2-4 交换机工作原理
科目：计算机网络专业：计算机应用技术班级：K0314320
姓名：王杰学号：K031432013 日期：201605010
1.实验目的：
（1）理解交换机通过逆向自学习算法建立地址转发表的过程
（2）理解交换机转发数据帧的规则
（3）理解交换机的工作原理
2.实验拓扑图：
3．主要操作步骤及实验结果记录：
Switch>enable //进入特权操作模式
Switch#clear mac-address-table //清空MAC地址表
（1）任务一：准备工作
?步骤1：拓扑训练
?步骤2：删除交换机MAC地址表
（2）任务二：观察交换机的工作原理
?步骤1：查看并记录PC0和PC2的Mac地址
Pc0：
Pc2：
?步骤2：添加PC0到PC2的数据包
进入simulation模式，设置event list filters只显示ICMP事件，单机add按钮，
在拓扑图中添加pc0向pc2发送的数据包。
?步骤3：分别查看三台交换机在发送数据前的地址转发表
?步骤4：查看Switch0的学习和转发过程
?步骤5：观察Switch1和Switch2的学习和转发过程
4.实验结果分析：
（2）switch0收到pc0向pc2发送的数据帧后，其地址转发表是否有变化？如有给出增加的条目并解释原因。
答：有，增加条目为：00E0.F966.5625 F0/1。交换机使用逆向自学习算法建立转发表，所以当通过某个端口接收到某站点发送的数据帧时，将记录站点MAC地址与端口之间的映射关系。
（3）switch1收到pc0向pc2发送的数据帧后，是如何处理的？说明其如此处理的原因。
答：向除接收端口之外的所有其他端口转发，即洪泛转发。
因为在pc0向pc2发送数据帧时，switch1的转发表中没有pc2对应的转发表项，为了保证数据的传输，当转发表中没有目标主机对应的转发表项时，采用洪泛转发。
交换机工作原理文档
EPA交换机原理文档 1. EPA交换机总体电路设计 EPA交换机的硬件部分主要有四大模块：CPU控制模块，以太网控制器模块，冗余电源模块、总线供电模块。图1为EPA交换机硬件设计框图。其中，CPU控制模块的主要功能是实现特定网络接口功能及执行相关控制信息；以太网MAC 层控制器与以太网PHY层控制器模块主要用来担负以太网现场设备的数据信息传输；冗余电源模块完成EPA交换机的供电功能；总线供电模块即RJ45接口提供数据通信的同时还为现场设备提供总线供电。结合CPU的特性，以太网MAC 层控制器采用总线连接的方式，由CPU的片选信号实现对以太网MAC层控制器的选通，控制网络通道。 图1 EPA交换机硬件设计框图 2 EPA交换机各模块电路设计 2.1 微处理器电路设计 本设计中微处理器选用美国ATMEL公司的AT91R40008，它是集成了ARM7TDMI核的32位微处理器，片内用大量的分组寄存器和8个优先级向量中断控制器来实时快速的处理中断。芯片集成了丰富的资源，片内的外围部件有可编程外部总线接口EBI、先进中断控制器AIC、并行I/O口控制器PIO、2个通
用同步/异步收发器USART、定时器/计数器TC和看门狗定时器WD、高级电源管理控制器PS、片内外围数据控制器PDC、A/D转换器和D/A转换器等。ARM7内核通过两条主要总线与片内资源进行互连：先进系统总线ASB（Advanced System Bus）和先进外围总线APB（Advanced Peripheral Bus）。内核通过ASB 总线实现与片内存储器、外部总线接口EBI以及AMBA桥的互联，其中AMBA 桥驱动APB总线用来访问片内外围部件。图2为微处理器体系结构图。 图2 微处理器体系结构 AT91R40008微控制器的片内外围器件可以分为通用外围部件和专用外围部件，通用外围部件主要包括外部总线接口EBI、先进中断控制器AIC、并行I/O 口控制器PIO、通用同步/异步收发器USART、定时器/计数器TC和看门狗定时器WD等。专用外围部件主要包括高级电源管理控制器PS、实时时钟RTC、片内外围数据控制器PDC和多处理接口MPI等。 AT91R40008的主要特点如下： ●高性能32位RISC体系结构和高代码密度的16位Thumb指令集； ●支持三态模式和在线电路仿真IDE； ●32位数据总线宽度，单时钟访问周期的片内SRAM；
交换机基础配置实验报告
交换机基础配置实验 报告
计算机网络实验报告 学年学期： 班级： 任课教师： 学号： 姓名： 实验一
实验题目：交换机配置基础 实验目的：掌握交换机的管理特性，学会配置交换机的基本方法，熟悉各种视图及常用命令。 实验步骤： 1、通过Console口连接交换机； （1）、搭建实验环境 （2）、创建超级终端 在计算机上点击【开始】—【所有程序】—【附件】—【通讯】— 【超级终端】，设置终端通信参数为：波特率为9600bit/s、8位数据 位、1位停止位、无校验和无流控。 （3）、进入命令行接口视图 给交换机上电（启动交换机），终端上显示交换机自检信息。自检结 束后提示用户键入回车，用户回车后进入用户视图。 （4）、熟悉各类视图 （5）、验证交换机常用配置命令 查看当前设备配置：
【报告】交换机的配置实验报告
【关键字】报告 双绞线的制作实验报告 专业：信息与计算科学 班级：0901班 学号： 姓名： 2011-10-30 一.实验名称：交换机的配置 二.实验目的： （1）交换机的工作原理 （2）掌握二层交换机的启动和基本的只设置（3）掌握交换机的常用命令。
