線路矩陣形式 。 由于不需要存儲(chǔ) ， 延遲 (LATENCY)非常小 、 交換非?？?， 這是它的優(yōu)點(diǎn)；它的缺點(diǎn)是：因?yàn)閿?shù)據(jù)包的內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機(jī)保存下來 ， 所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤 ， 不能提供錯(cuò)誤檢測(cè)能力 ， 由于沒有緩存 ， 不能將具有不同速率的輸入 /輸出端口直接接通 ， 而且 ，當(dāng)以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口增加時(shí) ， 交換矩陣變的越來越復(fù)雜 ，實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)困難 。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)誤碼率較低時(shí)采用直通技術(shù)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)誤碼率較高時(shí)則采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。 有關(guān)交換機(jī)知識(shí)的總結(jié) 交換機(jī)的特點(diǎn)： ?支持少量的存儲(chǔ)能力 (緩沖） ?少量的地址表（提高查表速度） ?處理相同的幀格式（相同類型的網(wǎng)絡(luò)互連） ?具有分割子網(wǎng)的功能 ?每個(gè)端口獨(dú)享指定的帶寬 ?支持多個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，具有較多的吞吐量，采用硬件交換，交換速度快。 對(duì)于數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)等規(guī)律性的過程由硬件高速實(shí)現(xiàn) ， 而象路由信息更新 、 路由表維護(hù) 、 路由計(jì)算 、 路由確定等功能 ， 由軟件實(shí)現(xiàn) 。 一般的以太網(wǎng)交換機(jī)，對(duì) OSI 二層交換幀不作任何修改，僅僅查一下交換表，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（如下圖）。通過 IP地址來確定是哪個(gè)子網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)，幀可能會(huì)發(fā)生變化，經(jīng)路由器后變成新的幀。 其原理是：假設(shè)兩個(gè)使用 IP 協(xié)議的站點(diǎn) A、 B 通過第三層交換機(jī)進(jìn)行通信，發(fā)送站點(diǎn) A 在開始發(fā)送時(shí)，把自己的 IP 地址與 B 站的 IP 地址比較，判斷 B 站是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。 若兩個(gè)站點(diǎn)不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如發(fā)送站 A 要與目的站 B 通信，發(fā)送站 A 要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP(地址解析 )封包，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的 IP 地址其實(shí)是三層交換機(jī)的三層交換模塊。否則三層交換模塊根據(jù)路由信息向 B 站廣播一個(gè) ARP 請(qǐng)求， B 站得到此 ARP 請(qǐng)求后向三層交換模塊回復(fù)其 MAC 地址，三層交換模塊保存此地址并回復(fù)給發(fā)送站 A,同時(shí)將 B 站的 MAC 地址發(fā)送到二層交換引擎的 MAC 地址表中。由于僅僅在路由過程中才需要三層處理，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)都通過二層交換轉(zhuǎn)發(fā)，因此三層交換機(jī)的速度很快，接近二層交換機(jī)的速度，同時(shí)比相同路由器的價(jià)格低很多。 （ 1）純硬件的三層交換機(jī)相對(duì)來說技術(shù)復(fù)雜，成本高，但是速度快，性能好，帶負(fù)載能力強(qiáng)。