第 4 章 交换与虚拟局域网

本章主要内容交换式以太网的特点交换机的工作过程和数据传输方式交换机的通信过滤、地址学习和生成树协议VLAN的组网方法和特点实践内容利用交换机组装简单的交换式以太网配置以太网交换机在交换式以太网上划分 VLAN

共享式以太网存在的主要问题覆盖的地理范围有限以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小

网络总带宽容量固定以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有

节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重

不能支持多种速率以太网的传输介质是共享的

交换的提出共享以太网存在的问题的解决方法：分段

何谓分段？将大型以太网分割成两个或多个小型以太网

每个段使用 CSMA/CD介质访问控制方法维持段内用户的通信

段与段之间通过“交换”设备沟通

交换设备在一段接收信息，经处理后转发给另一段

利用集线器组成的大型共享式以太网

利用集线器组成的大型共享式以太网

交换设备的类型交换设备有多种类型

常见的交换设备

局域网交换机：工作于数据链路层，连接较

为相似的网络

路由器：工作于互联层，实现异型网络互联

以太网交换机组网

将一台计算机直接连到交换机端口

该计算机独享该端口提供的带宽

将一个网段连到交换机端口

该网段上的所有计算机共享该端口提供的带宽

以太网交换机的工作过程

数据转发方式直接交换测到目的地址字段，立即转发

存储转发交换完整地接收整个数据，对数据进行差错检测

改进的直接交换接收数据头部，判断头部字段是否正确

地址学习建立端口 /MAC地址映射表需要解决的问题交换机怎样知道哪台计算机连接哪个端口

交换机怎样维护地址映射表以保持其“新鲜”

地址学习读取帧的源地址并记录帧进入交换机的端口（节点只要发送信息，交换机就能建立该表项）

利用计时器维护表项的“新鲜”性

通信过滤目的：隔离本地信息，避免不必要的数据流动

方法：

利用端口 /MAC地址映射表和帧的目的地址决定是

否转发或转发到何处

如果地址表中不存在帧的目的地址，交换机则需要

向除接收端口以外的所有端口转发

通信过滤举例

生成树协议交换机级联是否可以出现环路？集线器级联不能出现环路（无论是水平还是树型结构）

交换机级联可以出现环路（交换机执行生成树协议）

生成树协议通过实现生成树协议相互的交换信息

利用交换的信息将网络中的环路断开

逻辑上形成一种树型结构

按照逻辑结构转发信息

生成树协议举例

虚拟局域网 VLAN

什么是虚拟局域网？

将局域网上的用户或节点划分成若干“逻辑工作组”

逻辑组的用户或节点可以根据功能、部门、应用等因

素划分而无须考虑它们所处的物理位置

利用以太网交换机就可以配置 VLAN

利用共享式以太网需要做些什么？一个逻辑工作组的站点需要移

到另一个逻辑工作组（如站点

从 LAN1 移动到 LAN3）

一个逻辑工作组的站点需要物

理位置的移动（如 LAN1中的

站点从 1 楼移动到 3 楼）

移动站点的物理位置或逻辑工

作组有时需要重新布线

利用共享式以太网需要做些什么？一个逻辑工作组的站点需要移

到另一个逻辑工作组（如站点

从 LAN1 移动到 LAN3）

一个逻辑工作组的站点需要物

理位置的移动（如 LAN1中的

站点从 1 楼移动到 3 楼）

以软件方式实现逻辑工作组的

划分与管理

VLAN 的组网方法静态 VLAN

交换机上的 VLAN端口由管理员静态分配

这些端口保持这种配置直到人工改变它们

动态 VLAN

交换机上 VLAN端口是动态分配的

分配原则通常以MAC地址、逻辑地址或数据包的协议类型为基础

在一台交换机上配置 VLAN

跨越多台交换机的 VLAN

VLAN 的优点减少网络管理开销

控制广播活动

提供较好的网络安全性

利用现有的集线器以节省开支

实践：组装简单的交换式以太网

以太网交换机从端口和外形上很难区分交换机和集线器

交换机的类型： 10M交换机、 100M交换机和 10M/100M 自适应交换机

网卡10M、 100M和 10/100M 自适应以太网卡

交换式以太网中的电缆计算机与交换机连接直通电缆

交换机与交换机级联上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆普通端口与普通端口：交叉电缆

交换机与集线器级联上行端口（级联端口）与普通端口：直通电缆普通端口与普通端口：交叉电缆

计算机连入交换机

集线器连入交换机

以太网交换机的配置

配置方式

终端控制台

Telnet

WWW

专用软件

实践中组装的交换式以太网交换机： Cisco2924

终端控制台的连接

超级终端的串口配置

终端控制台启动后的显示界面

键入 < 回车 >后

查看交换机的端口 /MAC 地址映射表进入 en级别命令方式显示端口 /MAC地址映射表（ show mac-address-table）

查看 VLAN 配置show vlan

添加 VLANvlan database - vlan 0002 name LAN0002 - exit

添加后的显示

为 VLAN 分配端口configure terminal - interface Fa0/1 - switchport mode access和 switchport access vlan 0002 - exit

加入端口之后

删除 VLANvlan database - no vlan 0002 – exit

VLAN 删除后，属于该 VLAN的所有端口将处于非激活状态