三.实验原理： 交换机（switch）,它是集线器的升级换代产品，从外观上看，它与集线器没有多大区别么都是带有多个端口的长方形盒状体，但是却有着本质的区别。如图是为常见的24端口交换机。 交换机的工作原理： 交换机内存中保存着一个MAC地址表，当工作站发出一个帧时，减缓及读出帧的源地址和目标地址，根据地址记下接受该帧的端口，然后根据帧的目标地址和交换机表中的地址进行核对，在地址表中寻找通向目的地址的端口，接着从选定的端口输出该帧。登陆交换机进行配置的三种方式有consol端口、telnet和web等。 四.实验内容和步骤： 1.实验环境： 通过console电缆把pc机的com端口交换机的console端口连接起来。 Console端口链接示意图 2.硬件系统： （1）cpu：交换机的中央处理器 （2）ＲＡＭ＼ＤＲＡＭ：交换机的工作保存器 （3）ＮＡＲＡＭ:保存配置等信息 （4）闪存：保存系统软件映像，启动配置文件等信息 （5）ROM：存储开机诊断程序，引导程序和操作系统软件 （6）接口：用于网络连接。 3.试验步骤： （1）串口管理： 通过console电缆把pc机的com端口和交换机的console端口连接起来。给交换机加电。 开始—程序—附件—通讯—超级终端。 进入终端建立新的链接。（波特率为9600，数据位为8，奇偶校验为无，停止位为1，流量控制为无，终端仿真为VT100） （2）启动交换机： 交换机上电后首先运行BootRoom程序，若在出现press ctrl-b enter boot menu 等待5秒，否则进入boot菜单。 （3）对交换机进行基本的配置： 命令试图有：系统视图，以太网端口视图，vlan视图，vlan接口视图，本地用户视图，用户界面视图，FTPClient视图，MST视图等。 五．实验作业： 1，主机和交换机之间通过telnet连接时，采用交换机的什么端口？此时使用的是直连线还是交叉线？ 答：采用交换机的Console端口。此时使用的双绞线是直连线。 2.观察你所配置的交换进型号,它是基层交换机？
二层交换机、三层交换机和路由器的基本工作原理
二层交换机:二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中. 具体如下： （1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上； （2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口 （3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上 三层交换机: 三层交换技术就是将路由技术与交换技术合二为一的技术。在对第一个数据流进行路由后，它将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层通过而不是再次路由，从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟，提高了数据包转发的效率. 路由器：传统地，路由器工作于OSI七层协议中的第三层，其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地址。因此，路由器首先得在转发路由表中查找它的目的地址，若找到了目的地址，就在数据包的帧格前添加下一个MAC地址，同时IP数据包头的TTL（Time To Live）域也开始减数，并重新计算校验和。当数据包被送到输出端口时，它需要按顺序等待，以便被传送到输出链路上。 路由器在工作时能够按照某种路由通信协议查找设备中的路由表。如果到某一特定节点有一条以上的路径，则基本预先确定的路由准则是选择最优（或最经济）的传输路径。由于各种网络段和其相互连接情况可能会因环境变化而变化，因此路由情况的信息一般也按所使用的路由信息协议的规定而定时更新。 主要区别：二层交换机工作在数据链路层，三层交换机工作在网络层，路由器工作在网络层。
实验4--交换机与集线器工作机理分析
实验4：交换机与集线器工作机理分析 1. 实验目的 1) 观察交换机处理广播和单播报文的过程。 2) 比较交换机与集线器工作过程。 3) 掌握使用PacketTracer模拟网络场景的基本方法，加深对网络环境、网络设备和网络协议交互过程等方面的理解。 2. 实验环境 1) 运行Windows 2008 Server/Windows XP/Windows 7操作系统的PC一台。 2) 下载CISCO公司提供的PacketTracer版本。 3. 实验步骤 1)在PacketTracer模拟器中配置网络拓扑 在PacketTracer模拟器中配置如图所示的网络拓扑，其中通用交换机连接4台普通PC，通用集线器hub连接2台普通PC。 实验网络拓扑图 点击PC，在每台PC的配置窗口中配置合理的IP地址和子网掩码，设置IP 地址由左到右为，，，，，，子网掩码都为。无需为交换机和集线器配置IP地址(为什么)。因为交换机和集线器主要是处于数据链路层，不涉及转发IP数据包，所以不必设置IP地址。 2)观察交换机如何处理广播和单播报文
