交换机工作原理

交换机属于二层的网络传输设备, 具有mac地址学习功能,它会读取数据报文中所封装的mac地址信息，并在交换机内部形成一个mac地址与交换机接口之间的对应表。当某个接口收到一个数据帧后，会根据帧首部的目的mac地址从本地的mac地址表进行查找，然后从对应的接口发送出去，实现报文的二层转发;

交换机通信过程

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• 初始状态下,交换机刚上电后,内部mac地址表此时是空的,主机A ping 主机C;

• 由于首次A还不知道主机C 的mac 地址,于是主机A发送arp 广播消息,询问设备C是哪一位，请把你的mac 地址给我,由于连接在交换机上的设备都在同一个广播域中,所以B,C 都收到了这个广播消息,C 发现是给自己的,于是进行回复,B 直接进行丢弃;

• 经过arp 后，A 有了C 的mac 地址,C 也有了A 的mac 地址;

• 主机A发送icmp request消息(源ip:主机Aip,源mac:主机Amac,目的ip:主机Cip,目的mac:主机Cmac)到达3号口，交换机3号口收到数据帧后，知道主机A就在当前3号口上,于是在内部mac 地址表中记录(Amac-> 3号口)，由于本地的mac 地址表中暂时还没有Cmac 与接口的对应关系,于是交换机将消息进行广播;

• 主机B发现不是给自己的，直接丢弃，主机C 看到是给自己的报文，接收并进行消息的回复, 消息内容(源ip:主机Cip,源mac:主机Cmac,目的ip:主机Aip,目的mac:主机Amac),交换机9号口收到主机C回复的数据帧后，在mac 地址表中增加(Cmac->9号口),然后查询内部mac 地址表，知道发送给主机A，需要从3号口发送出去,主机A收到C 的回复消息;
  -通信完成;

交换机连接方式

级联

通过交换机上的级联接口（又叫Uplink口）或者普通接口，与其它交换机互连,级联的结果是:在实际的网络中，它们仍然各自工作，仍然是两个独立的交换机;

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堆叠

对于多台具有堆叠功能的交换机，可以利用专门的堆叠线缆，通过交换机上的堆叠接口，将它们互连起来,堆叠后的结果是:在实际的网络中，对于其它网络设备以及网络管理员来说，它们是一台交换机，可以配置一个IP 地址进行管理;

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级联和堆叠区别

• 对设备要求不同
  级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间或者交换机与集线器之间完成；
  堆叠只有在自己厂家的设备之间，并且该交换机必须具有堆叠功能才可实现;

• 对连接介质要求不同
  级联时只需一根跳线;
  堆叠则需要专用的堆叠模块和堆叠线缆;

• 最大连接数不同
  交换机间的级联，没有级联数的限制;
  叠堆内可容纳的交换机数量，厂家有规定;

• 管理方式不同
  堆叠后的数台交换机在逻辑上是一个被网管的设备，可以统一配置和管理;
  相互级联的交换机在逻辑上仍然是各自独立的,必须依次配置;

• 网络覆盖范围不同
  通过级联成倍地扩展网络覆盖范围;
  堆叠线缆通常只有0.5~1m，仅仅能够满足交换机之间互联的需要;

交换机管理方式

带外管理

• console 接口连接
  通过PC 进行连接,为交换机管理接口设置ip 地址,配置pc 主机到交换机网络的路由,下次访问时可以通过带内连接方式登录;

  
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带内管理

• telnet /http 登录

交换机配置

• 这里以华为交换机为例,按功能分类，所有的操作对象统一注册在命令行视图下,每种命令行视图下对应不同的功能，分三个级别,从低到高依次是用户视图、系统视图、具体业务视图（如VLAN视图、接口视图）
• 用户视图 <Huawei>
• 系统视图 [Huawei] (输入system-view进入系统视图)
• 业务视图 [Huawei]vlan batch 1 eg:设置vlan

交换机组网特点

• 交换机属于二层转发设备，连接的设备属于同一网络号空间内，它们都在同一个广播域中;
• 交换机并不能无限制地级联下去，超过一定数量的交换机级联，最终会由于“广播”的问题，从而导致网络性能的严重下降;

交换机与集线器区别

• 协议栈中所属层次区别
  集线器工作在物理层，各站点还是共享传输信道，逻辑上，仍然是传统以太网,设备之间互相竞争对传输媒体控制,在同一时刻，最多只能允许一个设备发送数据,各设备之间通信效率降低;

  
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  交换机工作在数据链路层,具有mac地址学习功能，收到报文后，查看本地的mac 地址表，转发到对应的接口,可实现多对设备接口之间的通信,通信效率提高;

  
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• 报文转发区别
  当网络拓扑中一台pc 发送报文后，集线器会将报文广播发送到除了源端口外的所有的端口,接收端设备查看是发给自己的才接收，否则直接丢弃；当网络越大的情况下，出现网络碰撞的几率越大，数据传输效率越低;
  交换机依据本地学习到的mac地址来决定数据的转发,避免网络碰撞的情况;