10baseT
F – Forward 转发状态 B – Blocking阻断状态
非指定端口将被交换机置于阻断状态，其它端口（根端口、指 定端口）都将工作于转发状态
路由器和交换机 基础知识与基本配置
目录
>路由器与交换机的作用与特点 >交换机基础与基本配置 >路由器基础与基本配置
交换机的作用 PCB
SWB
PCA
SWA
PCD
PCC
• 连接多个以太网物理段，隔离冲突域 • 对以太网帧进行高速而透明的交换转发 • 自行学习和维护MAC地址信息
交换机的特点
• 主要工作在OSI模型的物理层、数据链 路层
Broadcast Switch A
Segment 1 Switch B
Segment 2
主机 X 发送的广播包由交换机A发送到网段2
广播风暴
Server/host X Broadcast Switch A
Router Y
Segment 1
Switch B
Segment 2
交换机B把广播包又转发到网段1
C
0260.8c01.2222
MAC address table
E0: 0260.8c01.1111 E2: 0260.8c01.2222 E1: 0260.8c01.3333 E3: 0260.8c01.4444
E0
XE1
X
E2
E3
B
0260.8c01.3333
D
0260.8c01.4444
• MAC地址表建立之后，当工作站A往工作C发送数据包，交换 机知道只需要转发到端口E2, 不需要复制到E1、E3, 这就是交 换机的过滤功能
10 Gbps
2
1
1 Gbp10 Mbps
100
100
IEEE 802.3d
生成树协议
x Block
通过引入生成树协议，交换机把某些端口置于阻断状态，避 免环路问题
生成树基本原理
• 在一个网络中只存在一个根桥(root bridge) • 非根桥上只有一个根端口(到根桥的cost最低) • 在每一个网段上只有一个指定端口(designated port)
• 由于MAC地址表中没有C工作站的记录，所以交换机向所有的端口 转发该帧（Flood 泛洪）
交换机的地址学习功能
A
0260.8c01.1111
MAC address table
E0: 0260.8c01.1111 E1: 0260.8c01.3333
E0
E1
B
0260.8c01.3333
C
E2
E3
• 过滤功能减少了网络流量对工作站的干扰，提高了可用带宽
网络拓扑冗余
Server/host X
Router Y
Segment 1
Segment 2
– 冗余的网络拓朴结构可以防止单点故障，但也带 来一些问题: 广播风暴、重复帧、MAC地址表不 稳定
广播风暴
Server/host X
Router Y
交换机的三大功能
– 地址学习 – 转发/过滤 – 防止环路
交换机的地址学习功能
MAC address table
A
0260.8c01.1111
E0
C
E2
0260.8c01.2222
B
E1
0260.8c01.3333
E3
D
0260.8c01.4444
• 起初MAC地址表是空的
交换机的地址学习功能
广播风暴
Server/host X
Router Y
Segment 1
Switch A
Broadcast
Switch B
Segment 2
广播包就这样被反复传送直到占完带宽，造成网络服务中 断
生成树协议的路径成本
端口速度
Cost (当前 IEEE 规范) Cost (前 IEEE 规范)
----------------------------------------------------------------------------------------------------
Designated port (F)
Port 0
Port 0
Root port (F)
Root bridge
Port 1
Designated port (F)
x Port 1
Switch Y Default priority 32768 MAC 0c0022222222
Nondesignated port (B)
100baseT
Root bridge
Designated port (F) Root port (F)
x SW X
Nonroot bridge
SW Y
Designated port (F)
Nondesignated port (B)
10baseT
生成树协议的端口状态
100baseT
Switch X Default priority 32768 MAC 0c0011111111
• 提供以太网间的透明桥接和交换 • 依据链路层的MAC地址，将以太网数据
帧在端口间进行转发
路由器的作用 RTD RTB
PCA RTA
RTC
PCB
RTE
• 连接具有不同介质的链路
• 连接网络或子网，隔离广播
• 对数据报文执行寻路和转发
• 交换和维护路由信息
路由器的特点
• 主要工作在OSI模型的物理层、数据链 路层和网络层
A
0260.8c01.1111
MAC address table E0: 0260.8c01.1111
E0
E1
B
0260.8c01.3333
C
E2
0260.8c01.2222
D
E3
0260.8c01.4444
• 工作站 A 向工作站 C 发送一个数据帧
• 交换机分析该帧，帧的头部记录了源地址A，交换机由此知道工作 站是连接在端口E0之上的
• 根据网络层信息进行路由转发 • 提供丰富的接口类型 • 支持丰富的链路层协议 • 支持多种路由协议
路由器与交换机的发展趋势
• 路由和交换的融合 • 多业务功能的融合
本章目录
>路由器与交换机的作用与特点 >交换机基础与基本配置 >路由器基础与基本配置
目标
– 交换原理 – VLAN原理 – 生成树协议其本原理 – 交换机基本配置 – 交换机特性介绍
D
0260.8c01.2222
0260.8c01.4444
• 同样，工作站B给A发数据包的时候，交换机将其MAC地址和端口关联 起来
• MAC地址表记录了这样的一种关联，用于专用的集成电路ASIC的转发 依据
• 转发数据由ASIC完成，不再需要CPU参与
交换机的过滤功能
A
0260.8c01.1111