(1) 在实时与模拟模式之间切换4次，完成生成树协议。所有链路指示灯应变为绿色。最后停留在模拟模式中。 (2) 使用Inspect(检查)工具(放大镜)打开PC 0 和PC 1 的ARP 表以及交换机的MAC 表。本练习不关注交换机的ARP 表。将选择箭头移到交换机上，查看交换机端口及其接口MAC 地址的摘要。注意，这不是交换机获取的地址表。将窗口排列在拓扑上方。 (3) 添加简单PDU 以从PC 0发送ping到PC 1也可以在PC 0的DeskTop窗口中打开模拟命令行“Command Prompt”，运行PING命令)。 使用Add Simple PDU(添加简单PDU)(闭合的信封)从PC 0 发送一个ping 到PC 1。点击PC 0(源)，然后点击PC 1(目的)。Event List(事件列表)中将会显示两个事件：一个ICMP 回应请求和一个ARP 请求，用以获取PC 1 的MAC 地
交换机地工作原理
交换机的工作原理 1、交换机的定义 局域网交换机拥有许多端口，每个端口有自己的专用带宽，并且可以连接不同的网段。交换机各个端口之间的通信是同时的、并行的，这就大大提高了信息吞吐量。为了进一步提高性能，每个端口还可以只连接一个设备。 为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的连接，局域网交换机一般拥有一个或几个高速端口，如100MB以太网端口、FDDI端口或155MB ATM端口，从而保证整个网络的传输性能。 2、交换机的定义 通过集线器共享局域网的用户不仅是共享带宽，而且是竞争带宽。可能由于个别用户需要更多的带宽而导致其他用户的可用带宽相对减少，甚至被迫等待，因而也就耽误了通信和信息处理。利用交换机的网络微分段技术，可以将一个大型的共享式局域网的用户分成许多独立的网段，减少竞争带宽的用户数量，增加每个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤状况。由于交换机可以将信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和带宽，能保护用户以前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，因此交换机不但是网桥的理想替代物，而且是集线器的理想替代物。 与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能： （1）通过支持并行通信，提高了交换机的信息吞吐量。 （2）将传统的一个大局域网上的用户分成若干工作组，每个端口连接一台设备
或连接一个工作组，有效地解决拥挤现像。这种方法人们称之为网络微分段（Micro一segmentation）技术。 （3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大的灵活性。我们将在后面专门介绍虚拟网。 （4）端口密度可以与集线器相媲美,一般的网络系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普通的客户机。客户机都需要访问服务器，这样就导致服务器的通信和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。 交换机就主要从提高连接服务器的端口的速率以及相应的帧缓冲区的大小，来提高整个网络的性能，从而满足用户的要求。一些高档的交换机还采用全双工技术进一步提高端口的带宽。以前的网络设备基本上都是采用半双工的工作方式，即当一台主机发送数据包的时候，它就不能接收数据包，当接收数据包的时候，就不能发送数据包。由于采用全双工技术，即主机在发送数据包的同时，还可以接收数据包，普通的10M端口就可以变成20M端口，普通的100M端口就可以变成200M 端口，这样就进一步提高了信息吞吐量。 3、交换机的工作原理 传统的交换机本质上是具有流量控制能力的多端口网桥，即传统的（二层）交换机。把路由技术引入交换机，可以完成网络层路由选择，故称为三层交换，这是交换机的新进展。交换机（二层交换）的工作原理交换机和网桥一样，是工作在链路层的联网设备，它的各个端口都具有桥接功能，每个端口可以连接一个LAN或一台高性能或服务器，能够通过自学习来了解每个端口的设备连接情况。所有端口由专用处理器进行控制，并经过控制管理总线转发信息。 同时可以用专门的网管软件进行集中管理。除此之外，交换机为了提高数
计算机网络__交换机工作原理
计算机网络交换机工作原理 在前面了解到根据交换机在OSI参考模型中工作的协议层不同，将交换机分为二层交换机、三层交换机、四层交换机。交换机工作的协议层不同，其工作原理也不相同。下面我们将介绍各层交换机的工作原理。 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。二层交换机的工作原理如下：当交换机从端口收到数据包后，首先分析数据包头中的源MAC地址和目的MAC地址，并找出源MAC地址对应的交换机端口。然后，从MAC地址表中查找目的MAC地址对应的交换机端口。 如果MAC地址表中存在目的MAC地址的对应端口，则将数据包直接发送到该对应端口。如果MAC地址表中没有与目的MAC地址的对应端口，则将数据包广播到交换机所有端口，待目的计算机对源计算机回应时，交换机学习目的MAC地址与端口的对应关系，并将该对应关系添加至MAC地址表中。 这样，当下次再向该MAC地址传送数据时，就不需要向所有端口广播数据。并且，通过不断重复上面的过程，交换机能够学习到网络内的MAC地址信息，建立并维护自己内部的MAC地址表。如图6-10所示，为二层交换机工作原理示意图。 图6-10 二层交换机工作原理 2．三层交换机工作原理 三层交换机是在二层交换机的基础上增加了三层路由模块，能够工作于OSI参考模型的网络层，实现多个网段之间的数据传输。三层交换机既可以完成数据交换功能，又可以完成数据路由功能。其工作原理如下： 当三层交换机接收到某个信息源的第一个数据包时，交换机将对该数据包进行分析，并判断数据包中的目的IP地址与源IP地址是否在同一网段内。如果两个IP地址属于同一网段，
