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计算机网络-交换机

计算机网络-交换机

软考网工中交换机每年必考,相关知识点有:交换机概念、冲突域和广播域、吞吐量与背板带宽、交换机端口、交换机工作原理和交换机的基础配置。
计算机网络-交换机

文章目录

  • 交换机概述
    • 交换机分类
      • 以工作层次划分
      • 以交换方式划分
    • 冲突域和广播域
  • 交换机工作流程

交换机概述

交换机(Switch)是一种信号转发的设备,可以为交换机自身的任意两端口间提供独立的电信号通路,又称多端口网桥。常见的交换机有以太网交换机、电话语音交换机等,考试只考以太网交换机。

交换机分类

以工作层次划分

计算机网络-交换机

以交换方式划分

以太网交换机的交换方式有三种: 直通式交互、存储转发式交换(没有强调时,默认为此方式)、无碎片转发交换直通式交换(Cut-Through):只要信息有目标地址,就可以开始转发。这种方方式有中间错误检查的能力,但转发速度快。存储转发式交换(Store-and-Forward):先将接收到的信息缓存,检测正确性(CRC,以太网交换机在转发数据的时候都是转发的以太网帧,不正确就丢弃),确定正确后才开始转发。注意:接收到的是全部的数据,所以不存在转发碎片数据。虽然时延较大,但是此类交换方式是交换机的主要交换方式这种方式的中间结点需要存储数据,时延较大。无碎片转发交换(Fragment Free):接收到64字节之后才开发转发,是直通式和存储转发式两者的结合。次交换方式比直通式的转发可靠性高,比存储式转发要快。

冲突域和广播域

冲突域:简单来说冲突域就是一个范围,以太网中的两个数据帧在同时传输时会产生冲突,冲突之后会产生一个冲突加强信号,这个冲突信号能够通告网段中的所有计算机"发生冲突了,大家赶紧停止传输信号"的冲突信号。此时当发生冲突时,所有只要能够检测到冲突信号的计算机所组成的一个范围就叫冲突域。单纯复制信号的集线器和中继器是不能隔离冲突域的。使用第2层技术的设备能分割CSMA/CD的设备,可以隔离冲突域。网桥、交换机、路由器能隔离冲突域。2层设备以上的设备都可以隔离冲突域。集线器和中继器中都有的端口是在同一个冲突域里面。
广播域:所有能收到广播的范围,当某个设备的接口收到广播之后,这个广播能够转发到这个设备的所有的接口上,那么这所有能够接收到这个广播的接口所组成的范围就叫广播域。所有的2层设备或者说网桥他们的所欲的端口都在同一广播域。隔离广播域需要使用第3层设备,路由器、3层交换机都能隔离广播域。总结:路由器的每个接口都在一个单独的冲突域里面,由于他能隔离广播所以每个接口也是在一个单独的广播域里面。2层设备它的所有端口是同一个广播域,但是每一个接口是一个独立的冲突域。第一次物理层的设备而言,所有的接口即是同一个广播域也是同一个冲突域。

交换机工作流程

2层交换机的3个功能:学习、转发、消除环路学习:交换机在不断的学习哪些Mac地址在哪些端口里面,然后形成自己的网桥表,MAC地址表转发:收到数据后读取该数据包头的目的MAC地址,在之前根据学习到的形成自己的MAC表里查找对应的端口后,将数据转发到对应的端口上。如果查找失败,就将数据广播到所有的端口上。如有有回应就将对应的关系存入MAC地址表供以后使用。消除环路:如果交换网络中存在一个环路,那么这网络就会不停的死循环,最终导致广播风暴。由STP(生成树协议)完成消除环路。
3层交换机的工作流程:一次路由,多次交换。(效率更高)3层交换机并非是路由器和2层交换机的简单物理组合,而是一个严谨的逻辑组合。某源主机发出的数据进行第3层交换后,相关信息保存到MAC地址与IP地址的映射表中。当同源数据再次交换时,3层交换机则根据映射表直接转发到目的地址所在端口,无须通过路由计算。