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网络设备（交换机与路由器配置）,主讲教师：陆宜梅（副教授）,2,第6章 交换机,交换机的英文名称为“Switch”，它是集线器的升级换代产品。以交换机为主要连接设备的交换式网络，解决了以集线器为主要连接设备的共享式网络通信效率低、网络带宽不足和网络不易扩展等问题，从根本上改变了传统网络结构，解决了带宽瓶颈问题。,本章学习要点：,交换机基础 二层交换机 三层交换机 四层交换机 虚拟局域网 交换机产品与选购,3,6.1 交换机基础,交换机是一种基于MAC地址识别，能够封装、转发数据包的网络设备。交换机通过分析数据包中的MAC（网卡硬件地址）信息，可以在数据始发者和目标接收者间建立临时通信路径，使数据包能够在不影响其他端口正常工作的情况下从源地址直接到达目的地址。它改变了集线器向所有端口广播数据的传输模式，从而节约网络带宽并提高网络执行效率。,5,6.1.1 交换机的功能,交换机工作于OSI参考模型的第二层，主要用于完成数据链路层和物理层的工作，如图6-1所示。交换机的功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、数据帧序列以及流量控制。,6,6.1.2 主要交换技术,交换（Switching）作为交换机的主要工作过程，是指按照通信两端数据传输的需要，将数据发送至符合要求的相应数据传输通道上的技术统称。 1端口交换 2帧交换 3信元交换,7,6.1.3 交换机的分类,从1993年局域网交换设备的出现到现在万兆交换机的应用，不同交换机产品的工作速率及应用的网络环境都不太一样。 1根据网络覆盖范围划分 2按照传输介质及传输速度划分 3从应用规模划分 4根据交换技术划分 5根据架构特点划分 6按照交换机的可管理性划分 7按照网络构成划分 8从OSI参考模型的应用层次划分,6.1.4 交换机的接口类型,作为交换式局域网的主要连接设备，随着交换机功能的不断增强，各种各样的连接端口不断添加到交换机中。 1RJ-45接口 2SC光纤接口 3FDDI接口 4AUI接口 5BNC接口 6Console接口,8,6.1.5 交换机技术参数,交换机中常见的技术参数: 1交换方式 2背板带宽 3包转发率 4传输速率 5全双工 6支持网络标准 7内存容量 8端口数量 9端口类型 10MAC地址数量,9,6.1.6 交换机与集线器的区别,网络技术的不断发展，使得集线器与交换机之间的差距越来越小。 1工作层次不同 2数据传输方式不同 3端口带宽占用方式不同 4工作模式不同,10,6.2 二层交换机,二层交换机是最早的交换技术产品，由于它所随担的工作相对简单，又处于交换网络的最底层，所以只需提供基本的二层数据转发功能即可。目前二层交换机应用最为广泛，一般应用于小型企业或大、中型企业网络的接入层次。,11,6.2.1 二层交换机工作原理,二层交换机能够识别数据包中的MAC地址信息，然后根据MAC地址进行数据包的转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在内部的地址列表中。,12,6.2.2 二层交换机发展趋势,13,局域网交换技术的不断进步，使得二层交换机从最初的低速、非网管型产品逐渐发展成为现在的高速、智能型网管产品。 1.智能型网管 2.千兆交换带宽,6.2.3 二层交换机产品介绍,二层交换机主要应用于小型网络或中型网络的接入层骨干网络，下面将简单介绍几款百兆及千兆速率的二层交换机产品。 1.NETGEAR ProSafe FSM700系列 2.金浪KN-S2526FG,14,6.3 三层交换机,随着网络的发展，传统的二层交换机已经无法满足用户跨网段传输数据的需要。为此，人们在二层交换机的基础上增加了三层路由模块，出现了能够工作于网络层、在多网段间完成数据传输的三层交换机。,6.3.1 三层交换机简介,在实际应用中，三层交换机通过VLAN将一个大的交换网络划分为多个较小的广播域，各个VLAN之间再采用三层交换技术互相通信。它解决了局域网中网段划分之后，各网段必须依赖第三层路由设备进行管理的局面，解决了路由器传输速率低、结构复杂所造成的网络瓶颈问题。