局域网交换技术浅析

摘要: 局域网交换技术

局域网技术基础

局域网的定义：局域网是在同一个组织机构管理下的通讯系统；即使得计算机、终端以及各种信息处理设备在一个相对较小的范围内通过各种传输介质相互连接起来，从而达到资源共享与信息通讯目的的数据通信网络。

局域网的组件：通讯终端设备、接入及互连链路以及互联设备（如交换机，路由器）。

局域网特性：覆盖范围小，传输速率 ，无第三方参与。

局域网体系结构：

LAN体系结构（链路服务访问点与LSAP）与OSI体系结构中的链路层（逻辑链路子层LLC和介质访问控制子层MAC）和物理层相对应。

局域网实现技术：

根据具体传输媒介、媒介访问控制方式以及拓扑结构的不同，局域网的实现技术可以包含以下几种：

FDDI技术

TokenRing技术

ATM技术

以太网技术

WLAN技术

以太网技术基础

以太网的定义：

– 以太网最初是由Xerox（施乐公司）在20世纪70年代研制开发的一种基带局域网技术。

– 最初使用同轴电缆作为网络媒体，网络中所有主机的收发都依赖于同一套物理介质，即共享介质。

– 同一时刻只能有一台主机在发送，各主机通过遵循CSMA/CD规则来保证网络的正常通讯。

以太网的核心工作原理是CSMA/CD,载波侦听多路访问/冲突检测，先听后发，边听边发。

以太网的拓扑：

Bus Topology

Extended Star Topology

Ring Topology

Hierarchical Topology

Star Topology

Mesh Topology

以太网传输媒介：

双绞线

直连网线

T568A----T568A

交叉网线

T568A----T568B

智能MDI/MDIX：自适应线序

自动调整与对端一致。

光纤

根据应用环境的不同，光纤有光缆、跳线、尾纤之分。根据光传输模式的不同又有单模<SMF， single mode fiber>、多模<MMF,muti-mode fiber>之分。

光缆主要是用在室外建筑物之间互联，跳线与尾纤主要是用在室内设备之间互联。

单模传输距离远，价格贵。多模传输距离相对短，价格相对便宜。

光纤成对：一收一发；两端设备光口互联时要交叉。

以太网类型：

共享式以太网

以太网是最广泛的LAN，早期的以太网是共享式以太网。也叫做传统以太网，所有设备共享特定的带宽。

共享式以太网的典型代表在最开始时是共享同轴电缆的总线网络，后期是星型的HUB网络。但两者的核心都是共享媒介，存在着冲突问题，采用CSMA/CD机制保证正常通信。不管是总线型网络还是HUB网络，其核心设备均工作在物理层，因此其通讯方式采用广播方式。

注：共享式以太网因为共享和广播的问题导致整体性能非常低，扩展性非常差，不符合现代网络业务发展需要。

交换式以太网

强烈的市场需求推动了交换式以太网的发展，用户迫切希望能够独享更高的带宽，需要找到解决冲突和广播泛滥的方法。

现代以太网技术的典型代表是交换式以太网，用户设备可以独享带宽。

交换式以太网的典型代表是网桥或交换机，这些设备并非共享总线, 而是采用交叉交换矩阵，支持并发连接机制，隔离了冲突。

交换机工作在数据链路层，能够理解并决策是转发、过滤还是洪泛以太网帧。可以减少网络中的广播包数量

半双工模式下采用CSMA/CD机制避免冲突。全双工模式下关闭CSMA/CD采用缓存机制避免端口冲突。

交换机技术基础

网桥与交换机的比较

网桥也是一种工作在数据链路层的局域网设备，它是交换机的前身。主要是在传统以太网中用来进行冲突域隔离，增强其网络扩展性。

网桥和交换机都工作在二层，都具有MAC地址学习功能

转发/过虑/洪泛数据帧的功能

网桥基于软件转发，交换机基于硬件转发

网桥端口密度低，交换机端口密度大

网桥只支持半双工，交换机可以支持全双工

交换机基本功能

MAC地址学习功能

交换机初始化时，MAC表为空。

每台PC机定期发送携带有本地MAC地址信息的NETBIOS或者ARP报文。

交换机将收到这些报文的接口号与报文中的源MAC地址进行对应并保存在交换机的MAC表中。

转发/过滤/洪泛功能

转发交换机MAC表能匹配的单播帧。过滤源与目标在同一端口的数据帧。

洪泛未知目标单播，广播和组播。

PC A发送目标MAC为0260.8c01.5555的数据帧，在MAC表中没有与该地址对应的MAC条目，则该帧被作为未知目标单播帧被交换机洪泛处理。