Cisco技术-交换

　　一.以太网

　　以太网是一种能够使计算机进行相互传递信息的介质，它利用二进制形成一个个字节（在物理层，其表现形式为电脉冲即电压）这些字节在目的地再组合成一帧帧的数据。

　　在每个帧报头（帧的起点）中，都含有一个目的和源MAC（介质访问控制）地址，在以太网中，各个节点设备将接收的帧报头的MAC地址与自己NIC（网络接口卡，即网卡）中的MAC地址对比，若符合，就向上层传递；如果不符合，就丢弃。

　　MAC地址共48位，以3组每组4个数字的十六进制表示（点分十六进制），前6个数字表示供应商代码，后6个数字为序列号。它一般被烧入NIC中。由IEEE（电子和电气工程师协会）管理，分配。

　　以太网的帧格式：

　　1． 前同位符号（由前同位信号字段（7字节—由重复的二进制10组成）和帧开始分界符（1字节—由10重复直到最后两位—11，作为结束位）

　　2． 目标MAC地址（6字节）

　　3． 源MAC地址（6字节）

　　4． （1）类型字段（2字节，标识封装在帧中的第3曾信息包的类型—以太网II或以太网DIX）

　　（2）长字段（比类型字段增加了逻辑链路控制（LLC）字段—识别信息包中使用的第3曾协议，包含DSAP（目的服务访问点）和SSAP（源服务访问点）以及控制字段。DSAP和SSAP合并就可标识使用中的第3曾协议类型—IEEE802.3）

　　（3）长字段（与IEEE802.3类似，无LLC字段，无法识别第3层协议—Novell以太网）

　　（4）长字段（与IEEE802.3类似，以AA取代DSAP和SSAP，第3层协议在OUI（组织唯一标识）字段后的类型字段中表示。OUI是6位的十六进制数，可唯一标识一个组织（如Cisco的为00000c，此号码也用于MAC地址的供应商代码中）--以太网SNAP）

　　5． 数据包

　　6． 帧检验和

　　CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测)，以太网采用的帧传播的方式。即在同一时间只能

　　有一台终端传输数据。它先侦测网路，若有数据传输，则先等待，直到没有数据在传输，它就开始传输其数据，其他的终端要传输数据的话就必须等到网络空闲。若两台终端同时传输数据，就会产生冲突，于是双方就停止发送数据，并且发出冲突信号，这是网络上的所有终端停止数据传输，发生冲突的终端执行一种时间延迟来确保不会再出现冲突，谁的延迟时间先到零谁就先传输数据。

　　以太网的进化：

　　1． 快速以太网：100Mb/s，CSMA/CD；

　　2． 千兆以太网：1000Mb/s，；

　　3． G-比特以太网：G比特传输率；

　　全双工以太网：只存在两个节点，以10BaseT连接，NIC支持。从理论上说，可是带宽增加一倍。

　　冲突域（物理分段）：连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合。这个域代表了冲突在其中发生并传播的区域，这个区域可以被认为是共享段。在OSI模型中，冲突域被看作是第一层的概念，连接同一冲突域的设备有Hub，Reperter或者其他进行简单复制信号的设备。也就是说，用Hub或者Repeater连接的所有节点可以被认为是在同一个冲突域内，它不会划分冲突域。而第二层设备（网桥，交换机）第三层设备（路由器）都可以划分冲突域的，当然也可以连接不同的冲突域。简单的说，可以将Repeater等看成是一根电缆，而将网桥等看成是一束电缆。

　　广播域：接收同样广播消息的节点的集合。如：在该集合中的任何一个节点传输一个广播帧，则所有其他能收到这个帧的节点都被认为是该广播帧的一部分。由于许多设备都极易产生广播，所以如果不维护，就会消耗大量的带宽，降低网络的效率。由于广播域被认为是OSI中的第二层概念，所以象Hub，交换机等第一，第二层设备连接的节点被认为都是在同一个广播域。而路由器，第三层交换机则可以划分广播域，即可以连接不同的广播域。

