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2.2 交换机工作原理

2.2 交换机工作原理. 交换机基本结构 交换机的工作原理. 2.2.1 交换机基本结构. 交换机也有硬件和软件两部分组成 1 、软件部分主要是 IOS （ Internetwork Operating System, 互联网操作系统）操作系统或 COS(Catalyst Operating System) ，

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2.2 交换机工作原理

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Presentation Transcript

  1. 2.2 交换机工作原理 • 交换机基本结构 • 交换机的工作原理

  2. 2.2.1交换机基本结构 • 交换机也有硬件和软件两部分组成 1、软件部分主要是IOS（Internetwork Operating System,互联网操作系统）操作系统或COS(Catalyst Operating System)， 2、硬件主要包含CPU、端口和存储器。交换机的端口主要有以太网端口（Ethernet）、快速太网端口（fast Ethernet）、吉比特以太网端口（Gigabit Ethernet）和控制台端口。存储器主要有ROM(Read-Only Memory，只读储存设备)、FLASH（闪存）、NVRAM（NonvolatileRandomAccessMemory，非易失性随机存储器）和DRAM(动态随机存储器)。

  3. RSIC 处理器模块 交换塻块 PCI总线 交换机的硬件结构

  4. CPU PCI 总线 60x 总线 SDRAM FLASH CPLD 处理器模块的硬件组成

  5. 交换机基本软件结构 VLSW4150三层交换机的软件系统采用了模块化、分布式的设计方法，基于实时多任务操作系统。软件系统的结构呈层次结构，一层建立在另一层的基础上，每一层都使用近邻它的下一层所提供的服务，并且为它上面一层提供更高一级的服务，其优点是：可以向上层软件屏蔽底层操作，提高上层软件的可移植性，提高软件的可维护性。

  6. 应用层 RIP/OSPF SNMP/RMON SOCKETS 协议层 TCP UDP 802.1Q 802.1D IP ICMP IGMP 软件结构 数据包发送驱动 驱动层 系统驱动程序 实时多任务操作系统

  7. ① 驱动层：驱动程序将上层软件和硬件系统进行了连接，把 上层软件的路由更新、管理及配置命令转化为硬件系统所能 识别的格式，同时设备驱动程序把底层硬件收到的路由更新 报文、控制管理帧及收到的各种信息传递给上层软件处理； ② 协议栈：实现了TCP/IP、802.1D和802.1Q等协议，为 上层的应用程序提供良好的接口； ③ 应用层：主要包括路由模块和网管模块，路由模块实现了 RIP和OSPF等协议，即实现第三层路由的主要功能；网管模 块实现了SNMP和RMON等网管模块，使三层交换机具有部 分网管功能，保证三层交换机更好地正常运转。

  8. 2.2.2 交换机的工作原理 数据链路层互联设备作用于物理层和数据链路层，用于网络中节点的物理地址进行过滤、网络分段以及跨网段数据帧的转发。它既可以延伸局域网的距离，扩充节点数，还可以将负荷过重的网络划分为较小的网络，缩小冲突域，达到改善网络性能和提高网络的安全性。 数据链路层互联设备主要有网桥和交换机。

  9. 1.网桥 网桥(Bridge)是一个存储转发设备。网桥接收一个完整 的数据帧，并将它传输到数据链路层检验校验和，然后再下 传到物理层，转发到另一个不同的网络。它是一个局域网与 另一个局域网之间建立连接的桥梁。

  10. 网桥的作用： 网桥可以根据物理地址(网卡地址或MAC地址)对数据帧进行过滤和存储转发，通过对数据帧筛选实现网络分段。当一个数据帧通过网桥时，网桥检查数据帧的源和目的物理地址，如果这两个地址属于不同的网段（接口），则网桥将该数据帧转发到另一个网段（接口），否则不转发。所以，网桥能起到隔离网段的作用，对共享式网络而言，网络的隔离意味着缩小了冲突域，提高了网络的有效带宽。

  11. 网桥的分类： ①按网桥所处的位置可分为内桥和外桥两种。 ②按网桥分布的地理范围可分为本地网桥(Local Bridge)和 远程网桥(Remote Bridge)。 ③按网桥的功能可分为简单网桥、多端口网桥和透明网桥

  12. 网桥的特点： ①网桥能延伸网络的距离并能隔离网段，对不需要转发 的数据帧进行过滤，缩小了冲突域，有效地提高了网络 的流量，改善了网络的性能和安全性。 ②网桥可以互联传输介质不同、介质访问控制方式不同 的网络。 ③网桥不能隔离广播。 ④网桥没有路由功能，当存在多条路径时，它只使用某一固 定的路径转发数据帧。

  13. 2.交换机 ①交换机的工作原理： 交换机在本质上和网桥一样，网桥传统上是基于软件 的，通过执行代码完成过滤和学习的过程，而交换机将这些 功能转移到了硬件上，而且功能比网桥更强大，处理能力更 强，并具有一些新的特性。

  14. ②交换机的带宽 共享式集线器多个端口共享一个带宽，一个16口 100Mbps集线器组成的以太网，每个端口实际拥有的带宽 只有100／16Mbps。而交换机可以为每个端口提供专用的 带宽，并允许多对节点同时按端口的带宽传递信息。 例如：由一个16口100Mbps交换机组成的交换式以太网， 可以为每个端口都提供100Mbps的专用带宽，则该交换机 的最大数据流通量为16×100Mbps。

  15. ③ 交换机的性能参数 ①端口 端口是交换机上用于连接计算机或其他网络设备的 接口，交换机的端口分为单MAC地址和多MAC地址端口。 ②业务接口　业务接口分为普通接入接口和上行汇聚端口。 ③主板(背板)　主板(背板)提供业务接口和数据转发单元的 联系通道。 ④主处理器 主处理器(CPU)是交换机运算的核心部件， CPU的主频及结构决定了交换机的运算速度和性能。 ⑤FLASH FLASH能快速恢复业务，有效保证交换机的正 常运行。 ⑥MAC地址的数量 交换机能够记住连接到各端口的计算机 网卡的物理(MAC)地址数。

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