,6.3.2 三层交换机工作原理,三层交换机实质上是将二层交换机与路由器结合起来的网络设备，它既可以完成数据交换功能，又可以完成数据路由功能。,6.3.3 三层交换技术,三层交换技术又称为多层交换技术、IP交换技术等，相对于二层交换技术根据数据链路层地址信息进行交换的特点，三层交换技术在网络层实现了数据包的高速转发。它检查数据包信息，并根据网络层目标地址（IP地址）转发数据包。,6.3.4 三层交换机产品介绍,1.中兴ZXR10 3900系列2.NETGEAR ProSafe FSM7300系列,6.4 四层交换机,三层交换机消除了高速网络中路由器带来的数据传输瓶颈，但对于网络中设备负载不均衡的问题却无能为力。为此，人们开始寻求一种能够识别不同应用，并按照相应优先级进行高速传输的解决方案，在这种需求之下，四层交换机应运而生。,20,四层交换机工作于OSI参考模型的第四层，即传输层。四层交换机在决定传输时不仅仅依据MAC地址（数据链路层信息）或源/目标IP地址（网络层信息），它可以直接面对网络中的具体应用，通过分析数据包中的TCP/UDP（传输层信息）应用端口号，四层交换机可以做出向何处转发数据流的智能决定.,21,6.4.2 四层交换机工作原理,四层交换机在工作中会为支持不同应用的服务器组设立虚拟IP地址，并且在网络的域名服务器（DNS）中并不存储应用服务器的真实地址，而是每项应用的服务器组所对应的虚拟IP地址。当用户发出应用申请时，四层交换机会从该项应用的服务器组中选择最佳服务器，并将数据包目的地址中的虚拟IP地址改为最佳服务器的真实IP地址，然后通过三层交换模块将该连接请求传给该服务器。,22,6.4.3 如何选择四层交换机,交换速度服务器容量平衡算法表容量冗余备用连接,23,6.4.4 四层交换机产品介绍,Berkeley Networks公司的ExponeNT E4和Alteon Networks公司的ACEswith 180两款四层交换机具有突出的性能和灵活性，能够比二层和三层交换机做出更智能的转发决定。由于把分析数据包的指令代码嵌入到了ASIC中去实现，所以交换延时极短。Alteon的四层交换技术能够对服务器的性能和运行状况进行实时监测，并根据不同服务器的健康状况，将来访的数据流以经济高效的方式分配到合适的服务器上。同时，ACEswith 180具有Web高速缓存重定向功能，能把发往远程Internet主机的HTTP通信拦截，然后将这些通信重新定向到本地的高速缓存服务器上。,24,6.5 虚拟局域网,虚拟局域网（VLAN，Virtual Local Area Network），是指在交换局域网的基础上，通过网络管理软件创建的可跨越不同网段、不同网络的逻辑网络。一个VLAN便是一个逻辑子网（即一个逻辑广播域）。它可以覆盖多个网络，允许处于不同地理位置的网络用户加入到一个逻辑子网中。,25,6.5.1 虚拟局域网概述,VLAN是一种将局域网内的设备进行逻辑划分成多个网段，从而实现虚拟工作组的新兴技术，它是为了解决以太网的广播以及安全性等问题而提出的。在虚拟局域网内，能够方便地进行用户的增加、删除、移动等工作，提高网络管理的效率。此外，虚拟局域网在使用带宽、灵活性、性能等方面，都显示出巨大优势。,26,6.5.2 虚拟局域网的划分,VLAN四种划分技术，分别是基于交换机端口划分、基于MAC地址划分、基于网络层划分和根据IP组播。在不同的网络环境中，需要选择合适的方式进行划分、管理和配置。,27,6.5.3 虚拟局域网标签,交换机在进行VLAN数据传输时，需要为数据帧添加标明所属VLAN的标签信息。目前，主要有两种VLAN数据帧格式，分别为IEEE 802.1.Q帧格式和Cisco公司的ISL帧格式。,28,6.6 常见交换机产品与选购,29,6.6.1 常见交换机产品,30,中兴ZXR10 1500系列交换机产品规格:,6.6.2 选购交换机的有关问题,各网络产品公司纷纷推出不同功能、种类的交换机产品，而且市场上交换机的价格也越来越低。但是，众多的品牌的系列产品也给用户带来了一定的选择困难，下面将对选择交换机时需要注意的几个问题进行介绍。,31,