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以太网交换机工作原理 以太网交换机 交换机是用来连接局域网的主要设备交换机能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据 因此交换机工作在数据链路层交换机分割冲突域 实现全双工通信 交换机数据转发原理6 1 11 33 44 22 AA BB 端口1 端口1 端口2 端口2 端口3 端口3 交换机A在接收到数据帧后 执行以下操作 交换机A查找MAC地址表 查看是否有此MAC地址若没有 学习主机11的MAC地址交换机A向其他所有端口发送广播 交换机数据转发原理6 2 11 33 44 22 AA BB A 端口1 端口1 端口2 端口2 端口3 端口3 交换机B在接收到数据帧后 执行以下操作 交换机B查看MAC地址表 查看是否有此MAC地址若没有 学习源MAC地址和端口号交换机B向所有端口广播数据包主机22 查看数据包的目标MAC地址不是自己 丢弃数据包 交换机数据转发原理6 3 B 33 44 22 AA BB A 端口1 端口1 端口2 端口2 端口3 端口3 11 A A 主机33 接收到数据帧主机44 丢弃数据帧 交换机数据转发原理6 4 33 44 22 AA BB 端口1 端口1 端口2 端口2 端口3 端口3 11 交换机B在接收到数据帧后 执行以下操作 交换机B学习源MAC地址和端口号交换机B查看MAC地址表 根据MAC地址表中的条目 单播转发数据到端口3 交换机数据转发原理6 5 A 111 443 222 333 113 442 223 331 交换机最终的MAC地址表 B 交换机数据转发原理6 6 学习通过学习数据帧的源MAC地址来形成的MAC地址表广播若目标地址在MAC地址表中没有 交换机则向除接收到该数据帧的端口外的其他所有端口广播该数据帧转发若目标地址在MAC地址表中存在 交换机根据MAC地址表单播转发数据帧更新交换机MAC地址表的老化时间是300秒 即MAC地址在MAC地址表中存在的时间 交换机若发现一个帧的入端口和MAC地址表中源MAC地址的所在端口不同 交换机将MAC地址重新学习到新的端口例如 macX的帧从1端口进入 但转发表中有 macX2 的项 交换机的工作模式 单工只有一个信道 传输方向只能是单向的半双工只有一个信道 在同一时刻 只能是单向传输全双工双信道 同时可以有双向数据传输 A B A B A B 交换机的优点 分割冲突域 为了提高传输效率 分割冲突域 冲突域1 冲突域2 冲突域3 冲突域与广播域 广播域指接收同样广播消息的节点的集合交换机分割冲突域 但是不分割广播域 即交换机的所有端口属于同一个广播域 广播域 广播域 冲突域 冲突域 广播 交换机的交换方式 直通转发 Cut through 直通转发 不进行错误检查 交换机的交换方式 存储转发 Store and forward 存储转发 对所有的错误进行检查 延迟高 交换机的交换方式 碎片隔离 FragmentFree 碎片隔离 检查前64字节的数据 没有增加显著的延迟 交换机硬件结构 接口 主处理器 内存 FLASH 电源系统等 中央处理器与计算机一样 交换机也包含了一个中央处理器 CPU 不同系列和型号的交换机 其中的CPU也不尽相同 存储器 ROMNVRAMFLASHRAM ROM ReadOnlyMemory ROM保存着路由器的引导或启动程序 BootstrapProgram 这也是路由器运行的第一个软件 加电自检POST Power OnSelf Test 负责让路由器进入正常的工作状态 有些路由器将一套完整的IOS保存在ROM中 以便在另一个IOS不能使用时 作应急之用 ROM通常存放在一个或多个芯片上 路由器中的ROM是可擦写的 所以IOS是可以升级的 NVRAM NonvolatileRandomAccessMemory NVRAM的主要作用是保存IOS在路由器启动时读入的配置数据 即常说的启动配置或备份配置 当路由器加电启动时 首先寻找和执行的即是该配置 如果该配置存在 路由器启动后 该配置就成了 运行配置 当修改运行配置并执行存储后 运行配置就被复制到NVRAM中 当下次路由器加电后 该配置就会被自动调用 FLASHFLASH可以形象地比作我们常用的PC机的硬盘 但远没有硬盘的容量大 主要用处是保存IOS软件 维持路由器的正常工作 若路由器安装了FLASH 它便是用来引导路由器的IOS软件的默认位置 RAM RandomAccessMemory RAM与PC机上的随机存储器相似 提供临时信息的存储 同时保存着当前的配置信息 即平常所说的运行配置 IOS通过RAM满足其所有的常规存储的需要 路由器 交换机 加电启动过程 1 系统硬件加电自检 运行ROM中的硬件检测程序 检测各组件能否正常工作 完成硬件检测后 开始软件初始化工作 2 软件初始化过程 运行ROM中的BootStrap程序 进行初步引导工作 3 寻找并载入IOS系统文件 IOS系统文件可以存放在多处 至于到底采用哪一个IOS 是通过命令设置指定的 4 IOS装载完毕 系统在NVRAM中搜索保存的Startup Config文件 进行系统的配置 如果NVRAM中存在Startup Config文件 则将该文件调入RAM中并逐条执行 否则 系统进入Setup模式 进行路由器初始配置 网络设备的基本存储组件 SDRAM NVRAM BootROM Flash 配置文件Startup config 软件版本 bin 动态表及其他运行信息Running config等 设备启动版本 不可更新删除 用于错误恢复等操作 1 2 3 交换机系统文件 交换机系统文件包括三类文件 引导文件系统映像文件厂商配置文件交换机软件版本升级就是对这三类文件的更新方法就是用新的文件覆盖旧的文件 引导文件 引导文件是指引导交换机初始化等的文件 即我们通常说的ROM文件在机架式交换机上通常为boot rom一份文件在盒式交换机上通常为boot rom和config rom两份文件 ROM文件保存在FLASH中文件名固定为boot rom和config rom 系统映像文件 系统映像文件是指交换机硬件驱动和软件支持程序等的压缩文件交换机系统映像文件保存在FLASH中文件名缺省为nos img 厂商设备配置文件 厂商设备配置文件交换机基本配置文件在交