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發(fā)布時間:2020-12-21 06:49  
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出于安全和管理方便的考慮,主要是為了減小廣播風暴的危害,必須把大型
局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃成一個個小的局域網(wǎng),這就使VLAN技術在網(wǎng)絡中得以大量應用,而各個不同VLAN間的通信都要經(jīng)過路由器來完成轉(zhuǎn)發(fā),隨著網(wǎng)間互訪的不斷增加。單純使用路由器來實現(xiàn)網(wǎng)間訪問,不但由于端口數(shù)量有限,而且路由速度較慢,從而限制了網(wǎng)絡的規(guī)模和訪問速度。基于這種情況三層交換機便應運而生,三層交換機是為IP設計的,接口類型簡單,擁有很強二層包處理能力,非常適用于大型局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)路由與交換,它既可以工作在協(xié)議第三層替代或部分完成傳統(tǒng)路由器的功能,同時又具有幾乎第二層交換的速度,且價格相對便宜些。
在企業(yè)網(wǎng)和教學網(wǎng)中,一般會將三層交換機用在網(wǎng)絡的核心層,用三層交換機上的千兆端口或百兆端口連接不同的子網(wǎng)或VLAN。不過應清醒認識到三層交換機出現(xiàn)的目的是加快大型局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換,所具備的路由功能也多是圍繞這一目的而展開的,所以它的路由功能沒有同一檔次的專業(yè)路由器強。畢竟在安全、協(xié)議支持等方面還有許多欠缺,并不能完全取代路由器工作。

交換機的三個主要功能
學習:以太網(wǎng)交換機了解每一端口相連設備的MAC地址,并將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。
轉(zhuǎn)發(fā)/過濾:當一個數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時,它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點的端口而不是所有端口(如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口)。
消除回路:當交換機包括一個冗余回路時,以太網(wǎng)交換機通過生成樹協(xié)議避免回路的產(chǎn)生,同時允許存在后備路徑。
交換機的作用主要有這么兩個:
1.維護CAM(ContextAddress Memory)表,是MAC 地址和交換機端口的映射表;
2.根據(jù)CAM 來進行數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。
交換機的工作
交換機的每一個端口所連接的網(wǎng)段都是一個獨立的沖突域。
交換機所連接的設備仍然在同一個廣播域內(nèi),也就是說,交換機不隔絕廣播(例外是在配有VLAN的環(huán)境中)。
交換機依據(jù)幀頭的信息進行轉(zhuǎn)發(fā),因此說交換機是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡設備
交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀方式
(1) 存儲轉(zhuǎn)發(fā)(Store-and-Forward)
存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式是先存儲后轉(zhuǎn)發(fā)的方式。它把從端口輸入的數(shù)據(jù)幀先全部接收并存儲起來;然后進行CRC(循環(huán)冗余碼校驗)檢查,把錯誤幀丟棄;后才取出數(shù)據(jù)幀目的地址,查找地址表后進行過濾和轉(zhuǎn)發(fā)。存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式延遲大;但是它可以對進入交換機的數(shù)據(jù)包進行別的錯誤檢測。這種方式可以支持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)發(fā)。
(2) 直接轉(zhuǎn)發(fā)(Cut-Through)
交換機在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)幀時,檢查該幀的幀頭,只要獲取了幀的目的地址,就開始轉(zhuǎn)發(fā)幀。它的優(yōu)點是:開始轉(zhuǎn)發(fā)前不需要讀取整個完整的幀,延遲非常小。它的缺點是:不能提供錯誤檢測能力。
(3) 無碎片(Fragment-Free)
這是改進后的直接轉(zhuǎn)發(fā),是介于前兩者之間的一種解決方法。無碎片方法在讀取數(shù)據(jù)幀的長前64個字節(jié)后,就開始轉(zhuǎn)發(fā)該幀。這種方式雖然也不提供數(shù)據(jù)校驗,但是能夠避免大多數(shù)的錯誤。它的數(shù)據(jù)處理速度比直接轉(zhuǎn)發(fā)方式慢,但比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快許多。CISCO 交換機和路由器一樣,本質(zhì)上也是一臺特殊的計算機,也有 CPU、RAM 等部件。也采用 IOS,所以交換機的很多基本配置(例如密碼、主機名等)和路由器是類似的。