交換機工作原理

2021-07-10 02:42:39 字數 3117 閱讀 5609

交換機:

交換機工作於osi參考模型的第二層,即

資料鏈路層

。交換機內部的cpu會在每個埠成功連線時,通過將mac位址和埠對應,形成一張mac表。在今後的通訊中,發往該mac位址的資料報將僅送往其對應的埠,而不是所有的埠

因此,交換機可用於劃分資料鏈路層廣播,即衝突域;但它不能劃分網路層廣播,即廣播域。

交換機的傳輸模式有

全雙工,

半雙工,全雙工/半雙工自適應。交換機可以「學習」mac位址,並把其存放在內部位址表中,通過在資料幀的始發者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑,使資料幀直接由源位址到達目的位址。全雙工的好處在於遲延小,速度快。已有

乙太網、

快速乙太網

、fddi

和atm

技術的交換產品。乙太網的核心部件就是

乙太網交換機。

1生成樹

演算法,阻塞掉產生迴路的埠。而

路由器的

路由協議

沒有這個問題,

路由器之間可以有多條通路來平衡負載,提高可靠性。

[2]2

.負載集中:交換機之間只能有一條通路,使得資訊集中在一條通訊鏈路上,不能進行動態分配,以平衡負載。而

路由器的

路由協議

演算法可以避免這一點,

ospf

路由協議

演算法不但能產生多條路由,而且能為不同的網路應用選擇各自不同的最佳路由。

[2]3

.廣播控制:交換機只能縮小衝突域,而不能縮小

廣播域。整個交換式網路就是乙個大的

廣播域,廣播

報文散到整個交換式網路。而

路由器可以隔離

廣播域,廣播

報文不能通過路由器繼續進行廣播。

[2]例子:當交換機接收到不在mac表中的廣播幀時,將其複製、擴散到其他埠

當路由器接收到不在路由表中的資料報時,將其丟棄4.

子網劃分

:交換機只能識別

mac位址。

mac位址是

實體地址

,而且採用平坦的位址結構,因此不能根據

mac位址來劃分子網。而

路由器識別

ip位址,

ip位址由

網路管理員

分配,是

邏輯位址且ip

位址具有

層次結構

,被劃分成網路號和主機號,可以非常方便地用於劃分子網,路由器的主要功能就是用於連線不同的網路。

[2]

5.保密問題:雖說交換機也可以根據幀的源

mac位址、目的

mac位址和其他幀中內容對幀實施過濾,但路由器根據

報文的源

ip位址、目的

ip位址、

tcp埠位址

等內容對報文實施過濾,更加直觀方便。

從 二層交換機的工作原理可以推知以下三點:

1) 由於交換機對多數埠的資料進行同時交換,這就要求具有很寬的交換

匯流排頻寬,如果

二層交換機有n個埠,每個埠的頻寬是m,交換機匯流排頻寬超過n×m,那麼這交換機就可以實現

線速交換

2) 學習埠連線的機器的mac位址,寫入位址表,位址表的大小(一般兩種表示方式:一為beffer ram,一為mac表項數值),位址表大小影響交換機的接入容量

3) 還有乙個就是

專用積體電路)

晶元,因此**速度可以做到非常快。由於各個廠家採用asic不同,直接影響產品效能。

核心層核心層: 核心層的功能主要是實現骨幹網路之間的優化傳輸,骨幹層設計任務的重點通常是冗餘能力、可靠性和高速的傳輸。網路的控制功能最好盡量少在骨幹層上實施。核心層一直被認為是所有流量的最終承受者和匯聚者,所以對核心層的設計以及網路裝置的要求十分嚴格。核心層裝置將佔投資的主要部分。 核心層需要考慮冗餘設計。  

匯聚層匯聚層是樓群或小區的資訊匯聚點,是連線接入層和核心層的網路裝置,為接入層提供資料的匯聚\傳輸\管理\分發處理.匯聚層為接入層提供基於策略的連線,如位址合併,協議過濾,路由服務,認證管理等.通過網段劃分(如vlan)與網路隔離可以防止某些網段的問題蔓延和影響到核心層.匯聚層同時也可以提供接入層虛擬網之間的互連,控制和限制接入層對核心層的訪問,保證核心層的安全和穩定.。      

匯聚層的功能主要是連線接入層節點和核心層中心。匯聚層設計為連線本地的邏輯中心,仍需要較高的效能和比較豐富的功能。     匯聚層裝置一般採用可管理的三層交換機或堆疊式交換機以達到頻寬和傳輸效能的要求。其裝置效能較好,但**高於接入層裝置,而且對環境的要求也較高,對電磁輻射、溫度、濕度和空氣潔淨度等都有一定的要求。匯聚層裝置之間以及匯聚層裝置與核心層裝置之間多採用光纖互聯,

以提高系統的傳輸效能和吞吐量。    一般來說,使用者訪問控制會安排在接入層,但這並非絕對,也可以安排在匯聚層進行。在匯聚層實現安全控制和身份認證時,採用的是集中式的管理模式。當網路規模較大時,可以設計綜合安全管理策略,例如在接入層實現身份認證和mac位址繫結,在匯聚層實現流量控制和訪問許可權約束。

接入層

接入層通常指網路中直接面向使用者連線或訪問的部分。接入層目的是允許終端使用者連線到網路,因此接入層交換機具有低成本和高階口密度特性。接入交換機是最常見的交換機,它直接與外網聯絡,使用最廣泛,尤其是在一般辦公室、小型機房和業務受理較為集中的業務部門、多**製作中心、**管理中心等部門。在傳輸速度上,現代接入交換機大都提供多個具有10m/100m/1000m自適應能力的埠。    

在核心層和匯聚層的設計中主要考慮的是網路效能和功能性要高,那麼我們在接入層設計上主張使用效能**比高的裝置。接入層是終端使用者(教師、學生) 與網路的介面,它應該提供即插即用的特性,同時應該非常易於使用和維護。當然我們也應該考慮埠密度的問題。        接入層由無線網絡卡、ap和l2switch組成,按照寬頻網路的定義,接入層的主要功能是完成使用者流量的接入和隔離。對於無線區域網wlan使用者,使用者終端通過無線網絡卡和無線接入點ap完成使用者接入。     接入層交換機一般用於直接連線電腦,具有低成本和高階口密度特性。接入層交換機埠的input 指伺服器向交換機埠傳送的資料,即是伺服器傳送出去的資料。接入層交換機埠的output 指交換機埠向伺服器傳輸的資料,即是伺服器收到的資料

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