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詳細(xì)講解交換的概念及交換原理

發(fā)布時(shí)間:2022-06-02 文章來源:深度系統(tǒng)下載 瀏覽:

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是從1990年代中期發(fā)展起來的新技術(shù),它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機(jī)整體,實(shí)現(xiàn)資源的全面共享和有機(jī)協(xié)作,使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源、大型數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、傳感器等。 當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)只限于信息共享,網(wǎng)絡(luò)則被認(rèn)為是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三階段。

所謂交換,就是將分組(或幀)從一個(gè)端口移到另一個(gè)端口的簡(jiǎn)單動(dòng)作。如何作出 移動(dòng)決定就已經(jīng)確定了是用交換機(jī)還是路由器。如果用的是OSI 模型的第二層,那么 就要用到交換機(jī)或網(wǎng)橋,如果是OSI 模型的第三層,那就要用到路由器(或三層交換機(jī))。

MAC地址:  

數(shù)據(jù)鏈路層包含2個(gè)子層:邏輯鏈路控制( LLC )和介質(zhì)訪問控制( MAC )。MAC 子層決定該層的硬件地址,這個(gè)地址是和網(wǎng)絡(luò)無關(guān)的,所以無論將那個(gè)硬件插入到網(wǎng)絡(luò)的何處,它有相同的MAC 地址(也就是MAC地址不隨網(wǎng)絡(luò)的改變而改變),無論網(wǎng)絡(luò)地址是什么。 供應(yīng)商通常指定其產(chǎn)品的MAC 地址。在Ethernet 策略中,將一系列的Ethernet MAC 地址分配給供應(yīng)商, 然后它們將不同的地址分配給生產(chǎn)的每個(gè)接口。

Ethernet MAC 地址包含12 位。前面的6 位(組織標(biāo)識(shí)符或OUI )是由IEEE 分配給供應(yīng)商的特定的編號(hào),剩下的6 位是系列號(hào)。這樣的結(jié)果就是,每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口插件可以在任何給定的局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)上有不同的MAC 地址。

交換原理

MAC地址表顯示了主機(jī)的MAC地址與以太網(wǎng)交換機(jī)端口映射關(guān)系,指出數(shù)據(jù)幀去往目的主機(jī)的方向。當(dāng)以太網(wǎng)交換機(jī)收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí),將收到數(shù)據(jù)幀的目的MAC地址與MAC地址表進(jìn)行查找匹配。如果在MAC地址表中沒有相應(yīng)的匹配項(xiàng),則向除接收端口外的所有端口廣播該數(shù)據(jù)幀,有人將這種操作翻譯為泛洪(Flood,泛洪操作廣播的是普通數(shù)據(jù)幀而不是廣播幀)。在我們測(cè)試過的交換機(jī)中,有的除了能夠?qū)V播幀的轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行限制之外,也能對(duì)泛洪這種操作進(jìn)行限制。

而當(dāng)MAC地址表中有匹配項(xiàng)時(shí),該匹配項(xiàng)指定的交換機(jī)端口與接收端口相同則表明該數(shù)據(jù)幀的目的主機(jī)和源主機(jī)在同一廣播域中,不通過交換機(jī)可以完成通信,交換機(jī)將丟棄該數(shù)據(jù)幀。否則,交換機(jī)將把該數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的端口。

交換機(jī)還將檢查收到數(shù)據(jù)幀的源MAC地址,并查找MAC地址表中與之相匹配的項(xiàng)。如果沒有,交換機(jī)將記錄該MAC地址和接收該數(shù)據(jù)幀的端口,并激活一個(gè)定時(shí)器。這個(gè)過程被稱作地址學(xué)習(xí)。由于有限的物理存儲(chǔ)器,所有的交換機(jī)只能學(xué)習(xí)到2的48次冪中的一個(gè)很小子集,所以交換機(jī)只學(xué)習(xí)那些活動(dòng)的MAC地址(不同的廠商的不同設(shè)備,其MAC地址的容量也是不相同的,MAC地址的容量也是交換機(jī)的一個(gè)比較重要的指標(biāo)),這個(gè)定時(shí)器一般就是我們?cè)谂渲媒粨Q機(jī)時(shí)的Age Time選項(xiàng),一般我們都可以配置這一定時(shí)器的時(shí)間長(zhǎng)度。在定時(shí)器到時(shí)的時(shí)候,該項(xiàng)記錄將從MAC地址表中刪除,這叫做老化(Aging)。而如果接收的數(shù)據(jù)幀的源MAC地址在MAC地址表中有匹配項(xiàng),交換機(jī)將復(fù)位該地址的定時(shí)器。

如果交換機(jī)不能夠正確的學(xué)習(xí)MAC地址,則有可能造成數(shù)據(jù)包丟失還有泛洪現(xiàn)像的發(fā)生,特別是大量泛洪現(xiàn)像發(fā)生會(huì)影響交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)性能,類似廣播風(fēng)暴對(duì)交換機(jī)的影響。



網(wǎng)絡(luò)的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中,正因如此,網(wǎng)絡(luò)的承受能力也面臨著越來越嚴(yán)峻的考驗(yàn)―從硬件上、軟件上、所用標(biāo)準(zhǔn)上......,各項(xiàng)技術(shù)都需要適時(shí)應(yīng)勢(shì),對(duì)應(yīng)發(fā)展,這正是網(wǎng)絡(luò)迅速走向進(jìn)步的催化劑。

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