交换机实验实验报告
交换机实验II 实验目的 1.理解掌握环路对网络造成的影响，掌握环路的自检测的配置； 2.理解路由的原理，掌握三层交换设备路由的配置方法 3.掌握DHCP的原理以及其配置方法 实验步骤 配置交换机的IP地址，及基本的线路连接等； 实验1： ①．用独立网线连接同一台交换机的任意两个端口时期形成自环 ②. 对交换机的两个端口进行配置，开启所有端口的环路检测功能、设置检测周期等属性 实验2： ①．按图1方式对三层交换机的VLAN、端口进行配置 ②. 在交换机中分别对VLAN的IP地址进行配置 ③. 启动三层交换机的IP路由 ④. 设置PC-A、PC-B的IP地址，分别将它们的网关设置为所属三层交换机VLAN的IP地址 ⑤. 通过Ping验证主机A、B之间的互通状况 实验3： 三层交换机作为DHCP服务器，两台PC-A和PC-B，分别从交换机上获取IP地址。PC-C 手动配置IP地址。 ①．按图2方式建立主机A、B、C与三层交换机间的连接，配置交换机的IP地址 ②. 配置三层交换机的DHCP地址池属性 ③. 启动DHCP服务 ④. （1）查看主机A、B能否正确的获取到给定范围内IP地址，通过Ping查看网关、交 换机之间的互通情况；（2）拔掉主机B的网线，将主机C的IP地址设置为主机B所 获取的到的IP地址，然后再插上B机网线，查看其是否能获取到不同的IP地址；（3） 分别重启主机A、B及交换机，查看A、B获取到的IP地址是否和前一次相同。 图1. 三层路由连接图图连接图
实验结果 实验1：环路测试 交换机出现环路的自检测结果： 实验2：路由配置： 主机A连接交换机端口2，划分为vlan10，端口IP地址为。主机IP地址； 主机B连接交换机端口10，划分为vlan20，端口IP地址为。主机IP地址； 在未设置IP routing之前主机A、B分属于不同网段，因此它们不能互通，设置后通过路由则可相互联通：
交换机的工作原理
交换机的工作原理 一、概述 以太网交换机（以下简称交换机）是工作在OSI参考模型数据链路层的设备，外表和集线器相似。它通过判断数据帧的目的MAC地址，从而将帧从合适的端口发送出去。交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。比如，一个站点向网络发送数据，集线器将会向所有端口转发，而交换机将通过对帧的识别，只将帧单点转发到目的地址对应的端口，而不是向所有端口转发，从而有效地提高了网络的可利用带宽。以太网交换机实现数据帧的单点转发是通过MAC地址的学习和维护更新机制来实现的。以太网交换机的主要功能包括MAC地址学习、帧的转发及通信过滤和避免回路。 以太网交换机是用5个基本操作来完成功能：学习、老化、泛洪、选择性转发、过滤。 学习：交换机MAC地址表包含MAC地址和其对应的端口。每一个帧进入交换机时，交换机审查源MAC地址，进行查找，如果MAC地址表中没包含这个MAC地址，交换机创建一个新的条目，包括源MAC地址和接收的端口。以后如果有去往这个MAC地址的帧，交换机则往对应的端口进行转发。 老化：交换机中的MAC地址条目有一个生存时间。每学到一个MAC地址条目，都附加一个时间值。随着时间的流逝，该数值一直减小，当数据值减小到0的时，清除该MAC 地址条目。如果有包含该MAC地址的新的帧到达，则刷新MAC地址的老化时间值。 泛洪：如果交换机收到一个数据帧，则可在交换机的MAC地址表中找，若找不到该数据帧的目的MAC地址，交换机转发该数据帧到除接收端口以外的所有端口，即广播该数据帧。如果交换机收到一个广播的数据帧，即数据帧的目的MAC地址是“FFFFFFFFFFFF”，交换机也会转发该数据帧到除接收端口外的所有端口。因为没有设备的MAC地址是“FFFFFFFFFFFF”，交换机根据数据帧的源MAC地址进行学习，永远也不会学到这个MAC 地址。 选择性转发：交换机根据帧的目的MAC地址进行转发。当交换机收到某个数据帧时，交换机在MAC地址表中查找该数据帧的目的MAC地址，如果交换机已经学到这个MAC 地址，数据帧将被转发到该MAC地址的对应的端口，而不用泛洪到所有的端口。 过滤：在某些情况下，帧不会被转发，这个过程被称为帧过滤，一种情况是交换机不转发帧到接收到的端口；另一种情况是，如果一个帧的CRC校验失败，帧也会被丢弃。实用帧过滤的另一个原因是安全方面的考虑，可以阻止或允许交换机转发特定的MAC地址到特定的端口。 二、帧的转发 （1）交换机转发数据帧时遵循以下规则： 如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或者组播地址，则向交换机所有端口转发（除数据帧来的端口）。 如果数据帧的目的地址是单播地址，但是这个地址并不在交换机的MAC地址表中，那么也会向所有的端口转发（除数据帧来的端口）。图13.3 数据帧交换过程如果数据帧的目的地址在交换机的MAC地址表中，那么就根据MAC地址表转发到相应的端口。 如果数据帧的目的地址与数据帧的源地址在一个网段上，它就会丢弃这个数据帧，交换也就不会发生。
