Alex_McAvoy

想要成为渔夫的猎手

交换网络与交换机

【概述】

随着网络复杂性不断增加,为了支持协作,网络采用融合解决方案,旨在只需要管理一个网络,节省安装和管理独立语音、视频和数据网络所需的大量费用,从而对 IT 进行管理。

此后,思科提出了无边界交换网络,这是一种允许组织随时随地在任何设备上与任何人实现安全、可靠、无缝连接的网络架构,旨在应对 IT 和业务方面的挑战,例如:支持融合网络、更改工作模式等,其设计的指导原则有:分层、模块化、恢复能力、灵活性。

交换技术对网络设计至关重要,其允许流量在大部分情况下仅在需要时使用快捷的方式发送,核心设备是交换机

【MAC 表】

交换机根据入口和目的端口做出决策,根据帧的目的 MAC 地址转发以太网帧,即帧转发

在传输帧之前,交换机必须首先获知每个端口上存在哪些设备,当交换机获知端口与设备的关系后,就会构建一个 MAC 地址表或内容可寻址内存(CAM)表,用于发送帧。

CAM 是一种特殊类型的内存,用于高速搜索应用程序,当交换机收到具有 CAM 表中未列出的 MAC 地址的传入帧时,交换机会利用泛洪法来将其泛洪至除接受该帧外的所有端口。

【交换机转发方法】

交换机的转发方法有两种:存储转发交换、直接交换。

存储转发交换接收整个帧,并通过 FCS 校验和执行 循环冗余校验 CRC 进行校验,当校验无误后,再去查找目的 MAC 地址,根据目的 MAC 来决定外发接口,从而进行转发,整个过程中执行自动缓冲,但由于要接收整个帧并且要进行校验,存储转发交换过程较慢。

直通交换允许交换机在接收到帧的目的 MAC 后就开始转发,没有 FCS 检查错误,也没有自动缓存,整个转发过程较快。

依据交换机的转发方法的不同,交换机也分为存储转发交换机直通交换机两种。

【交换域】

在同一个网络上,两个设备同时进行传输引发竞争,则会产生冲突,那么该网络就是一个冲突域

对于以太网交换机端口来说,如果它在半双工模式下运行,则每个网段都位于自己的冲突域,而在全双工模式下运行可消除冲突。

默认情况下,当相邻设备也可在全双工模式下运行时,它将自动协商全双工。

广播域是网络的扩展,在此扩展中可收到广播帧,交换机会将广播帧转发到所有端口,因此,交换机不会划分广播域。

交换机的所有端口都视为同属一个广播域,如果连接两台或多台交换机,则将广播转发到除最初接收广播的端口外的所有交换机的所有端口。

综上,交换机会采用以下方式来缓解网络拥塞:

  • 促使 LAN 网段分为单独的冲突域
  • 提供设备之间的全双工通信
  • 缓冲大型帧
  • 使用高速端口
  • 利用其快速内部交换过程

【交换机引导顺序】

交换机是交换网络的核心设备,其开机后引导过程如下:

  • 加电自检(POST)
  • 运行引导加载程序软件
  • 引导加载程序执行低级 CPU 初始化
  • 引导加载程序初始化 Flash 系统
  • 引导加载程序并将默认的 IOS 操作系统软件映像加载到内存中,并将对交换机的控制权转交给 IOS

当系统崩溃时,无法加载 IOS,此时可采用以下方式通过控制台连接访问引导加载程序:

  • 通过控制台电缆将 PC 连接到交换机控制台端口
  • 拔下交换机电源线,再将电源线重新连接到交换机并按住 “模式” 按钮
  • 系统的 LED 迅速变为琥珀色,然后变为纯绿色,释放 “模式” 按钮

需要说明的是,在交换机上的每个端口都有状态 LED 指示灯,默认情况下,这些指示灯反映端口活动,但也可以通过 “模式” 按钮来提供有关交换机的信息。

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