华为,思科二层三层四层交换机原理及识别

1、华为，思科二层三层四层交换机原理及识别2006-07-19 21:25二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。具体的工作流程如下：（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的；（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；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源

2、机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数 据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机 就是这样建立和维护它自己的地址表。从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总 线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超 过NXM，那么这交换机就可以实现线速交换；（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种 表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的 接入

3、容量；（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC（Application specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到 非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在 考虑设备选型时注意比较。（二）路由技术路由器工作在osi模型的第三层-网络层*作，其工作模式与二层交换相 似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由和交换在传递包时使用不同的 控制信息，实现功能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表，这 个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步

4、应该向那里走，如果能从路由表中 找到数据包下一步往那里走，把链路层信息加上转发出去；如果不能知道下一步 走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包。路由表中 写入各种信息，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径，然后由相对简单直 接的转发机制发送数据包。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转 发，依次类推，直到数据包到达目的路由器。而路由表的维护，也有两种不同的方式。一种是路由信息的更新，将部分或 者全部的路由信息公布出去，路由器通过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓 扑结构，这一类的路由协议称为距离矢量路由协议；另一种

5、是路由器将自己的链 路状态信息进行广播，通过互相学习掌握全网的路由信息，进而计算出最佳的转 发路径，这类路由协议称为链路状态路由协议。由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的工作能力直接决定其 性能的优劣。当然这一判断还是对中低端路由器而言，因为高端路由器往往采用 分布式处理系统体系设计。（三）三层交换技术近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人 说这是个非常新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的 堆叠，也没有什么新的玩意，事实果真如此吗？下面先来通过一个简单的网络来 看看三层交换机的工作过程。组网比较简单使用IP的设备A三层交换机使用ip

6、的设备b比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址， 判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请 求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二 层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓 存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关， 这个缺省网关一般在*作系统中已经设好，对应第三层路由模块，所以可见对于 不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就

7、由三 层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头， 其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。 通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关 系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完 成。这就通常所说的一次路由多次转发。以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点： 由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层 交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十 Gbit/s。算上背板带宽，这

8、些是三层交换机性能的两个重要参数。简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模 块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由 器中的软件。结论二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，在小型局域网中，广 播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网 络用户提供了很完善的解决方案。路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适 合用于大型的网络间的路由，它的优势在于选择最佳路由，负荷分担，链路备份 及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。三层交换机的最重要

9、的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发，加 入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门，地域等等因素划 分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机不能实 现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限 制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首 选。一般来说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网络中，如全部由三层 交换机来做这个工作，会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的 路由交由路由器去完成，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略， 当然，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，

10、让三层交换机也兼为网际互 连。第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC 地址（第二层网桥）或源/目标IP地址（第三层路由）,而且依据TCP/UDP（第四层） 应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器。它传输的业务服 从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理 服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世界，业务类型由终端TCP或 UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP 和UDP端口共同决定。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组 服务器支持

11、某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP， 而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个 TCP SYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终 端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同 一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。华为交换机302620125012看第2位是04的说明它是2层交换机3550看第2位是59的说明它是3层交换机LI(Lite software Image)表示设备为弱特性版本。SI (Standard softwar

12、e Image)表示设备为标准版本，包含基础特性。EI(Enhanced software Image)表示设备为增强版本，包含某些高级特性。HI(Hyper software Image)表示设备为高级版本，包含某些更高级特性Z，表示没有上行接口；(新产品不允许此位)G，表示上行GBIC接口；P，表示上行SFP接口；T，表示上行RJ45接口；V，表示上行VDSL接口；W，表示上行可配置WAN接口；C，表示上行接口可选配；M，表示上行接口为多模光口；S，表示上行接口为单模光口；F，表示下行接口为模板板，可插光接口板或电接口板。主要为兼容3526F，3526EF，3552F等老产品的命名。当同时

13、存在时，表示上行接口为多种接口类型复合注：Combo端口不在命名中显示。思科交换机Cisco 的交换机产品以Catalyst”为商标，包含 1900、2800、2900、3500、4000、 5000、5500、6000、8500等十多个系列。总的来说，这些交换机可以分为两类:一类是固定配置交换机，包括3500及以下的大部分型号，比如1924是24 口 10M 以太交换机，带两个100M上行端口。除了有限的软件升级之外，这些交换机不 能扩展；另一类是模块化交换机，主要指4000及以上的机型，网络设计者可以根据网络 需求，选择不同数目和型号的接口板、电源模块及相应的软件。选择设备时，许多人对长长

14、的产品型号十分头疼。其实，Cisco对产品的命 名有一定之规。就Catalyst交换机来说，产品命名的格式如下：Catalyst NNXX -C -M -A/-EN其中，NN是交换机的系列号，XX对于固定配置的交换机来说是端口数，对 于模块化交换机来说是插槽数，有-C标志表明带光纤接口，-M表示模块化，-A和-EN分别是指交换机软件是标准板或企业版。二、产品介绍目前，网络集成项目中常见的Cisco交换机有以下几个系列，1900/2900系 列、3500系列、6500系列。他们分别使用在网络的低端、中端和高端。下面分 别介绍一下这几个系列的产品：1、低端产品先说一下低端的产品，1900和2900