二层交换机原理
一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。 二、交换机的三个主要功能 学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 三、交换机的工作特性 1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。 2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。 3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。 四、交换机的分类 依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类： 存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。 直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。 五、二、三、四层交换机？ 多种理解的说法： 1. 二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。 三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。
交换机原理及作用-1
交换机原理及作用 什么是交换机？交换switching 是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机switch就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 交换和交换机最早起源于电话通讯系统(PSTN)，我们现在还能在老电影中看到这样的场面:首长(主叫用户)拿起话筒来一阵猛摇，局端是一排插满线头的机器，戴着耳麦的话务小姐接到连接要求后，把线头插在相应的出口，为两个用户端建立起连接，直到通话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。当然现在我们早已普及了程控交换机，交换的过程都是自动完成。 在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。我们以前介绍过的HUB集线器就是一种共享设备，HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。 使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。 交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。 总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。 交换机的应用 作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。 如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你还未对网络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加一个10/100Mbps的交换机，它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流，而且还可以支持100Mbps的快速以太网连接。
实验二、验证交换机、HUB的工作原理
实验二：验证交换机、HUB的工作原理 一、实验目的 1．学会使用PacketTracer跟踪特定的数据包。 2．认识由Hub或交换机组成的网络的冲突域。 3．认识交换机的工作原理：转发规则及MAC地址表自学习机制。 二、预计实验学时 2学时 三、实验步骤 1、用PacketTracer（5.3或以上版本）打开文件21_Hub_Switch_Testing.pkt。检验证PC机之间的连通性。 2、验证Hub的包转发方式。 （1）在simulation模式下，从PC0到PC3添加一个Ping命令包，跟踪数据包的流动情况，记录下Ping请求到达的接口信息、哪些（个）接口回复了Ping包及该包到达的接口信息。注意设置过滤方式，仅跟踪ICMP包 Pc 0 向第三个PC 机发送东西过程如下：
只是返过来转发的时候，将mac的目地址和源地址互换一下而已
每次经过HUB 都会向每一个接口转发收到的的数据====简单地转发比特----收到1 就转发 1 （2）重复（1）一次，观察结果是否有变化。 没有变化，还是一样的。因为hub 只是简单地转发比特 （3）在simulation 模式下，同时添加从PC0到PC3添加一个Ping 命令包，从PC1到PC2添加一个Ping 命令包，跟踪数据包的流动情况，并记录下必要的信息。
PC0发送ARP 包， 结果出现：出现丢失帧/ 发生冲突帧。 （4）在simulation模式下，同时添加从PC0到PC3添加一个Ping命令包，从PC0到PC2添加一个Ping命令包，跟踪数据包的流动情况，并记录下必要的信息。
