补充：交换机

1、补充：交换机补充：交换机20142014年年1010月月交换式局域网技术 局域网交换机的工作原理局域网交换机的工作原理 交换机工作原理是检测从端口来的数交换机工作原理是检测从端口来的数据包的源和目的地的据包的源和目的地的MAC(介质访问层介质访问层)地址，然后与系统内部的动态查找表地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的进行比较，若数据包的MAC层地址不层地址不在查找表中，则将该地址加入查找表在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据包发送给相应的目的端中，并将数据包发送给相应的目的端口。口。交换式局域网技术地址映射表地址映射表端口端口MAC地址地址1结点结点A:00-01-0C

2、-12-D1-28234结点结点B:06-21-0A-12-61-205结点结点C:30-61-2C-61-02-166结点结点D:01-31-00-0C-12-D1地址表地址表165432MAC帧帧DA=结点结点B转发机构转发机构缓冲器缓冲器端口端口DAMAC帧帧DA=结点结点CDA结点结点A:00-01-0C-12-D1-28结点结点B结点结点C结点结点D:01-31-00-0C-12-D1局域网交换机局域网交换机结点结点EMAC地址表形成 交换机通过检查被交换机接收的每个帧的交换机通过检查被交换机接收的每个帧的源源MAC地址来学习地址来学习MAC地址，通过学习交地址，通过学习交换机就会在

3、换机就会在MAC地址表中加上相应的条目，地址表中加上相应的条目，从而为以后做出更好的选择。从而为以后做出更好的选择。MAC地址表形成 A站要发数据帧给站要发数据帧给C站站 MAC地址表形成 D站要发数据帧给站要发数据帧给C站站 MAC地址表形成 地址表形成后地址表形成后A发数据给发数据给C 交换式局域网技术 交换机的分类交换机的分类 根据交换根据交换端口的速度端口的速度划分：划分：10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s等等 根据交换机的根据交换机的架构架构划分：单台式交换划分：单台式交换机、堆叠式交换机、模式式交换机机、堆叠式交换机、模式式交换机（又称为厢体模块式交换机）（又称为厢体模

4、块式交换机）交换式局域网技术 交换机的分类交换机的分类 根据网络根据网络构成方式构成方式划分：核心层交换划分：核心层交换机、汇聚层交换机、接入层交换机机、汇聚层交换机、接入层交换机 根据交换机所根据交换机所完成的功能完成的功能在在OSI参考模参考模型中的层次划分：第二层（型中的层次划分：第二层（L2）交换）交换机、第三层（机、第三层（L3）交换机、第四层）交换机、第四层（L4）交换机等。）交换机等。交换机 Cisco Catalyst 6500系列交换机系列交换机交换机 Cisco Catalyst 3750系列交换机系列交换机交换机 Cisco Catalyst 3750系列交换机系列交换机

5、堆叠实堆叠实例例交换机 Cisco Catalyst 2960系列交换机系列交换机交换机 Cisco Nexus 7000交换机交换机 Cisco公司于公司于2008年年1月月30日推出的新一代日推出的新一代交换机交换机 主要面向数据中心提主要面向数据中心提供最高可以达到供最高可以达到15Tbps的交换速度的交换速度交换机 以太网交换机的部署包括级联以太网交换机的部署包括级联(Uplink)模式、堆叠模式、堆叠(Stack)模式和混合模式。模式和混合模式。 1) 级联模式级联模式 级联模式是最常规、最直接的一种扩级联模式是最常规、最直接的一种扩展方式。级联模式是通过双绞线或光展方式。级联模式是

6、通过双绞线或光纤级联的，一般在交换机的前面板上纤级联的，一般在交换机的前面板上有专门的级联口，如果没有，也可以有专门的级联口，如果没有，也可以用交叉接法来级联。级联是通过端口用交叉接法来级联。级联是通过端口进行的，级联后两台交换机是上下级进行的，级联后两台交换机是上下级的关系。的关系。级联模式交换机.交换机交换机上行端口普通端口计算机计算机计算机计算机计算机计算机计算机交换机 2) 堆叠模式堆叠模式 堆叠模式通常是扩充带宽时用的，通常用专门的堆叠模式通常是扩充带宽时用的，通常用专门的堆叠卡插在交换机的后面，用专门的堆叠电缆连堆叠卡插在交换机的后面，用专门的堆叠电缆连接几台交换机，堆叠后这几台交

7、换机相当于一台接几台交换机，堆叠后这几台交换机相当于一台交换机。堆叠是采用交换机背板的叠加，使多个交换机。堆叠是采用交换机背板的叠加，使多个工作组交换机形成一个工作组堆，从而提供高密工作组交换机形成一个工作组堆，从而提供高密度的交换机端口的。堆叠中的交换机就像一个交度的交换机端口的。堆叠中的交换机就像一个交换机一样，配制一个换机一样，配制一个IP地址即可。地址即可。 级联是通过交换机的某个端口与其他交换机相连级联是通过交换机的某个端口与其他交换机相连的，而堆叠是通过集线器的背板连接起来的，它的，而堆叠是通过集线器的背板连接起来的，它是一种建立在芯片级上的连接，如两个是一种建立在芯片级上的连接，

