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1、第五讲第五讲 网络设备网络设备集线器集线器交换机交换机1 集线器1.1 Hub的功能的功能 集线器具有两个功能，第一，集线器具有两个功能，第一，实现中继功能实现中继功能(它实质上是一个多它实质上是一个多端口的中继器端口的中继器)；第二，汇接多台；第二，汇接多台主机，因此，它被形象地称为主机，因此，它被形象地称为Hub。集线器的主要不足体现在如下集线器的主要不足体现在如下几个方面：几个方面：用户带宽共享，带宽受限。用户带宽共享，带宽受限。广播方式，易造成网络风暴。广播方式，易造成网络风暴。非双工传输，网络通信效率非双工传输，网络通信效率低。低。1.2 Hub的类型的类型按照端口数目的多少，可以把
2、按照端口数目的多少，可以把Hub分为分为8口口Hub、16口口Hub、24口口Hub和和48口口Hub四种。四种。按照总线带宽的大小，可以把按照总线带宽的大小，可以把Hub分为分为10Mbit/s、100Mbit/s和和10M100M自适应自适应Hub三种。三种。按照按照Hub与与Hub的连接方式，可以把的连接方式，可以把Hub分分成以下三种，成以下三种，第一种，独立式Hub。独立型Hub产品如图1所示。图图1 独立式独立式Hub第二种，可堆叠第二种，可堆叠Hub。堆叠式堆叠式Hub的外观的外观如图所示。如图所示。图图2 可堆叠式可堆叠式Hub的级联原理的级联原理第三种，模块式第三种，模块式H
3、ub。模块式模块式Hub和机箱和机箱Hub的产品如图的产品如图3所示。所示。1.3 Hub的选型的选型(1)(1)端口数量是否够用，而且是否能够满足未来端口数量是否够用，而且是否能够满足未来端口数量是否够用，而且是否能够满足未来端口数量是否够用，而且是否能够满足未来一段时间内入网计算机数量的需求。一段时间内入网计算机数量的需求。一段时间内入网计算机数量的需求。一段时间内入网计算机数量的需求。(2)(2)带宽是否够用：由于集线器把带宽平均分配带宽是否够用：由于集线器把带宽平均分配带宽是否够用：由于集线器把带宽平均分配带宽是否够用：由于集线器把带宽平均分配给计算机使用，因此要保证计算机需要的最大给
4、计算机使用，因此要保证计算机需要的最大给计算机使用，因此要保证计算机需要的最大给计算机使用，因此要保证计算机需要的最大带宽小于带宽小于带宽小于带宽小于HubHub最小带宽。最小带宽。最小带宽。最小带宽。(3)(3)是否支持网管功能：具有网管功能的设备便是否支持网管功能：具有网管功能的设备便是否支持网管功能：具有网管功能的设备便是否支持网管功能：具有网管功能的设备便于管理和提高网络性能。因此，要优先选择具于管理和提高网络性能。因此，要优先选择具于管理和提高网络性能。因此，要优先选择具于管理和提高网络性能。因此，要优先选择具有网管功能的产品。有网管功能的产品。有网管功能的产品。有网管功能的产品。(
5、4)(4)外形尺寸是否合适：如果外形尺寸是否合适：如果外形尺寸是否合适：如果外形尺寸是否合适：如果HubHub要固定在机柜要固定在机柜要固定在机柜要固定在机柜中，则要选购尺寸与机架匹配的中，则要选购尺寸与机架匹配的中，则要选购尺寸与机架匹配的中，则要选购尺寸与机架匹配的HubHub。2 局域网交换机2.1 局域网交换机简介局域网交换机简介 交换机的英文名称之为交换机的英文名称之为“Switch”Switch”，它它是集线器的升级换代产品，从外观上来看的是集线器的升级换代产品，从外观上来看的话，它与集线器基本上没有多大区别，都是话，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方形盒状体。交
6、换机是按带有多个端口的长方形盒状体。交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备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统称。广义的交换机求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。设备。交换机还具有提高局域网性能的作用。交换机还具有提高局域网性能的作用。交换机的用途如图交换机的用途如图4和图和图5所示。所示。图图4 交换机的基本用途交换机的基本用途图图5 交换机的基本作用交换机的基本作用2.2 交换机与集线器的区别交换机
7、与集线器的区别 在在OSIOSIRMRM中的工作层次不同中的工作层次不同交换机的数据传输方式不同交换机的数据传输方式不同 带宽占用方式不同带宽占用方式不同传输模式不同传输模式不同2.3 2.3 交换机的工作原理交换机的工作原理 简单地说，由交换机构建的简单地说，由交换机构建的网络称之为交换式网络，每个端网络称之为交换式网络，每个端口都能独享带宽，所有端口都能口都能独享带宽，所有端口都能够同时进行通讯，并且能够在全够同时进行通讯，并且能够在全双工模式下提供双倍的传输速率。双工模式下提供双倍的传输速率。要明白交换机的优点首先就必须明白交换机的要明白交换机的优点首先就必须明白交换机的要明白交换机的优