如下圖所示。在三層引擎中， ASIC 芯片查找相應(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。其原理是，采用 CPU 和軟件的方式查找路由表。 軟件三層交換機(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 CPU。因?yàn)檐浖? 處理速度較慢，因此這種三層交換機(jī)處理速度較慢。當(dāng)然在選擇第三層交換機(jī)時(shí)，用戶可根據(jù)自己的需要，判斷并選擇上述產(chǎn)品或其他廠家的產(chǎn)品，如北電網(wǎng)絡(luò)的 Passport/Acceler系列、原 Cabletron的 SSR系列（在 Cabletron一分四后，大部分SSR三層交換機(jī)已并入 Riverstone公司）、 Avaya的 Cajun M系列、 3Com的 Superstack3 4005系列等。 三層交換機(jī)的功能 (1) 分組轉(zhuǎn)發(fā) 當(dāng)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑確定后，第 3層交換機(jī)會(huì)將分組轉(zhuǎn)發(fā)給它們的目的地址。 (3) 安全服務(wù) 3層交換機(jī)現(xiàn)在也提供一些安全服務(wù)，如防火墻分組過濾等。 3層交換機(jī)之所以較路由器交換速度快，主要是 3層交換機(jī)提供的功能相對(duì)較少，犧牲其靈活、易控和安全性能來提高速度。 隨著交換技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在許多廠商的交換機(jī)已能支持第四層交換。傳統(tǒng)的交換機(jī)內(nèi)部只能包含一個(gè)廣播域（也可以就是一個(gè) VLAN）；而 VLAN交換機(jī)能夠在單個(gè)交換機(jī)內(nèi)部或多個(gè)交換機(jī)之間支撐多個(gè)獨(dú)立的 VLAN。更抽象一些說，局域網(wǎng)實(shí)際上就是一組能互相發(fā)送廣播報(bào)文的節(jié)點(diǎn)。不同網(wǎng)段上的用戶不能處于同一局域網(wǎng)中。在同一邏輯工作組中的節(jié)點(diǎn)可以互發(fā)廣播報(bào)文。物理用戶可以根據(jù)自己的需求，而不是根據(jù)用戶在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置來劃分網(wǎng)絡(luò)。 每一個(gè) VLAN 的幀都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，指明發(fā)送這個(gè)幀的工作站是屬于哪一個(gè) VLAN。 VLAN 允許一組不限物理位置的用戶群共享一個(gè)獨(dú)立的廣播域，可在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中劃分多個(gè) VLAN，可使得不同的用戶群屬于不同的廣播域。 VLAN 對(duì)廣播域的劃分是通過交換機(jī)軟件完成的。RARP 組播 單一主機(jī) 組內(nèi)所有主 機(jī) 視頻會(huì)議 單 播、廣播和組播特性對(duì)照表 Hub 沖突域 Switch 沖突域 1 沖突域 2 VLAN簡(jiǎn)介 …… 廣播 VLAN 的產(chǎn)生原因－廣播風(fēng)暴 通過路由器將網(wǎng)絡(luò)分段 …… 廣播 路由器 通過 VLAN 劃分廣播域 廣播域 1 VLAN 10 廣播域 2 VLAN 20 廣播域 3 VLAN 30 市場(chǎng)部 工程部 財(cái)務(wù)部 虛擬網(wǎng)絡(luò)的劃分 劃分 VLAN的方法主要有兩種：靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。動(dòng)態(tài) VLAN通常由節(jié)點(diǎn)的某些特征信息定義，可以是節(jié)點(diǎn)的 MAC地址、正在使用的協(xié)議、甚至是某些認(rèn)證信息（如名字與口令等）。如圖中 7端口屬于VLAN1， 4端口屬于 VLAN3， 8 端口屬于VLAN4。 特 點(diǎn) : （ 1）配置過程簡(jiǎn)單。 （ 3）用戶從一個(gè)端口的虛網(wǎng)移到另一端口所在的虛網(wǎng)，需要重新進(jìn)行設(shè)置。