8、如两个24口交换口交换机堆叠起来的效果就像是一个机堆叠起来的效果就像是一个48口的交换机。口的交换机。堆叠模式.堆叠式交换机计算机计算机计算机计算机交换机 3) 混合模式混合模式 在实际的应用中，由于网络的复杂性在实际的应用中，由于网络的复杂性和用户需求的多重性，通常同时使用和用户需求的多重性，通常同时使用两种模式进行交换机的部署，即混合两种模式进行交换机的部署，即混合模式。模式。交换机电子阅览室SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTR

9、TDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2

10、950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES123456789101112121516

11、17181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTRTDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314SYSTRPSSTR

12、TDUPLX SPEEDUTILMODECatalyst 2950SERIES12345678910111212151617181920212223241314Catalyst 6509交换机Catalyst 4506交换机Catalyst 4506交换机Catalyst 2950交换机Catalyst 2950交换机学生宿舍办公楼物理楼教学/办公区图书馆12345FANSTATUS6Catalyst4506INPUT OKFAN OKOUTPUT FAIL2800ACV220-240 V16 A50/60 HzSwitch must be in off O position to Insta

13、ll/Remove power supply.Fastener must be fully enaged prior to operating power supply.INPUTINPUT OKFAN OKOUTPUT FAIL2800ACV220-240 V16 A50/60 HzSwitch must be in off O position to Install/Remove power supply.Fastener must be fully enaged prior to operating power supply.INPUTWS-X401 3SUPERVISOR II ENG

14、INESTATUSRESETUPLINKUPLINK21UTILIZATION1 00%1 %UPLINKS ENABLEDCONSOLEBASE-TX10/100WS-X423 2-GB-RJSTATUS19203421222324252627282930313233203419334193173418567891 01 11 21 31 4151617SWITCHING MODULE1000 BASE-X10/100BASE-TX21UPL INKSTATUSWS-X4306-GB1000 BASE-X SWITCHING MODULE123456STATUSWS-X4306-GB1000

15、 BASE-X SWITCHING MODULE123456DNSServer网络管理WWWServerE-mailServer网络中心FANSTATUS123456789Power Supply 1Power Supply 2Catalyst 6500SERIES16 - 8 A1800 W60/50 HzINPUTOKFANOKOUTPUTFAILRUNINSTALL100-240 V16 - 8 A1800 W60/50 HzINPUTOKFANOKOUTPUTFAILRUNINSTALL100-240 VSUPE RVIS OR 1WS -X6K-S1A-PFC/2STATUSSYST

16、EMACTIVEPWR MGMTRESETCONS OLESW ITCH LOADDTE/DCE1%100%PCM CIAE JECTPORT 1P ORT 2LINKLINKSUPE RVIS OR 1WS -X6K-S1A-PFC/2STATUSSYSTEMACTIVEPWR MGMTRESETCONS OLESW ITCH LOADDTE/DCE1%100%PCM CIAE JECTPORT 1P ORT 2LINKLINKW S-X 6516-GBICSTATUS16 PORT GIGA BIT E THERNE TLINK43LINK34LINKLINK2112LINK65LINK5

17、6LINK87LINK78LINK109LINK910LINK1211LINK11 12LINK1413LINK13 14LINK1615LINK15 16W S-X 6516-GBICSTATUS16 PORT GIGA BIT E THERNE TLINK43LINK34LINKLINK2112LINK65LINK56LINK87LINK78LINK109LINK910LINK1211LINK11 12LINK1413LINK13 14LINK1615LINK15 16STA TUSPHONEW S-X6148-RJ-45V474845464344414239403738353633343

18、13229302728252623242122192017181516131411129107856123437 3839 4041 4243 4445 464847363533 3431 3229 3027 2825 26242321 2219 2017 1815 1613 14121191078563412STA TUSPHONEW S-X6148-RJ-45V47484546434441423940373835363334313229302728252623242122192017181516131411129107856123437 3839 4041 4243 4445 464847

19、363533 3431 3229 3027 2825 26242321 2219 2017 1815 1613 14121191078563412计算机楼数据检索服务器12345FANSTATUS6Catalyst4506INPUT OKFAN OKOUTPUT FAIL2800ACV220-240 V16 A50/60 HzSwitch must be in off O position to Install/Remove power supply.Fastener must be fully enaged prior to operating power supply.INPUTINPUT

20、 OKFAN OKOUTPUT FAIL2800ACV220-240 V16 A50/60 HzSwitch must be in off O position to Install/Remove power supply.Fastener must be fully enaged prior to operating power supply.INPUTWS-X4 013SUPERVISOR II ENGINESTATUSRESETUPLINKUPLINK21UTIL IZATION10 0%1%UPLINKS ENABLEDCONSOLEBASE-TX10/100WS-X4 232-GB-