8、点首先就必须明白交换机的要明白交换机的优点首先就必须明白交换机的基本工作原理，而交换机的工作原理其实最根本的是基本工作原理，而交换机的工作原理其实最根本的是基本工作原理，而交换机的工作原理其实最根本的是基本工作原理，而交换机的工作原理其实最根本的是要理解要理解要理解要理解“共享共享共享共享”（ShareShareShareShare）和和和和“交换交换交换交换”（SwitchSwitchSwitchSwitch）这这这这两个概念。集线器是采用共享方式进行数据传输的，两个概念。集线器是采用共享方式进行数据传输的，两个概念。集线器是采用共享方式进行数据传输的，两个概念。集线器是采用共享方式进行数据
9、传输的，交换机工作原理则是采用交换机工作原理则是采用交换机工作原理则是采用交换机工作原理则是采用“交换交换交换交换”方式进行数据传输方式进行数据传输方式进行数据传输方式进行数据传输的。我们可以把的。我们可以把的。我们可以把的。我们可以把“共享共享共享共享”和和和和“交换交换交换交换”理解成公路。理解成公路。理解成公路。理解成公路。“共享共享共享共享”方式就是来回车辆共用一个车道的单车道公路，方式就是来回车辆共用一个车道的单车道公路，方式就是来回车辆共用一个车道的单车道公路，方式就是来回车辆共用一个车道的单车道公路，而而而而“交换交换交换交换”方式则是来回车辆各用一个车道的双车道方式则是来回车辆
10、各用一个车道的双车道方式则是来回车辆各用一个车道的双车道方式则是来回车辆各用一个车道的双车道公路，公路，公路，公路，“共享共享共享共享”和和和和“交换交换交换交换”这两种数据传输方式的示这两种数据传输方式的示这两种数据传输方式的示这两种数据传输方式的示意图分别如左、右图所示。意图分别如左、右图所示。意图分别如左、右图所示。意图分别如左、右图所示。“共享共享”与与“交换交换”数据传输数据传输技术技术 共享共享交换交换数据传递的方式数据传递的方式 集线器的数据包传输方式是广播方式集线器的数据包传输方式是广播方式 交换机可以进行全双工传输，所以交换交换机可以进行全双工传输，所以交换机可以同时在多对节
11、点之间建立临时专机可以同时在多对节点之间建立临时专用通道，形成了立体交叉的数据传输通用通道，形成了立体交叉的数据传输通道结构。道结构。数据传递示意图数据传递示意图 当一台计算机打开电源后，安装当一台计算机打开电源后，安装在该系统中的网卡会定期发出空闲包在该系统中的网卡会定期发出空闲包或信号，交换机即可据此得知它的存或信号，交换机即可据此得知它的存在以及其在以及其MACMAC地址，这就是所谓自动地地址，这就是所谓自动地址学习。由于交换机能够自动根据收址学习。由于交换机能够自动根据收到的以太网帧中的源到的以太网帧中的源MACMAC地址更新地址地址更新地址表的内容，所以交换机使用的时间越表的内容，所
12、以交换机使用的时间越长，学到的长，学到的MACMAC地址就越多，未知的地址就越多，未知的MACMAC地址就越少，因而广播的包就越少，地址就越少，因而广播的包就越少，速度就越快。速度就越快。2.4 2.4 交换机的分类交换机的分类 从网络覆盖范围划分：广域网交换机、从网络覆盖范围划分：广域网交换机、局域网交换机局域网交换机 根据传输介质和传输速度划分根据传输介质和传输速度划分：以太网以太网交换机、快速以太网交换机、千兆（交换机、快速以太网交换机、千兆（G G位）位）以太网交换机、以太网交换机、1010千兆（千兆（1010G G位）以太网位）以太网交换机、交换机、FDDIFDDI交换机、交换机、A
13、TMATM交换机和令牌交换机和令牌环交换机等环交换机等，见下图：，见下图：有RJ45和AUI接口的以太网交换机 快速以太网交换机 两款千兆以太网交换机 10千兆以太网交换机 ATM交换机 FDDI交换机根据应用层次划分根据应用层次划分：企业级交换机、企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机、桌机型交换机作组交换机、桌机型交换机 模块化千兆以太网交换机模块化千兆以太网交换机 部门级交换机 快速以太网工作组交换机 桌面型交换机 根据交换机的结构划分根据交换机的结构划分：固定端口固定端口交换机和模块化交换机交换机和模块化交换机根据交换机工作的协议层划分根据
14、交换机工作的协议层划分：第第二层交换机、第三层交换机和第四二层交换机、第三层交换机和第四层交换机层交换机 第二层交换机 第三层交换机 第四层交换机 2.5 局域网交换机的选型局域网交换机的选型交换机选型的核心工作是要考察交换机支持的交换机选型的核心工作是要考察交换机支持的交换机选型的核心工作是要考察交换机支持的交换机选型的核心工作是要考察交换机支持的各项标准。交换机应该支持的标准包括：各项标准。交换机应该支持的标准包括：各项标准。交换机应该支持的标准包括：各项标准。交换机应该支持的标准包括：(1)生成树标准(Spanning Tree)：生成树标准的是IEEE802.1d。(2)VLAN标准：IEEE802.1Q和IEEE802.1p。(3)Port Trucking功能(4)网管标准：包括简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol，SNMP)标准和远程监视(Remote MONitoring，RMON)标准。(5)流量控制方式