交换网络的分类方式（交换网络的基础）

交换网络的分类方式（交换网络的基础）初始状态下，交换机并不知道所连接主机的MAC地址， 所以MAC地址表为空。如下图的例子，SWA为初始状态， 在收到主机A发送的数据帧之前，MAC地址表中没有任何表项。1、初始状态3）如果进入交换机的是一个组播帧，则交换机的处理行为比较复杂。这里就不展开说了总得来说交换机可以简单概括成以下两点：交换机中有一个MAC地址表， 里面存放了MAC地址与交换机端口的映射关系。 MAC地址表也称为CAM（Content Addressable Memory） 表。如下图所示， 交换机对帧的转发操作行为一共有三种：泛洪（Flooding） ，转发（Forwarding）， 丢弃（Discarding） 。

常见的以太网设备包括Hub、交换机等。交换机工作在数据链路层，它有效的隔离了以太网中的冲突域，极大的提升了以太网的性能。随着企业网络的发展，越来越多的用户需要接入到网络， 交换机提供的大量的接入端口能够很好地满足这种需求。 同时， 交换机也彻底解决了困扰早期以太网的冲突问题， 极大地提升了以太网的性能， 同时也提高了以太网的安全性。

交换机工作在数据链路层， 对数据帧进行操作。 在收到数据帧后， 交换机会根据数据帧的头部信息对数据帧进行转发。

交换机工作原理

1）如果进入交换机的是一个单播帧，则交换机会去MAC地址表中查找这个帧的目的MAC地址。

1. 如果查不到这个MAC地址， 则交换机执行泛洪操作。
2. 如果查到了这个MAC地址， 则比较这个MAC地址在MAC地址表中对应的端口是不是这个帧进入交换机的那个端口。 如果不是，则交换机执行转发操作。 如果是， 则交换机执行丢弃操作

2）如果进入交换机的是一个广播帧，则交换机不会去查MAC地址表，而是直接执行泛洪操作。

3）如果进入交换机的是一个组播帧，则交换机的处理行为比较复杂。这里就不展开说了

总得来说交换机可以简单概括成以下两点：

1. 基于源MAC地址学习
2. 基于目的MAC地址转发

交换机的转发行为

交换机中有一个MAC地址表， 里面存放了MAC地址与交换机端口的映射关系。 MAC地址表也称为CAM（Content Addressable Memory） 表。如下图所示， 交换机对帧的转发操作行为一共有三种：泛洪（Flooding） ，转发（Forwarding）， 丢弃（Discarding） 。

1. 泛洪：交换机把从某一端口进来的帧通过所有其它的端口转发出去（注意，“所有其它的端口”是指除了这个帧进入交换机的那个端口以外的所有端口）。
2. 转发：交换机把从某一端口进来的帧通过另一个端口转发出去（注意，“另一个端口”不能是这个帧进入交换机的那个端口）。
3. 丢弃：交换机把从某一端口进来的帧直接丢弃。

交换机数据帧转发过程

1、初始状态

初始状态下，交换机并不知道所连接主机的MAC地址， 所以MAC地址表为空。如下图的例子，SWA为初始状态， 在收到主机A发送的数据帧之前，MAC地址表中没有任何表项。

2、 学习MAC地址

主机A发送数据给主机C时， 一般会首先发送ARP请求来获取主机C的MAC地址， 此ARP请求帧中的目的MAC地址是广播地址， 源MAC地址是自己的MAC地址。 SWA收到该帧后， 会将源MAC地址和接收端口的映射关系添加到MAC地址表中。 缺省情况下， X7系列交换机学习到的MAC地址表项的老化时间为300秒。 如果在老化时间内再次收到主机A发送的数据帧， SWA中保存的主机A的MAC地址和G0/0/1的映射的老化时间会被刷新。 此后， 如果交换机收到目标MAC地址为00-01-02-03-04-AA的数据帧时， 都将通过G0/0/1端口转发。

3、转发数据帧

本例中主机A发送的数据帧的目的MAC地址为广播地址， 所以交换机会将此数据帧通过G0/0/2和G0/0/3端口广播到主机B和主机C。

4、目标主机回复

主机B和主机C接收到此数据帧后， 都会查看该ARP数据帧。 但是主机B不会回复该帧， 主机C会处理该帧并发送ARP回应， 此回复数据帧的目的MAC地址为主机A的MAC地址， 源MAC地址为主机C的MAC地址。SWA收到回复数据帧时， 会将该帧的源MAC地址和接口的映射关系添加到MAC地址表中。 如果此映射关系在MAC地址表已经存在， 则会被刷新。 然后SWA查询MAC地址表， 根据帧的目的MAC地址找到对应的转发端口后， 从G0/0/1转发此数据帧。

交换机的交换模式

1、Cut-Through:直通模式

当输入端口检测到一个数据包时，就检查该包的包头，根据包内的目的地址把数据包直通到相应端口。

优点：这种方式不需要等数据包接收完就开始转发，交换速度快，延迟非常小。

缺点：不提供错误检测服务，有可能将出错的数据包转发出去。也不提供缓存，不能将速率不同的端口直接接通，而且容易丢包。

2、Store-and-Forward:存储转发

这种方式先将数据包完整的接收下来，经过CRC检查，如果数据包没有错误，再根据地址进行转发。

优点：提供错误检测服务，改善了网络性能。支持速度不同的端口的转发服务，可以保证高速端口与低速端口间协同工作。

缺点：传输延时较大，而且需要较大的缓存容量。

3、Frag-free:帧自由，64字节为单位

它检查数据包的长度是否够64个字节，若小于64字节，说明是废包，进行丢弃，若大于64字节，则发送该包。

这种方式可保证碰撞碎片不在网络中传播，提高了网络效率，它的数据处理速度介于直通式和存储转发式之间

以太网端口技术

1、自动协商

端口速率

1. 标准以太网(10M)
2. 快速以太网(100M)
3. 千兆以太网(1000M)
4. 万兆以太网(10000M)

工作模式

1. 全双工
2. 半双工

2、流量控制

1. 防止在出现拥塞的情况下丢帧
2. 半双工方式下采用反压技术实现
3. 全双工方式下采用PAUSE帧

端口配置(常用)

[SWA-GigabitEthernet0/0/1]undo negotiation auto //关闭端口自动协商功能 [SWA-GigabitEthernet0/0/1]speed 100 //设置端口速率为100M [SWA-GigabitEthernet0/0/1]duplex full //设置端口为全双工工作模式 [SWA]display interface g0/0/1 //查询接口详细信息 总结