15、是低端产品的典型。其实在低端交换机 市场上，Cisco并不占特别的优势，因为3Com、Dlink等公司的产品具有更好的 性能价格比。1900交换机适用于网络末端的桌面计算机接入，是一款典型的低端产品。 它提供12或24个10M端口及2个100M端口，其中100M端口支持全双工通讯， 可提供高达200Mbps的端口带宽。机器的背板带宽是320Mbps。带企业版软件的1900还支持VLAN和ISL Trunking，最多4个VLAN，但一 般情况下，低端的产品对这项功能的要求不多。某些型号的1900带100BaseFX光纤接口。如C1912C、C1924C带一个百兆 Tx 口和一个百兆Fx 口，C

16、1924F带两个100BaseFX接口。1900系列的主要型号 如下：C1912： 12 口 10BaseTx， 2 口 100BaseTx， 1 个 AUI 口C1912C： 12 口 10BaseTx，1 口 100BaseTx，1 个 AUI 口，1 个 100BaseFx 口C1924： 24 口 10BaseTx，2 口 100BaseTx，1 个 AUI 口C1924C： 24 口 10BaseTx，1 口 100BaseTx，1 个 AUI 口，1 个 100BaseFx 口C1924F： 24 口 10BaseTx，1 个 AUI 口，1 个 100BaseFx 口（19XX已

17、经被列为思科淘汰类产品中，将不会出现在新一版本的认证考试中）如果在你的网络中，有些桌面计算机是100M的，那么2900系列可能更加适 合。与1900相比，2900最大的特点是速度增加，它的背板速度最高达3.2G，最 多24个10/100M自适应端口，所有端口均支持全双工通讯，使桌面接入的速度 大大提高。除了端口的速率之外，2900的其他许多性能也比1900系列有了显著 的提高。比如，2900的MAC地址表容量是16K，可以划分1024个VLAN，支持ISL Trunking协议等等。2900系列的产品线很长。其中，有些是普通10/100BaseTx交换机，如C2912、C2924等；有些是带光

18、纤接口的，如C2924C带两个100BaseFx 口；有些是模块 化的，如C2924M带两个扩展槽。扩展槽的插卡可以放置100BaseTx模块、 100baseFx模块，甚至可以插ATM模块和千兆以太接口卡（GBIC）。详细情况如下:C2912-XL： 12 口 10/100BaseTx 自适应C2912MF-XL： 2 个扩展槽，12 口 100BaseFXC2924-XL： 24 口 10/100BaseTX 自适应C2924C-XL： 22 口 10/100BaseTX 自适应，2 口 100BaseFXC2924M-XL： 2 个扩展槽，24 口 10/100BaseTx 自适应在29

19、00系列中，有两款产品比较独特，一是C2948G，二是C2948G-L3。2948G 的性能价格比还不错，它使用的软件和Catalyst 5000/5500 一样，有48个 10/100Mbps自适应以太网端口和2个千兆以太网端口，24G背板带宽，带可热插 拔的冗余电源，有一系列容错特征和网管特性。C2948G-L3在C2948G的基础上 增加了三层交换的能力，最大三层数据包吞吐量可达10Mpps。不过，总的来说， 2900系列交换机一般用在网络的低端，千兆和路由的能力并不是很重要，所以 两款2948在实际项目中使用得不多。2、中端产品再来看中端产品，中端产品中3500系列使用广泛，很有代表性

20、。C3500系列交换机的基本特性包括背板带宽高达10Gbps，转发速率7.5Mpps， 它支持250个VLAN，支持IEEE 802.1Q和ISL Trunking,支持CGMP网/千兆以太 网交换机，可选冗余电源等等。不过C3500的最大特性在于管理和千兆。管理特性方面，C3500实现了 Cisco的交换集群技术，可以将16个C3500， C2900，C1900系列的交换机互联，并通过一个IP地址进行管理。利用C3500内 的Cisco Visual Switch Manager（CVSM）软件还可以方便地通过浏览器对交换 机进行设置和管理。千兆特性方面，C3500全面支持千兆接口卡（GBI

21、C）。目前GBIC有三种 1000BaseSx，适用于多模光纤，最长距离550m； 1000BaseLX/LH，多模/单模光 纤都适用，最长距离10km； 1000BaseZX适用于单模光纤，最长距离100km。C3500主要有4种型号：Catalyst 3508G XL： 8 口 GBIC 插槽Catalyst 3512 XL： 12 口 10/100M 自适应，2 口 GBIC 插槽Catalyst 3524 XL： 24 口 10/100M 自适应，2 口 GBIC 插槽Catalyst 3548 XL： 48 口 10/100M 自适应，2 口 GBIC 插槽3、高端产品最后，介绍一下高端的产品。对于企业数据网来说，C6000系列替代了原有 的C5000系列，是最常用的产品。Catalyst 6000系列交换机为园区网提供了高性能、多层交换的解决方案， 专门为需要千兆扩展、可用性高、多层交换的应用环境设计，主要面向园区骨干 连接等场合。Catalyst 6000 系列是由 Catalyst 6000 和 Catalyst 6500