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不可不知的二层交换机基础知识
[ 编辑:qiraosky | 时间:2015-01-28 16:13:08
| 浏览:194次 | 来源:德州电脑服务网 | 作者:德州电脑服务网 ]
咱们平时所说的局域网交换技术，也称为层2交换技术，内容主要包括层2交换的工作原理、网络环路、如何利用Spanning-TreeProtocol来解决网络环路、VLAN及VTP技术，这篇文章主要介绍二层交换机的工作原理以及网络环路的危害。其他的内容将在后续陆续介绍。 大家都知道传统共享以太网使用的是CSMA/CD机制，即载波侦听多路访问/冲突检测。我们来详细分析一下： CSMA/CD CSMA/CD是一种分布式介质访问控制协议，网络中的各个节点都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个节点在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的节点同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个节点必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。 最早由Inter，施乐，DEC三家公司提出以太网标准，后来IEEE组织制定了802.3标准规定了以太网的物理层和数据链路层的MAC子层，主要就是定义了10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T、10BASE-F等，规定了介质，带宽，距离等。同时还定义了一个502.2标准，规定以太网数据链路层的LLC子层，即逻辑链路控制子层，主要是提供了一个数据链路层与网络层的接口，如图所示： 网络层有很多协议，数据链路层提供了很多协议之间的区分，使用网络层的哪一个协议，这就是为什么数据帧要封装一个LLC的头部信息。但传统以太2帧中不是使用LLC封装而是在数据帧中有一个2个字节的type来表明上网所使用的协议,如下图所使用的网络层协议是ARP。 下面来看一下 冲突域，广播域 冲突域：共享式以太网中的所有节点在需要与其他节点通讯时是可以发送数据的，但是CSMA/CD的机制却在确保在某个时刻只有一个节点可以发送数据，那如果肉个同时发送数据了，出现这种情况会导致冲突，那么在这个共享式网络中可能产生冲突的这么一个范围，我们就称为冲突域。 广播域：广播域是指在一个网络中广播包所能到达的范围。也就是说如果在一个网络上一个节点发送了一个广播包，这个广播包可以到达的范围，我们称为广播域， 作为一名专业的网络工作人员，具有识别冲突域和广播域的能力是所需要的一项重要技能。第一层设备的加入是扩大了冲突域，只有加入第二层设备或三层设备才可以分隔冲突域，也就是说如果加入了网桥、交换机和路由器可以将冲突域分割成较小的部分，从面降低对带宽的竞争，减少冲突。路由器还有一个好处，可以划分更小的广播域。这就叫网络分段。而用二层设备来减少冲突域的范围叫做“微分段”，也就是说不是正真意义的分段。真正意义的分段是网段号不同，不可能进行直接通讯。所以二层设备可以实现分段，但不能真正将网络进行分段，而路由器是可以实现真正网络分段的。这句话，大家好好理解一下!给出一个表供大家参考。 网络分段 那么咱们的交换技术毫无疑问使用的就是交换机，我们来看一个交换机的功能： 交换机的三大功能： MACA地址的学习 数据帧的转发或者是数据帧的过滤 利用生成树协议防止网络环路 首先我们来看第一个交换机MAC地址的学习功能，交换机是通过MAC表来进行交换转发工作的，所以MAC地址表是交换工作的核心，网络与交换机的不同之处就在于网桥使用软件来创建和管理MAC地址表的，而交换机使用ASIC来创建和管理MAC地址表。 交换机的MAC地址学习功能： 交换机初始化时，要学习进入交换机的数据帧的源地址，并且把源地址及其对应的交换机的端口号记录在MAC地址表。在MAC地地址表形成之后，交换机要学习进入交换机数据帧的目的地址，并且与MAC地址表中的条目进行比较，完成相应的转发。 MAC地址学习 交换机开机初始化时，MAC地址表是空的，因为MAC地址表是存储在内存中的。 如果计算机A发送数据帧到计算机C,此时交换机的E0口接收该数据帧，交换机记录下该数据帧的源地址C的对应关系及E0口的对应关系。如图所示： 由于交换机并不知道C的MAC地址，所以将此数据帧对除了E0口以外的其他端口进行转发。 如果是计算机D发送数据帧到计算机C，此时交换机的E3口接收该数据帧，交换机记录下该数据帧的源地址D的地址与端口的对应关系。此时交换机仍然不知道C的地址，所以还是要对除了E0口以外的其他端口上进行转发。 交换机不断记录每个接口上接收到的数据帧的地址，一段时间以后所有的端口所连接的MAC地址都会记录到MAC地址表中。此时计算机A再向计算机C发送数据时，就直接查MAC地址表进行转发即可，不会再转发到其他端口上。 在这个图中计算机A和计算机B通过HUB连接到Switch的E0口上，所以在MAC地址表中记录两个MAC地址对应同一个端口，此时如果A与B通讯，则交换机不会转发该数据帧，因为源和标MAC都在同一个接口上。这就是交换机的地址学习功能以及数据包的转发过滤。 |
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