第1章交換機(jī)的結(jié)構(gòu)與基本功能

1、本章提要：本章提要：交換機(jī)用做網(wǎng)絡(luò)集中設(shè)備，其端口連接網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)。在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀時(shí)，端口帶寬能夠獨(dú)享。交換機(jī)按其工作在OSI參考模型的對(duì)應(yīng)層次，有第二層、第三層和第四層交換機(jī)?？晒芾淼慕粨Q機(jī)內(nèi)置了操作系統(tǒng)軟件。第二層交換機(jī)采用幀交換轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，幀交換方式有三種，分別為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、伺機(jī)通過(guò)和自由分段。使用備份連接是提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的常用方法，但所形成的環(huán)路可能會(huì)導(dǎo)致廣播風(fēng)暴和引起多幀副本問(wèn)題。STP協(xié)議的應(yīng)用則可消除環(huán)路問(wèn)題，使冗余備份得以實(shí)現(xiàn)

2、。1.11.1交換機(jī)的作用與組成交換機(jī)的作用與組成在以太網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)起的是信息中轉(zhuǎn)站的作用。它把從某個(gè)端口接收到的數(shù)據(jù)從其他端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。以下介紹交換機(jī)的外觀與內(nèi)部組成。不同廠家、不同型號(hào)的以太網(wǎng)交換機(jī)，其外觀和內(nèi)部組成都有一定的個(gè)性差異，但其共性是主要的。1.交換機(jī)的外觀前面板上的多個(gè)RJ45接口是以太網(wǎng)口，用來(lái)連接計(jì)算機(jī)或其他交換機(jī)。后面板或前面板上的串口是交換機(jī)的配置口，用串口線(xiàn)纜將其與計(jì)算機(jī)的串口連接起來(lái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)交換機(jī)的配置

3、操作。也有的交換機(jī)的配置口位于前面板上。面板上有若干指示燈，其亮、滅或閃爍可以反映交換機(jī)的工作狀態(tài)是否正常。此外還有電源插口、電源開(kāi)關(guān)等?？缮蠙C(jī)架（柜）式交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為48.26cm(19in)。如圖1.1所示的是CiscoCatalyst3550和CiscoCatalyst2900交換機(jī)的外觀圖。2.交換機(jī)的內(nèi)部組成交換機(jī)的內(nèi)部組成為：CPU(中央處理器)：交換機(jī)使用特殊用途集成電路芯片ASIC，以實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳輸。RAMDRA

4、M：主存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)運(yùn)行配置。NVRAM（非易失性RAM）：存儲(chǔ)備份配置文件等。根據(jù)OSI參考模型，每一層都使用相應(yīng)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)特定的功能，完成數(shù)據(jù)交換。高層數(shù)據(jù)邏輯地在源主機(jī)與目標(biāo)主機(jī)對(duì)應(yīng)層之間進(jìn)行傳輸，屏蔽下層的細(xì)節(jié)。而數(shù)據(jù)實(shí)際的傳輸過(guò)程則是：發(fā)送端，高層數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)下面各層，依次被各層進(jìn)行封裝，最后通過(guò)物理層完成到達(dá)接收端的比特流的傳輸。交換機(jī)可以工作在第二、第三、第四層，對(duì)應(yīng)的技術(shù)稱(chēng)為第二層、第三層和第四層交換技術(shù)，第二層交換機(jī)是目前使

5、用最多的交換機(jī)。本書(shū)主要介紹第二層交換技術(shù)和第二層交換機(jī)。如無(wú)特別說(shuō)明，以下提到的交換機(jī)均指第二層交換機(jī)。1.2.21.2.2交換機(jī)的簡(jiǎn)單分類(lèi)交換機(jī)的簡(jiǎn)單分類(lèi)這里只對(duì)以太網(wǎng)交換機(jī)按配置是否可以改變或者按在OSI參考模型中的對(duì)應(yīng)層次來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類(lèi)。1.模塊式與固定配置式按交換機(jī)的配置可否改變，可把交換機(jī)分為模塊式和固定配置式。模塊式模塊式交換機(jī)的模塊可以拔插，模塊通常是100Mbs或1000Mbs光纖接口模塊，或1000MbsRJ45接

6、口模塊，或者是堆疊模塊。交換機(jī)上則有相應(yīng)的插槽。使用時(shí)，模塊插入插槽之中。模塊式交換機(jī)配置靈活，模塊可按需要購(gòu)買(mǎi)。一般說(shuō)來(lái)，模塊式交換機(jī)的檔次較高，模塊插槽結(jié)構(gòu)可最大程度地保護(hù)用戶(hù)的投資。固定配置式固定配置式交換機(jī)的接口固定，硬件不可升級(jí)。2.第二層、第三層與第四層交換機(jī)前面已提過(guò)，按交換機(jī)工作在OSI參考模型的相應(yīng)層次，交換機(jī)可分為三個(gè)層次的交換機(jī)，其中大量商品化的是第二層和第三層交換機(jī)。第二層交換機(jī)第二層交換機(jī)工作在OSI參考模型的

7、第二層，它的每個(gè)端口擁有自己的沖突域。如果該二層交換機(jī)具有虛擬局域網(wǎng)(VLAN）功能，則每一個(gè)VLAN成為一個(gè)廣播域。第二層交換機(jī)采用三種方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀：直通（CutThrough）、存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)（SteFward)和自由分段（FragmentFree）。第三層交換機(jī)第三層交換機(jī)根據(jù)目的IP地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)，與后面要討論的路由器一樣，它也必須創(chuàng)建和動(dòng)態(tài)維護(hù)路由表。但是，第三層交換機(jī)能做到“一次路由，多次交換”。即是說(shuō)，第三層交換機(jī)能夠把