【网络】交换机基本原理与配置

深碍√TFBOYSˉ_ 2024-04-06 14:32 97阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、数据链路层
 *   *  1.数据链路层介绍
     *  2.数据链路层的功能
 *  二、以太网
 *   *  1.以太网介绍
     *  2.以太网的发展
     *  3.以太网MAC地址
     *  4.以太网帧格式
 *  三、交换机
 *   *  1.交换机的简介
     *  2.交换机的转发原理
     *  3.交换机以太网接口的工作模式
 *  四、交换机的命令与配置
 *   *  常用命令与基本功能

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## 一、数据链路层 ##

### 1.数据链路层介绍 ###

数据链路层是OSI参考模型中的第二层，介乎于物理层和网络层之间。数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务）。

![在这里插入图片描述][8d14e91287ac43178e81812db3fc70fa.jpeg_pic_center]

### 2.数据链路层的功能 ###

*  **链路管理**
    
      数据链路的建立、维护与拆除。
 *  **帧的同步**
    
      为了使传输中发生差错后只将有错的有限数据进行重发，数据链路层将比特流组合成以帧为单位传送。每个帧除了要传送的数据外，还包括校验码，以使接收方能发现传输中的差错。
 *  **帧的差错恢复**
    
      在一个通信过程中具备发现差错的能力。
 *  **流量控制**
    
      流量控制是对发送方数据流量的控制，使其发送率不致超过接收方所能承受的能力。
 *  **透明传输**
    
      采取适当措施，使接收方不至于把数据误认为是控制信息。

## 二、以太网 ##

### 1.以太网介绍 ###

以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。

### 2.以太网的发展 ###

*  **早期的以太网（1973-1982）**

施乐以太网（Xerox Ethernet，又称“施乐以太网”）──是以太网的雏型。最初的2.94Mbit/s以太网仅在施乐公司里内部使用。而在1982年，Xerox与DEC及Intel组成DIX联盟，并共同发表了Ethernet Version 2（EV2）的规格，并将它投入商场市场，且被普遍使用。而EV2的网络就是受IEEE承认的10BASE5。

*  **10Mb/s以太网（1982-1990）**

1983年6月，IEEE标准委员会通过了第一个802.3标准。这个标准与DIX以太网标准相比，除了在一些不太重要的方面有所差别外，基本上使用的是相同的技术。实际上，两项标准文本的许多内容是相同的。在20世纪80年代随后的几年中，随着以太网市场的扩大，在这项基本标准中又增加了一系列中继器规范并可支持多种物理介质:适用于廉价桌面设备的细同轴电缆以及用于建筑物之间连接的光纤等。

*  **LAN网桥接与交换（1983—1997 )**

DEC在20世纪80年代初开发了第一个透明 LAN网桥，并于1984年发布了商品化产品。虽然开始时网桥的性能不高、价格较贵，但它非常容易安装和使用，与当时其他产品（如网络互联路由器）相比，具有较好的性能价格比。网桥成为多个以太网互联的主流设备。在  
20世纪80年代中期，许多新老制造商提供了各种各样的网桥产品。1987年，国际上开始研究把不同供应商的LAN通过网桥连接在一起的工业标准，结果便是1990年出现的IEEE 802.1D 标准。

*  **快速以太网（1992—1997 )**

计算机性能和应用需求的增长要求网络容量也同时增长。交换式LAN给每个桌面机带来了更大的带宽，它们不必再与其他用户共享一个信道。当然，大多数网络使用服务器，这些服务器仍然由许多用户共享。由于每个用户拥有专用带宽，因此对服务器的带宽需求变得越来越大。

*  **千兆以太网及万兆以太网（1996—现在)**

在快速以太网的官方标准提出后不到一年，对千兆以太网的研究工作也开始了，这种网的速率可达到1000Mb/s。快速以太网满足了―15年来人们对网络容量不断膨胀的需要，它以惊人的速度在新安装和升级的LAN中得到广泛的部署。然而交换技术与快速以太网的结合无疑对网络服务器和园区主干网施加了更大的压力。

![在这里插入图片描述][756f14d4612840da86b2992de0168505.jpeg_pic_center]

### 3.以太网MAC地址 ###

*  NAC地址用来识别一个以太网上的某个单独的设备或一组设备。
 *  MAC地址由 48 位二进制数组成通常分成六段，用十六进制表示。通常对于目的地址，用0和1来表示，0代表物理地址（单播地址）；1代表逻辑地址（组播地址）

![在这里插入图片描述][338f34c69d724b1291d28f9be0683ab9.jpeg_pic_center]

### 4.以太网帧格式 ###

![在这里插入图片描述][2f2b13e49aee4170a1c0e3d138a38abc.jpeg_pic_center]

