智慧HW数通基础第三章以太网交换机基础.docx

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第三章 以太网交换机基础

.1 培训目标

培训目标

描述以太网的发展史

描述网络分段的优点

描述两种交换方式描述以太网的两种工作方式

描述虚拟网、端口捆绑和生成树的特点

.2 以太网发展及原理

.2.1 原始的以太网系统

原始的以太网系统

分接器

收发器 站点

x Ic

接口电缆

接口

控制器

终端器

以太电缆

·以太网由施乐公司PARC研究中心于1973年5月22日首次提出

以太网由施乐公司PARC研究中心的BobMetcalfe于1973年5月22

日首次提出，至1999年已经有了26年的历史。在这26年中，以太网技术如同计算机技术一样，不断创新，不断发展，成为世界上最流行的局域网。

“网络工程师培训”

“网络工程师培训”基础教程

第三章以太网交换机基础

.2.2 传统的共享式以太网

传统的共享式以太网

10Mbps服务器

高速主干网络

10BASE-THUB

10Mbps 10Mbps

· 资源共享

·用户数增加，造成碰撞冲突

10Mbps 10Mbps 10Mbps

10Mbps客户机

10Mbps客户机

10Mbps客户机

传统的共享式以太网通过将用户连接到中继器实现资源共享，但是随

着通信量和用户数的增加，超出一定数量时会造成碰撞冲突。

.2.3 以太网冲突域

以太网冲突域

网段A

中继器

R

网段B

流控的一种形式

用户服务的响应时间变长

冲突不是以太网中的故障，而是作为流控的一种形式成为以太网操作

的正常组成部分，它带来快速而又自动的重新发送调整。然而随着通信量和用户数的增加，冲突率也不断地增加，这样有效带宽减少，网络性能降低，导致用户服务的响应时间变长。

.2.4 广播

广播

研发部

·地址解析、路由信息等

市场部

行政部

·降低处理器性能

·安全问题

大多数网络协议都利用广播来提供网络信息，而广播包到达所有的计

算机，计算机必须处理这些广播包，大大降低了处理器的性能。另外，在共享式网络中，安全问题得不到保证，由于所有数据包到达中继器后往所有端口广播，这样信息很容易被窃取。

.2.5 以太网分段

以太网分段

交换机或路由器

· 获取更高的带宽

随着技术的更新，网络也在不断地发展，性能更优的计算机产生了。

网络不再仅仅用于发送电子邮件，声音、图象伴随着数据在网络上应运而生，此时对网络带宽的需求越来越高。对网络分段便是获得高带宽的一种有效途径。目前主要用路由器和以太网交换机完成以太网分段。

.2.6 以太网交换机

以太网交换机

100Mbps

1Gbps

高速骨干网络

以太网交换机

· 各端口带宽独享

100Mbps 100Mbps

以太网交换机

· 提高网络的可用带宽

以太网交换机

10Mbps10Mbps

10Mbps10Mbps

用户

以太网交换机是较经济实用的一种以太网分段的技术。以太网交换机

能够实现高速数据交换，各个端口完全独享带宽，这样网络的可用带宽有了很大的提高。

以太网交换机价格低廉，易于安装和操作。

.2.7 两种交换方式

两种交换方式

Cut-through Store-and-forward

·检测到目的地址，立即转发 ·转发之前，必须收到完整的数据帧

数据包数据包 数据包 数据包

数据包

帧交换的方式主要有两种：

WCut-through：交换机一旦接收到帧头便检查目的地址，并且立即转发该帧。

WStore-and-forward：在转发之前，交换机必须接收到完整的数据帧，读取目的和源地址，进行CRC校验，并作相应的过滤。这样，加长了交换延时，但保证数据的准确性。

.2.8 半双工方式

半双工方式

发送

冲

以太 突 回

网控 检 路

制器 测

接收

冲 以太

回路突

回路

检 制器

测

EthernetNIC

EthernetNIC

CSMA/CD介质访问机制

以太网利用CSMA/CD介质访问机制实现半双工流量控制。

.2.9 全双工方式

全双工方式

发送

全双 冲

工以 突 回

太网 检 路

控制 测

器

接收

全双

冲 工以

回突 太网

路检 控制

测 器

EthernetNIC

EthernetNIC

·没有冲突

·性能提高

全双工以太网技术为发送电路和接收电路提供了直接的连接，这样没

有了冲突，消除了竞争，性能也得到了很大的提高。

.3 以太网扩展功能

虚拟网

虚拟网

VLAN1

·隔离广播

·增强安全性

·便于管理

VLAN2 VLAN3

虚拟网将连接在同一个物理网络上的主机分组，使它们看起来就象连

接在不同的网络上。使用虚拟网，