前言

园区网中广泛使用交换机组网，这为网络管理提供了高度的灵活性，并支持根据部门或管理要求建立虚拟局域网 (VLAN)。本文将深入探讨交换机如何实现数据包交换，以及不同部门之间的网络隔离是如何实现的。

第 1 部分：以太网基础

1.1 地址

MAC 地址

MAC 地址又称物理地址，由制造商分配给网卡。每个 MAC 地址都是唯一的，类似于人类的身份证号码，用于识别网卡。

MAC 地址由 48 位组成，通常以十六进制表示。示例格式：

1.2 以太网帧格式

以太网技术使用以太帧，其格式称为以太网 II 格式：

• 目标 MAC 地址：接收者的 MAC 地址。
• 源 MAC 地址：发送者的 MAC 地址。
• 类型：载荷数据的类型（例如，0x0800 表示 IPv4 数据包）。
• 载荷数据：以太帧的有效载荷，长度可变。
• CRC 字段：用于对帧进行错误校验。

第 2 部分：以太网交换机

2.1 交换机转发操作

交换机维护一个 MAC 地址表，用于转发帧。转发操作有三种类型：

1. 转发：收到帧后，从另一个接口转发出去。
2. 丢弃：收到帧后，将其丢弃。
3. 泛洪：将从某一接口收到的帧通过其他所有接口转发出去。

2.2 交换机转发流程

交换机依靠 MAC 地址表进行转发。初始时，MAC 地址表为空。交换机通过收到的帧的源 MAC 地址自动构建 MAC 地址表。

千兆以太网的交换技术

从1996年底开始，有些公司陆续推出集成了第2层交换和第3层路由的交换机产品,这种技术称之为“多层交换(multilayer switching)”。 它为第2层交换技术增加了路由层服务，支持有选择的广播和组播抑制，支持VLAN及VLAN之间的数据包转发和防火墙功能，全面支持TCP/IP和IPX路由。 经过将近4年时间的发展，这些功能不断地得到了完善和加强,使得多层交换机比传统的路由器的性能价格比高出8至16倍。 而新一代多层交换机以千兆以太交换技术为核心, 可以提供更加吸引人的性能价格比，是部门级网络和数据中心网络中替代传统路由器的最理想的可以提供多层交换的交换机。 同时,其直接传输距离目前已达到130公里，完全可以实现以千兆以太网为骨干的大的企业局域网，骨干传输速率为2Gbps(全双工模式)。 推动技术发展的主要因素推动高速多层交换技术发展的最大因素是采用廉价的10/100M自适应网卡的Internet和Intranet的大量部署。 网络已经离传统的c/s计算模式的层次结构越来越远，传统的c/s模式的80/20流量法则已成为过去。 在网络设计方面, 传统的路由器加Hub或第2层交换机的网络部署模式也将变成历史。 另外，Intranet支持更加复杂的和对带宽敏感的各种多媒体数据流,如数据、文件、图片、动画、声音和视频等。 一个Intranet最终用户对带宽的要求至少要比非Intranet 用户多50%～100%。 同时,宽带接入已成为发展趋势。 另一个值得注意的问题是，为用户提供快速以太网连接可以提供更多的带宽余量来处理突发的交通量，这点是10BASE-T技术无法比拟的。 突发流量是IP网络应用的特点之一。 廉价和高带宽使得快速以太网不论在用户端还是服务器端都得以广泛的应用。 为了在无阻塞和处理突发交通流量的能力之间取得平衡，新一代交换机平台必须提供高于用户请求连接的8～16倍速率的主干连接，而以千兆以太网为主干正好满足了用户端的快速以太网连接的服务请求。 这对于充分处理突发流量非常重要。 同时，在校园网或城域网中，不管跨越几个网络层,对于随机的Intranet交通量都要求提供端到端的持续不变的高性能。 为了实现这一点,在一台交换机中同时具备高性能的第2层和第3层转发能力是唯一的解决方案。 无阻塞能力和有选择的转发功能是用户的主要需求。 而各种非常有效的网管工具使得网络管理员能够有效且高效地把业务策略注入转发引擎中，其性能可以通过网管软件实时监测。 这将从根本上有助于用户根据公司的短期和长期业务发展需要确定和交付所需的网络服务。 新一代千兆以太网交换机支持这些特点和服务，同时也支持通用的路由协议,如IP/RIP或IP/OSPF等。 这也大大降低了网络设备的复杂性。

千兆以太网交换机工作原理

千兆以太网交换机工作原理

现在市场上出现了各种各样的交换机，为了就是满足不同阶段的用户的需求，那么，下面我就对千兆以太网交换机做一下自己的见解，希望对你有帮助!

一、从网络覆盖范围划分

1、广域网交换机

广域网交换机主要是应用于电信城域网互联、互联网接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台，

2、局域网交换机

这种交换机就是我们常见的交换机了，也是我们学习的重点。局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备。提供高速独立通信通道。其实在局域网交换机中又可以划分为多种不同类型的交换机。下面继续介绍局域网交换机的主要分类标准、

二、 根据传输介质和传输速度划分

根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同我们一般可以将局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆(G位)以太网交换机、10千兆(10G位)以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。

1、以太网交换机

首先要说明的一点是，这里所指的“以太网交换机”是指带宽在100Mbps以下的以太网所用交换机，其实下面我们还会要讲到一种“快速以太网交换机”、“千兆以太网交换机”和“10千兆以太网交换机”其实也是以太网交换机，只不过它们所采用的协议标准、或者传输介质不一样，当然其接口形式也可能不一样。

以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网包括三种网络接口：RJ-45、BNC和AUI，所用的传输介质分别为：双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。

不要以为一讲以太网就都是RJ-45接口的，只不过双绞线类型的RJ-45接口在网络设备中非常普遍而已。当然现在的交换机通常不可能全是BNC或AUI接口的，因为目前采用同轴电缆作为传输介质的网络现在已经很少见了，而一般是在RJ-45接口的基础上为了兼顾同轴电缆介质的网络连接，配上BNC或AUI接口。如图1所示的是一款带有RJ-45和AUI接口的以太网交换机产品示意图。

这种交换机是用于100Mbps快速以太网。快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbps传输带宽的网络技术。要注意的`是，一讲到快速以太网就认为全都是纯正100Mps带宽的端口，事实上目前基本上还是10/100Mbps自适应型的为主。

同样一般来说这种快速以太网交换机通常所采用的介质也是双绞线，有的快速以太网交换机为了兼顾与其它光传输介质的网络互联，或许会留有少数的光纤接口“SC”。千兆以太网交换机是用于目前较新的一种网络--千兆以太网中。

也有人把这种网络称之为“吉位(GB)以太网”，那是因为它的带宽可以达到1000Mbps。它一般用于一个大型网络的骨干网段，所采用的传输介质有光纤、双绞线两种，对应的接口为“SC”和“RJ-45”接口两种。

10千兆以太网交换机主要是为了适应当今10千兆以太网络的接入，它一般是用于骨干网段上，采用的传输介质为光纤，其接口方式也就相应为光纤接口。同样这种交换机也称之为“10G以太网交换机”，道理同上。

因为目前10G以太网技术还处于研发初级阶段，价格也非常昂贵(一般要2-9万美元)，所以10G以太网在各用户的实际应用还不是很普遍，再则多数企业用户都早已采用了技术相对成熟的千兆以太网，且认为这种速度已能满足企业数据交换需求。