PC2 重发数据包到PC0 机器 PC3 重发数据包到PC0 机器 （5）总结Hub的工作原理，需要时进一步对你的结论验证。 1、同一网段同一时间只能有两个机器进行数据通信。
交换机的工作过程
交换机的功能及工作过程 By:吾怜茜 一．交换机概述： 交换机是一种工作在二层的设备，但是随着技术的不断进步，现在已经出现了诸如三层交换机，多层交换机产品。在本篇中讨论的是二层交换机的一些特性。 二．交换机的功能： 1.地址学习 有些地方也叫做基于源MAC地址学习，这个功能主要就是学习和存储MAC 地址。 2.帧的转发/过滤 数据帧的转发主要是交换机能够根据MAC地址表来转发数据，过滤则是对一些受限制的数据进行阻止或丢弃。 3.环路避免 由于交换机的某些特性会带来一些问题，比如形成环路，因此为了保证网络上数据的正确传输以及网络的稳定要采取一些措施来避免这些问题，主要是通过STP来实现，稍后会讲到。 三．交换机的工作过程： 交换机在运行的时候要维护几张表，比如CAM表，vlan.data表。CAM表用来保存学到的MAC地址；VLAN.DATA文件用来保存VLAN相关的信息。 1.在交换机初始加电的时候它的MAC地址表是空的，当其他与其相连的设备（PC，交换机，路由器等）向它发送一个信息的时候，交换机就会根据数据的源MAC和目标MAC对数据进行处理，因为发的是第一个包，所以这时候交换机会把源MAC地址和数据从本交换机进来的端口号做关联，然后加上VLAN号保存起来形成一个CAM表条目。因为交换机的MAC地址表现在是空的，所以它不知道数据的目的地在那里，这时候交换机会发送ARP请求把数据从除了数据进来的端口之外的所有端口广播，这个过程称为泛洪，当目标主机收到数据之后会返回一个回应包，告诉交换机自己的MAC地址，这时候交换机又会根据目标主机返回的包把目标主机的MAC地址和进来的端口关联起来加上VLAN号形成一个新的CAM表条目。这个过程就是地址学习。我们通过下面的图来详细了解一下。
交换机工作原理
交换机工作原理 一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。 二、交换机的三个主要功能 学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 三、交换机的工作特性 1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。 2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。 3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。 四、交换机的分类 依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类： 存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。 直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。 五、二、三、四层交换机？ 多种理解的说法： 1. 二层交换（也称为桥接）是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。 三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。 四层交换的简单定义是：不仅基于MAC（第二层桥接）或源/目的地IP地址（第三层路由选择），同时也基于TCP/UDP 应用端口来做出转发决定的能力。其使网络在决定路由时能够区分应用。能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。提供了一种可以区分应用类型的方法。 2. 二层交换机基于MAC地址 三层交换机具有VLAN功能有交换和路由///基于IP，就是网络 四层交换机基于端口，就是应用 3. 二层交换技术从网桥发展到VLAN（虚拟局域网），在局域网建设和改造中得到了广泛的应用。第二层交换技术是工作在OSI七层网络模型中的第二层，即数据链路层。它按照所接收到数据包的目的MAC地址来进行转发，对于网络层或者高层协议来说是透明的。它不处理网络层的IP地址，不处理高层协议的诸如TCP、UDP的端口地址，它只需要数据包的物理地址即MAC地址，数据交换是靠硬件来实现的，其速度相当快，这是二层交换的一个显著的优点。但是，它不能处理不同IP子网之间的数据交换。传统的路由器可以处理大量的跨越IP子网的数据包，但是它的转发效率比二层低，因此要想利用二层转发效率高这一优点，又要处理三层IP数据包，三层交换技术就诞生了。 三层交换技术的工作原理 第三层交换工作在OSI七层网络模型中的第三层即网络层，是利用第三层协议中的IP包的包头信息来对后续数据业
PT实验(一) 交换机的基本配置与管理