21、RJSTATUS19203421222324252627282930313233203 4193 3419317341856789101 11213141 51617SWITCHING MODULE10 00BASE-X10 /10 0BASE-TX21UPL INKSTATUSWS-X430 6-GB1000 BASE-X SWITCHING MODULE12345637 38 39 4 04244 4 5 46 47 48414325 26 27 283032 33 3 43 5 362 9311 3 14 15 161 820 21 22 2 3171924123468910 11 1

22、257WS-X4 148-RJ4 5VDC IN-L INE48PORTIN-L INEPWRETHERNET1 0/1 00 B-TXMODULESWITCHINGSTATUSPHONE1 11 21234567891013141516171819202 12 223242 52 627282930313233343536373847483940414243444546VODServer交换机的性能指标 转发速率转发速率转发速率转发速率(Forwarding rate) 指基于指基于64字节分组，字节分组，在单位时间内交换机转发的数据总数。转发速率在单位时间内交换机转发的数据总数。转发速率体

23、现了交换引擎的转发性能。体现了交换引擎的转发性能。交换机达到线速时包转发率的计算公式是：交换机达到线速时包转发率的计算公式是：(1000Mbit千兆端口数量千兆端口数量100Mbit百兆端口百兆端口数量数量10Mbit十兆端口数量其它速率的端口十兆端口数量其它速率的端口类推累加类推累加)/(64+12+8)bytes8bit/bytes) =1.488Mpps千兆端口数量千兆端口数量+0.1488Mpps百百兆端口数量兆端口数量+其它速率的端口类推累加。其它速率的端口类推累加。如果交换机的该指标参数值小于此公式计算结果如果交换机的该指标参数值小于此公式计算结果则说明不能够实现线速转发，反之还必

24、须进一步则说明不能够实现线速转发，反之还必须进一步衡量其它参数。衡量其它参数。交换机的性能指标 端口吞吐量端口吞吐量该参数反映端口的分组转发能力。常采用两个相该参数反映端口的分组转发能力。常采用两个相同速率端口进行测试，与被测口的位置有关。吞同速率端口进行测试，与被测口的位置有关。吞吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受吐量是指在没有帧丢失的情况下，设备能够接受的最大速率。的最大速率。吞吐量和转发速率是反映网络设备性能的重要指吞吐量和转发速率是反映网络设备性能的重要指标，一般采用标，一般采用FDT(Full Duplex Throughput)来来衡量，指衡量，指64字节数据包的全双工吞吐

25、量。字节数据包的全双工吞吐量。满配置吞吐量是指满配置吞吐量是指所有端口的线速转发率之和满配置吞吐量所有端口的线速转发率之和满配置吞吐量（Mpps）1.488Mpps千兆端口数量千兆端口数量+0.1488Mpps百兆端口数量百兆端口数量+其它速率的端口其它速率的端口类推累加类推累加交换机的性能指标 背板带宽背板带宽交换引擎的作用交换引擎的作用是实现系统数据包交换、是实现系统数据包交换、协议分析、系统管理，它是交换机的核心协议分析、系统管理，它是交换机的核心部分，类似于部分，类似于PC机的机的CPU+OS，分组的交，分组的交换主要通过专用的换主要通过专用的ASIC芯片实现。芯片实现。背板带宽背板带

26、宽是指交换机接口处理器或接口卡是指交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。和数据总线间所能吞吐的最大数据量。交换机的性能指标 背板带宽背板带宽由于所有端口间的通讯都要通过背板完成，由于所有端口间的通讯都要通过背板完成，所有背板能够提供的带宽就成为端口间并所有背板能够提供的带宽就成为端口间并发通讯时的瓶颈。带宽越大，能够给各通发通讯时的瓶颈。带宽越大，能够给各通讯端口提供的可用带宽越大，数据交换速讯端口提供的可用带宽越大，数据交换速度越快；带宽越小，则能够给各通讯端口度越快；带宽越小，则能够给各通讯端口提供的可用带宽越小，数据交换速度也就提供的可用带宽越小，数据交换速度也就越慢

27、。因此，背板带宽越大，交换机的传越慢。因此，背板带宽越大，交换机的传输速率则越快。单位为输速率则越快。单位为bps。背板带宽也叫。背板带宽也叫交换带宽交换带宽。如果交换机背板大于交换容量，。如果交换机背板大于交换容量，则可以实现线速交换。则可以实现线速交换。交换机的性能指标 交换容量交换容量交换容量（最大转发带宽、吞吐量）是指交换容量（最大转发带宽、吞吐量）是指系统中用户接口之间交换数据的系统中用户接口之间交换数据的最大能力最大能力，用户数据的交换是由交换矩阵实现的。交用户数据的交换是由交换矩阵实现的。交换机达到线速时，换机达到线速时，交换容量等于端口数交换容量等于端口数相应端口速率相应端口速率2（全双工模式）（全双工模式）。如