　　多点传送（组播）：将数据发送到指定的节点。

　　*必须要清楚广播域和冲突域的区别，这是很关键的！

　　*在很多情况下我们可以将交换机认为是一种网桥，但是，它们之间还是有区别的，看下面的比较：

　　1． 网桥一般只有两个端口，而交换机通常有很多端口；

　　2． 网桥的速度比交换机慢；

　　3． 网桥发送数据一般只存储/转发模式，而交换机不止一种模式；

　　4． 交换机的硬件结构比较合理；

　　5． 交换机拥有比网桥更多的功能，比如VLAN，第三层交换等；

　　6． 交换机比网桥拥有更多的存储器（RAM）容量以存储和转发数据；

　　7． 网桥工作在OSI的第二层，交换机则在地二，三层工作，等等。

　　交换机的帧转发方式：

　　1． 直通交换（cut-through）：交换机在读取到帧中的DMAC（目的MAC地址）后就执行帧转发，不执行FCS（帧校验和），转发速度快，但是可能转发错误帧，浪费带宽，如果网络不易产生帧错误，则可以考虑采用此方式。

　　2． 存储转发（store&forward）:以性能为代价，尽量减少无效帧。交换机读取整个帧，转发前验证CRC（循环冗余校验）值，现在新的交换机可以在很短的时间内完成帧的检验，它可以完全隔离冲突域。

　　3． 无分段交换：读取帧的前64个字节，然后开始转发帧。

　　4． 适应性或错误感应交换：自动适应介质的情况，错误较少时用直通交换，当错误超过一定值时，动态调整为存储转发。（Cisco的1900交换机及其软件不支持此方式）

　　用网桥进行分段：

　　网桥用于对网络进行物理分段（注意，它不能进行逻辑分段），在网络上使用网桥后，同一物理网段上的节点数将减少，即可以减少冲突，提高带宽的利用率。

　　用交换机进行分段：

　　大致和网桥差不多，但要记住，交换机的每个端口是它自己的物理网段（这句话有点不好理解啊，也就是说，一个8口的交换机上连接了8个终端，那么我们就说有8个物理网段—也就是8个冲突域，当然，逻辑网段只有一个；交换机也可以划分逻辑网段，这要用到VLAN技术，这在后面讨论）

　　用路由器进行分段：

　　基本方式和网桥，交换机差不多，但是，它还可以进行逻辑分段，路由器基于第三层报头，目标IP寻址，目标IPX寻址或目标Appletalk寻址作出转发决定。路由器不转发广播，所以，使用路由器可以形成更多的广播或逻辑网段。

　　网桥，交换机，路由器的对比：

　　网桥 交换机 路由器

　　工作层 第二层 第二，三层 第三层

　　（OSI）

　　可以划分冲 是 是 是

　　突域

　　可以划分逻 否 否（使用VLAN除外） 是

　　网段辑

　　可以连接不同 否 是 是

　　网段

　　转发广播 是 是 否

　　转发帧速度 快 快 比较慢

　　选择网桥，交换机还是路由器？

　　我想这个问题是比较难回答的，只能根据实际情况来选择了，由于现在的交换机比较便宜，而且纯粹的网桥已经很少了，所以一般建议使用交换机来减少冲突，但是，如果只是一个几台机器的小局域网，HUB就可以了，也没有必要使用交换机。现在有不少人认为在不久的将来，交换机将取代路由器，前一阵我和几个朋友一起吃饭的时候还为了这个问题争论了半天，的确，现在的交换机的功能十分强大，而且还出现了第三层交换机，相比较而言，路由器的转发帧速度明显比交换机慢，价格也很昂贵，但是，交换机还是无法完全取代路由器的。

　　首先，交换机无法划分逻辑网段，即使使用VLAN技术，还是要有路由器的支持才行；第二，交换机提供的路径选择功能十分有限，无法象路由器一样提供强大的路径选择功能，这在越来越壮大的internet上是很重要的，我想谁也无法忍受一个老是找不到自己想要的东西的网络吧！