4.1 交换技术 4.2 以太网交换机的工作过程 4.3 生成树协议 4.4 虚拟局域网 VLAN 4.5 以太网交换机的分类 4.6 组建全双工以太网并划分 VLAN 实训

4.1 交换技术• 4.1.1 共享式以太网的缺点

（ 1 ）共享带宽。（ 2 ）不能支持多种速率。（ 3 ）不支持高级的网络功能。

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.1 交换技术• 4.1.2 交换技术 一个共享介质的网络是一个“冲突域”或称为“碰撞

域”。根据以太网 CSMA/CD 协议特点，在一个“冲突域”内，如果主机越多，冲突会越多，性能会下降；如果主机越少，冲突就会越少，性能会更好。如果把一个大的共享式网络分解成多个小型的共享式网络，用交换机连接起来，性能会变得更好。如果每一个小型的共享式网络里面只有一台主机，则相当于把每一台主机都直接连在交换机上面，这时候的网络性能将会最好。

为了解决这个问题，人们提出将“共享方式”转变为“交换方式”，通过尽量减少冲突域，将网络“微分段”，使各主机间的通信成为点到点的无冲突通信，这就是交换式以太网技术。

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.1 交换技术• 4.1.2 交换技术

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

由集线器组成的共享式以太网

交换机对共享式以太网分段

4.2 以太网交换机的工作过程• 4.2.1 以太网交换机的工作过程

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

交换机组网

4.2 以太网交换机的工作过程• 4.2.1 以太网交换机的工作过程

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.2 以太网交换机的工作过程• 4.2.2 数据转发方式

（ 1 ）直接交换 (Cut-Through)（ 2 ）存储转发交换 (Store-and-Forward)（ 3 ）改进的直接交换

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.2 以太网交换机的工作过程• 4.2.3 地址学习

以太网交换机利用“端口 -MAC 地址映射表”进行信息的交换。因此，地址映射表的建立和维护显得相当重要。一旦地址映射表出现问题，就可能造成信息转发错误导或导致通信中断网络瘫痪。

以太网交换机从一个端口收到数据帧后，查看帧的源MAC 地址并记住该帧进入的端口号（也就是知道了哪一台计算机连接在哪一个端口上），交换机将检查地址映射表中是否已经存在该对应关系。如果不存在，交换机就将该对应信息添加到地址映射表；如果已经存在，交换机将更新该表项。因此，在以太网交换机中，地址是动态学习的。只要这个主机发送信息，交换机就能捕获到它的 MAC 地址与所在端口的对应关系。

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.2 以太网交换机的工作过程• 4.2.4 通信过滤 以太网交换机隔离了本地信息，从而避免了网络

上不必要的数据流动。这是交换机通信过滤的主要优点，也是它与集线器截然不同的地方。集线器会无条件地向其他所有端口转发信息，每个与集线器相连的主机都会收到该网段上的所有信息。而交换机所连的网段只会收到发给它们的信息，无关的信息都会被“挡”在外面，减少了局域网上总的通信负载，因此提供了更多的带宽。

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.3 生成树协议

集线器的级联不能出现环路，否则发送的数据帧将在网络中兜圈子，其他主机会认为共享介质始终被占用，而不能发送信息，造成整个网络的瘫痪。集线器工作在物理层，本身不能解决这个问题。

在由交换机构成的交换网络中通常设计有冗余链路和设备。这种设计的目的是防止一个点的失败导致整个网络瘫痪。虽然冗余设计可能消除的单点失败问题，但也导致了环路的产生，它会导致广播风暴、同一帧的多份拷贝、不稳定的地址映射表等问题。因此，在交换机中必须有一个机制来阻止环路，而生成树协议（ Spanning Tree Protocol ）的作用正在于此。

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.3 生成树协议

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

具有环路的网络

生成树协议生成的树形无环路逻辑结构

4.4 虚拟局域网 VLAN

交换式以太网不但可以提高网络性能，还可以引入虚拟局域网 VLAN （ Virtual LAN ）技术。虚拟局域网只是交换式局域网提供给用户的一种服务，并不是一种新型局域网。

虚拟局域网是建立在交换技术基础上的，将网络上的主机按工作需要划分成若干个“逻辑工作组”（无须考虑所处的物理位置），一个逻辑工作组就组成一个虚拟局域网。 IEEE 802.1Q规定了虚拟局域网的标准。

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.4 虚拟局域网 VLAN• 4.4.1 交换式以太网与 VLAN

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

传统的工作组的主机物理位置

4.4 虚拟局域网 VLAN• 4.4.1 交换式以太网与 VLAN

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

虚拟局域网示意图

4.4 虚拟局域网 VLAN• 4.4.2 VLAN的划分方法

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

（ 1 ）基于端口的 VALN

在单交换机上配置 VLAN

4.4 虚拟局域网 VLAN• 4.4.2 VLAN的划分方法

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

（ 1 ）基于端口的 VALN

跨越多交换机配置 VLAN

4.4 虚拟局域网 VLAN• 4.4.2 VLAN的划分方法（ 2 ）基于 MAC 地址的 VLAN（ 3 ）基于 IP 地址的 VLAN（ 4 ）基于策略的 VLAN 目前，在交换机中融合了多种划分 VLAN 的

方法，以便根据实际情况选择最合适的方式。同时，随着管理软件的发展， VLAN 的划分逐渐趋向于动态化。

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.4 虚拟局域网 VLAN• 4.4.3 VLAN的优点（ 1 ）简化网络管理（ 2 ）控制广播活动（ 3 ）提供较好的网络安全性

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.5 以太网交换机的分类

• 4.5.1 按工作层次划分• 4.5.2 按组网构成划分• 4.5.3 按网络管理划分• 4.5.4 按端口速率划分• 4.5.5 按规模应用划分• 4.5.6 按架构特点划分

详见教材

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

4.6 组建全双工以太网并划分 VLAN 实训

• 4.6.1 以太网交换机的连接配置• 4.6.2 交换机常用命令模式框架图• 4.6.3 以太网交换机配置 VLAN

第 4 章 交换机与虚拟局域网_______________________

详见教材交换式以太网划分 VLAN