以太网交换机

1.交换机基本运行原理

序言

​ 以太网交换机,也被称为网桥,是网络的基本组件,它被如此广泛地使用,你或许都没有好好想过它是如何工作的。在不知道交换机工作原理的情况下来组建网络,的确是可能的。然而,当你组建更大型的网络系统过程中,会让你更好地理解交换机内部的工作原理和众多标准是如何使得交换机可以协同工作。

​ 以太网被用来组建简单的小型网络系统和复杂的大型网络系统。它可以将家里的计算机电脑和其他家用设备连接起来,在这种家庭网络中,我们使用配置简单并且低成本的小型交换机。以太网也连接着全球互联网,我们熟知的ISP(互联网服务提供商,即我们常说的运营商)使用昂贵且复杂的大型交换机。

​ 校园和企业网络通常使用多种类型的交换机:通常在楼层的配线间内,使用简单并且低成本的交换机,这些交换机用来连接本楼层的设备;在网络的核心层,使用更大型且昂贵的交换机,核心交换机将每栋楼的交换机连接到一起,组成更大型的网络系统。数据中心网络有一些特别的要求,通常包括可提供高弹性网络连接的高性能交换机。

​ 根据行业估计,2012年全球企业交换机市场每季度收入超过50亿美元,全年总收入超过200亿美元。2012年第二季度,千兆以太网端口出货量为5500万,10G以太网端口出货量为300万。按照这一速度,2012年销售了超过2.3亿个企业交换机端口。除了企业市场,运营商交换机的年收入约为140亿美元,这样看来,2012年以太网交换机的总收入约为340亿美元。为了满足以太网交换机庞大且不断增长的市场,市场上有许多种类的不同价位的交换机。

​ 下图是译者在IDC官网找到的2017Q3-2018Q3每季度收入和每季度收入排名前五的公司。

img

​ 交换机种类繁多并且有很多功能,这是非常广泛的主题。想要涵盖各种网络设计中交换机的使用方法以及涉及的全部技术可能需要一本书,甚至几本书。相反,我们将提供有关交换机如何工作的介绍和简要教程,以及它们在网络设计中的使用方式。我们还将概述交换机中最重要的功能,从基础知识到高级功能。

​ 图P1列出了这本指南要讨论的话题,第一章探讨基本的交换原理和生成树协议。第二章讲交换机的管理和一些被广泛应用的交换功能。第三章描述了网络设计中交换机的优势以及在分层网络设计是如何帮助维持网络的稳定运行。第四章关注开发专用交换机以满足要求更复杂的大型网络、数据中心网络和互联网服务提供商。第五章介绍一些交换机的高级特性。附录A列出进一步的资源信息。

1553397695397

图P1. 本指南讨论的话题

本书约定

本书使用以下印刷约定:

Italic

​ 表示新术语,URL,电子邮件地址,文件名和文件扩展名。

Constant width

​ 用于程序列表,以及用于引用程序元素的段落,例如变量或函数名称,数据库,数据类型,环境变量,陈述和关键词。

Constant width bold

​ 显示应由用户按字面输入的命令或其他文本。

Constant width italic

​ 显示应替换为用户提供的值或由上下文决定的值。

以太网交换机的功能

网桥和交换机

以太网交换机能够做什么

以太网交换机通过中继与其相连接的以太网设备发送的帧来实现以太网设备的互联。通过在交换机端口之间转发以太网帧,交换机将每个网络连接所承载的流量连接到一个更大的以太网。以太网交换机通过在网段中桥接以太网帧来实现它的互联功能。为此,它们根据以太网帧中的MAC地址将一个端口的以太网帧复制到另外一个端口。以太桥接最初是在IEEE 802.1D “IEEE本地和城域网标准:媒体访问控制(MAC)桥”中定义的。

交换机桥接操作的标准化使得用户可以购买来自不同厂家生产的交换机,而不必担心它们无法相互兼容。这是标准制定工程师大量辛苦工作的结果,这套标准使得不同供应商能够达成一致并且在交换机设计中进行应用。

桥和交换机

最早的网桥有2个端口,它可以将早期的以太网系统的同轴电缆连接到一起

交换机是什么

交换机运行原理

透明桥接

地址学习

流量过滤

帧泛洪

广播和组播流量