PT实验(一) 交换机的基本配置与管理 一、实验目标 掌握交换机基本信息的配置与管理 二、技术原理 交换机的管理方式基本分为两种：带内管理和带外管理。 通过交换机的Console端口管理交换机属于带外管理：这种管理方式不占用交换机的网络端口，第一次配置交换机必须利用Console端口进行配置。 通过远程Telnet、拨号等方式属于带内管理。 三、交换机的命令行操作模式 主要包括： 用户模式Switch> 特权模式Switch# 全局配置模式Switch(config)# 端口模式Switch(config-if)# 四、实验步骤 1、实验拓扑 2、交换机基本配置命令 a. 进入特权模式 Switch>enable//en=enable Switch# b. 进入全局配置模式 Switch#configure terminal//conf t=configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. c. 进入交换机端口视图模式 Switch(config)#interface fastEthernet 0/1//int f0/1=interface fastEthernet 0/1 Switch(config-if)# d. 配置交换机端口速度 Switch(config-if)#speed ? 10 Force 10 Mbps operation 100 Force 100 Mbps operation auto Enable AUTO speed configuration Switch(config-if)#speed 100
三层交换机的基本原理与设计思路
三层交换机还是比较常用的，于是我研究了一下三层交换机的基本原理与设计思路，在这里拿出来和大家分享一下，希望对大家有用。本文在介绍三层交换技术和三层交换机工作原理的基础上，给出了一款三层交换机的设计，依照该设计实现的三层交换机已投入实际运行。 1. 引言传统路由器在网络中起到隔离网络、隔离广播、路由转发以及防火墙的作业，并且随着网络的不断发展，路由器的负荷也在迅速增长。其中一个重要原因是出于安全和管理方便等方面的考虑，VLAN （虚拟局域网）技术在网络中大量应用。VLAN 技术可以逻辑隔离各个不同的网段、端口甚至主机，而各个不同VLAN 间的通信都要经过路由器来完成转发。由于局域网中数据流量很大，VLAN 间大量的信息交换都要通过路由器来完成转发，这时候随着数据流量的不断增长路由器就成为了网络的瓶颈。为了解决局域网络的这个瓶颈，很多企业内部、学校和小区建设局域网时都采用了三层交换机。三层交换技术将交换技术引入到网络层，三层交换机的应用也从最初网络中心的骨干层、汇聚层一直渗透到网络边缘的接入 2. 第三层交换技术 2.1三层交换的概念第三层交换技术也称为IP 交换技术或高速路由技术等，是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI 网络标准模型中的第二层—数据链路层进行操作的，而第三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，第三层交换技术就是：第二层交换技术＋第三层转发技术，这是一种利用第三层协议中的信息来加强第二层交换功能的机制。一个具有第三层交换功能的设备是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件简单地叠加在局域网交换机上。 2.2 三层交换的原理从硬件的实现上看，目前，第二层交换机的接口模块都是通过高速背板/ 总线交换数据的。在第三层交换机中，与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可以与需要路由的其他模块间高速地交换数据，从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制（10Mbit/s ——100Mbit/s ）。在软件方面，第三层交换机将传统的基于软件的路由器重新进行了界定： （1）数据封包的转发：如IP/IPX 封包的转发，这些有规律的过程通过硬件高速实现； （2）第三层路由软件：如路由信息的更新、路由表维护、路由计算、路由的确定等功能，用优化、高效的软件实现。 假设有两个使用IP 协议的站点，通过第三层交换机进行通信的过程为：若发送站点 A 在开始发送时，已知目的站 B 的IP 地址，但尚不知道它在局域网上发送所需要的MAC 地址，则需要采用地址解析（ARP ）来确定 B 的MAC 地址。 A 把自己的IP 地址与 B 的IP 地址比较，采用其软件中配置的子网掩码提取出网络地址来确定 B 是否与自己在同一子网内。若 B 与 A 在同一子网内， A 广播一个ARP 请求， B 返回其MAC 地址， A 得到 B 的MAC 地址后将这一地址缓存起来，并用此MAC 地址封包转发数据，第二层交换模块查找MAC 地址表确定将数据包发向目的端口。若两个站点不在同一子网内，则 A 要向"缺省网关"发出ARP （地址解析）封包，而"缺省网关”的IP地址已经在系统软件中设置，这个IP地址实际上对应第三层交换机的第三层交换模块。当 A 对"缺省网关"的IP 地址广播出一个
程控交换机原理