以太网帧分为7部分，目的地址和源地址为MAC地址，各占6字节，协议占2字节，数据最多可占1500字节，帧校检占4字节。

## 三、交换机 ##

### 1.交换机的简介 ###

交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。

*  **接入层交换机**

接入层目的是允许用户连接到网络，因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。接入交换机是最常见的交换机，它直接与外网联系，使用最广泛，尤其是在一般办公室、小型机房和业务受理较为集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。在传输速度上，现代接入交换机大都提供多个具有10M/100M/1000M自适应能力的端口。

*  **汇聚层交换机**

汇聚层交换机是多台接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，因此汇聚层交换机与接入层交换机比较，需要更高的性能，更少的接口和更高的交换速率。

*  **核心层交换机**

而将网络主干部分称为核心层，核心层的主要目的在于通过高速转发通信，提供优化，可靠的骨干传输结构，因此核心层交换机应拥有更高的可靠性，性能和吞吐量。

### 2.交换机的转发原理 ###

*  初始状态（交换机刚开机时，MAC没有任何记录）
 *  MAC地址学习（源主机通过交换机发送数据帧给目标主机，交换机会学习数据帧中的源MAC和对应接口标识，并记录到MAC地址表中）
 *  广播未知数据帧（如果交换机的MAC地址表没有目的MAC地址对应的接口记录，则会进行广播泛洪）
 *  接收方回应（只有拥有对应目的MAC地址的主机才会进行回复响应）
 *  交换机实现单播通信（交换机会从目的主机回复的消息中学习到MAC地址和对应的接口标识，并记录到MAC地址表中，之后两台主机之间即可通过交换机MAC地址的记录实现单播通信）

![在这里插入图片描述][14dc2a7cd37c47908d51c410e7170a00.jpeg_pic_center]

**即：交换机通过MAC地址表的记录实现数据帧的转发**

注意：MAC地址表的默认老化时间时300s

### 3.交换机以太网接口的工作模式 ###

*  **单工通信**

单工通信是指消息只能单方向传输的工作方式。在单工通信中，通信的信道是单向的，发送端与接收端也是固定的，即**发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息**。生活中的广播就是一种单工通信的工作方式。![在这里插入图片描述][cd03042257f146dcbbdff7a300606081.jpeg_pic_center]

*  **半双工通信**

半双工通信可以实现双向的通信，但不能在两个方向上同时进行，必须轮流交替地进行。在这种工作方式下，发送端可以转变为接收端；相应地，接收端也可以转变为发送端。但是在同一个时刻，信息只能在一个方向上传输。例如对讲机就是一种半双工通信的工作方式。![在这里插入图片描述][a57fadbbc1534d8ca37c40e66c65b0b7.jpeg_pic_center]

*  **全双工通信**

全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收数据。在全双工方式下，通信系统的每一端都设置了发送器和接收器，因此，能控制数据同时在两个方向上传送。![在这里插入图片描述][556ca9346e5b4e7490a4e4d3791ff57f.jpeg_pic_center]

## 四、交换机的命令与配置 ##

### 常用命令与基本功能 ###

1.用户视图模式`<Huawei>`切换至系统视图模式`[Huawei]`

<Huawei>system-view（用户视图模式切换系统视图模式）
    
    <Huawei>quit (系统视图模式切换用户视图模式)

![在这里插入图片描述][d796d874c2884348bfe703f35cd6e42b.jpeg_pic_center]

2.历史命令查询

[Huawei] display history-command

![在这里插入图片描述][e3a3e32e43504bf9a6e0db12bf390bf8.jpeg_pic_center]

3、配置主机名

[Huawei] sysname SW1

![在这里插入图片描述][ae514cc479e64be2bed85d5c792c874a.jpeg_pic_center]

4.状态信息查询

<Huawei>display version  （查看VRP版本）
    <Huawei>display users （查看用户终端信息）

![在这里插入图片描述][699b9abd468a4f638f64479f25d4c3a8.jpeg_pic_center]

5、进入接口模式并查看信息

<Huawei>sys
    [Huawei]int g0/0/1
    [Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis this   （查看当前视图下的配置信息）

![在这里插入图片描述][907bb4bcd6d741f9bc410f5ab1be4cdd.jpeg_pic_center]

6.配置文件管理命令

[Huawei]display saved-configuration     （查看设备保存的信息）
    [Huawei]display current-configuration   （查看设备当前配置的信息）

![在这里插入图片描述][3e4840b07fdc462daea4a43d2e44737d.jpeg_pic_center]

[8d14e91287ac43178e81812db3fc70fa.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/6ee5878c682f4a3f9c11f16d40c67b75.jpeg
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