由于 MAC地址是捆綁在網(wǎng)絡(luò)接口卡上的，故這種 VLAN的劃分方法與連接到交換機(jī)上的設(shè)備有關(guān)，可以允許網(wǎng)絡(luò)用戶從一個(gè)物理位置移動(dòng)到另一個(gè)物理位置上，并且自動(dòng)保留其所屬虛擬網(wǎng)段的成員身份。 缺 點(diǎn)：所有的用戶必須被明確的分配到一個(gè) VLAN中，網(wǎng)卡換了，必須修改虛網(wǎng)配置。 優(yōu) 點(diǎn)： (1) 可以按傳輸協(xié)議劃分網(wǎng)段； (2) 用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由移動(dòng)而不用重新配置自己的工作站； (3) 可以減少由于協(xié)議轉(zhuǎn)換而造成的網(wǎng)絡(luò)延遲。 基于協(xié)議的 VLAN VLAN表 協(xié)議類型 所屬 VLAN IPX協(xié)議 IP協(xié)議 …… VLAN 5 VLAN 10 …… 主機(jī) A 主機(jī) B 主機(jī) C 主機(jī) D 以太網(wǎng)交換機(jī) 使用 IPX協(xié)議 運(yùn)行 IP協(xié)議 使用 IPX協(xié)議 運(yùn)行 IP協(xié)議 基于 IP 子網(wǎng)的 VLAN VLAN 表 IP網(wǎng)絡(luò) 所屬 VLAN IP IP …… VLAN 5 VLAN 10 …… 主機(jī) A 主機(jī) B 主機(jī) C 主機(jī) D 以太網(wǎng)交換機(jī) 圖 基于 IP 的 VLAN 一個(gè) VLAN 是一個(gè)有限的廣播域。 在一個(gè) VLAN 中，可以通過軟件來管理成員，簡(jiǎn)便快捷。 VLAN 具有較好的安全性。 IEEE 特性 IEEE 概述 VLAN 的幀格式 DA SA Type Data CRC 標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)幀 DA SA Type Data CRC tag TPID Priority CFI VLAN ID TCI 帶有 基于 TPID － 值為 8100（ hex）。 TCI － 標(biāo)簽控制信息字段，包括用戶優(yōu)先級(jí)（ User Priority）、規(guī)范格式指示器（ Canonical Format Indicator）和 VLAN ID。IEEE 為 3比特的用戶優(yōu)先級(jí)位定義了操作。由于兼容特性， CFI 常用于以太類網(wǎng)絡(luò)和令牌環(huán)類網(wǎng)絡(luò)之間，如果在以太網(wǎng)端口接收的幀具有 CFI，那么設(shè)置為 1，表示該幀不進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，這是因?yàn)橐蕴W(wǎng)端口是一個(gè)無標(biāo)簽端口。該字段為 12位。在 4096可能的 VID 中， VID＝ 0 用于識(shí)別幀優(yōu)先級(jí)。 幀在網(wǎng)絡(luò)通信中的變化 VLAN 2 VLAN 1 VLAN 1 VLAN 2 帶有 VLAN 1標(biāo)簽的以太網(wǎng)幀 帶有 VLAN 2標(biāo)簽的以太網(wǎng)幀 不帶 VLAN標(biāo)簽的 以太網(wǎng)幀 企業(yè)網(wǎng)的組建 在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，通常采用層次結(jié)構(gòu)，由主干網(wǎng)和分支網(wǎng)組成。主干網(wǎng)通常采用 ATM、千兆或萬兆以太網(wǎng)，分支網(wǎng)通常采用快速以太網(wǎng)等。 可以根據(jù)企業(yè)規(guī)模建立不同方式的企業(yè)網(wǎng)，可分為以下類型： 中等規(guī)模企業(yè) (幾十臺(tái)計(jì)算機(jī) )可使用交換機(jī)，形成局域網(wǎng)； 大規(guī)模企業(yè)使用主交換機(jī) (帶路由功能 )構(gòu)成主干網(wǎng)，通過交換機(jī)輻射； 如果企業(yè)網(wǎng)和外部連接，需要增加路由器接入廣域網(wǎng)。而將網(wǎng)絡(luò)主干部分稱為核心層，核心層的主要目的在于通過高速轉(zhuǎn)發(fā)通信，提供優(yōu)化、可靠的骨干傳輸結(jié)構(gòu)，因此核心層交換機(jī)應(yīng)擁有更高的可靠性、性能和吞吐量 無線局域網(wǎng) 頻帶的概念： 頻帶的單位是赫茲（ Hz）