电话交换机工作原理 关键词：程控交换机原理 电话交换机就控制方式而论,主要分两大类: 1.布线逻辑控制(WLC,Wired Logic Control)它是通过布线方式实现交换机的逻辑控制功能,.通常这种交换机仍使用机电接线器而将控制部分更新成电子器件,因此称它为布控半电子式交换机,这种交换机相对于机电交换机来说,虽然在器件与技术上向电子化迈进了一大步,但它基本上继承与保留了纵横制交换机布控方式的弊端,体积大,业务与维护功能低,缺乏灵活性,因此它只是机电式向电子式演变历程中的过度性 产物. 2.存储程序控制(SPC,Stored Program Control)它是将用户的信息和交换机的控制,维护管理功能预先变成程序,存储到计算机的存储器内.当交换机工作时,控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号码,并根据要求执行程序,从而完成各种交换功能.通常这种交换机属于全电子型,采用程序控制方式,因此称为存储程序控制交换机,或简称为程控交换机. 程控交换机按用途可分为市话，长话和用户交换机；按接续方式可分为空分和时分交换机。 程控交换机按信息传送方式可分为：模拟交换机和数字交换机。 由于程控空分交换机的接续网络(或交换网络)采用空分接线器(或交叉点开关阵列)，且在话路部分中一般传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控模拟交换机，这种交换机不需进行话音的模数转换(编解码),用户电路简单，因而成本低，目前主要用作小容量模拟用户交换机。 程控时分交换机一般在话路部分中传送和交换的是模拟话音信号，因而习惯称为程控数字交换机，随着数字通信与脉冲编码调制(PCM)技术的迅速发展和广泛应用，世界各先进国家自60年代开始以极大的热情竞相研制数字程控交换机，经过艰苦的努力，法国首先于1970年在拉尼翁(Lanion)成功开通了世界上第一个程控数字交换系统E10,它标志着交换技术从传统的模拟交换进入数字交换时代。由于程控数字交换
交换机基本原理和转发流程总结解析
交换机基本原理和转发流程总结 关键词： 以太网集线器Ethernet HUB 交换机Switch 虚拟局域网VLAN 路由器Router 路由表Route Table 地址解析协议ARP ARP表ARP Table MAC表FIB Table 三层硬件转发表IP fdb Table 计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连连接而成。如果几个计算机网络只是在物理上连接在一起，它们之间并不能进行通信，那么这种“互连”并没有什么实际意义。因此通常在谈到“互连”时，就已经暗示这些相互连接的计算机是可以进行通信的，也就是说，从功能上和逻辑上看，这些计算机网络已经组成了一个大型的计算机网络，或称为互联网络，也可简称为互联网、互连网。下面将从互联网的渐进历程逐一阐述各种设备的工作原理：1、Ethernet HUB Ethernet HUB的中文名称叫做以太网集线器，其基本工作原理是广播技术（broadcast），也就是HUB从任何一个端口收到一个以太网数据帧后，它都将此以太网数据帧广播到其它所有端口，HUB不记忆哪一个MAC地址挂在哪一个端口——这里所说的广播是指HUB将该以太网数据帧发送到所有其它端口，并不是指HUB将该报文改变为广播报文。 以太网数据帧中含有源MAC地址和目的MAC地址，对于与数据帧中目的MAC 地址相同的计算机执行该报文中所要求的动作；对于目的MAC地址不存在或没有响应等情况，HUB既不知道也不处理，只负责转发。HUB工作原理： ① HUB从某一端口A收到的报文将发送到所有端口； ②报文为非广播报文时，仅与报文的目的MAC地址相同的端口响应用户A； ③报文为广播报文时，所有用户都响应用户A。 随着网络应用不断丰富，网络结构日渐复杂，导致传统的以太网连接设备HUB已经越来越不能满足网络规划和系统集成的需要，它的缺陷主要表现在以下两个方面： ①冲突严重——HUB对所连接的局域网只作信号的中继，所有物理设备构成了一个冲突域； ②广播泛滥。 2、二层交换技术
交换机的工作原理 详解
交换机的工作原理 一、交换机的工作原理 1.交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。 2.交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。 3.如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪（flood）。 4.广播帧和组播帧向所有的端口转发。 二、交换机的三个主要功能 以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。 消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。 三、交换机的工作特性 1.交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。 2.交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（惟一的例外是在配有VLAN的环境中）。 3.交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备（此处所述交换机仅指传统的二层交换设备）。 四、交换机的分类 依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类： 存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。 直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。 五、二、三、四层交换机 多种理解的说法：