普及交換機(jī)基本原理與配置

各位小伙伴們本章我和大家說一下交換機(jī)基本原理與配置。
首先我們來了解一下什么是交換機(jī)及其的定義：

• 交換機(jī)（Switch）意為“開關(guān)”是一種用于電（光）信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。其他常見的還有電話語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。
• 交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。交換機(jī)根據(jù)工作位置的不同，可以分為廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備，它應(yīng)用在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)有多個(gè)端口，每個(gè)端口都具有橋接功能，可以連接一個(gè)局域網(wǎng)或一臺高性能服務(wù)器或工作站。實(shí)際上，交換機(jī)有時(shí)被稱為多端口網(wǎng)橋。
• 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，是一個(gè)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的器材，能為子網(wǎng)絡(luò)中提供更多的連接端口，以便連接更多的計(jì)算機(jī)。隨著通信業(yè)的發(fā)展以及國民經(jīng)濟(jì)信息化的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)市場呈穩(wěn)步上升態(tài)勢。它具有性價(jià)比高、高度靈活、相對簡單和易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。以太網(wǎng)技術(shù)已成為當(dāng)今最重要的一種局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)也就成為了最普及的交換機(jī)。
• Switch是交換機(jī)的英文名稱，這個(gè)產(chǎn)品是由原集線器的升級換代而來，在外觀上看和集線器沒有很大區(qū)別。由于通信兩端需要傳輸信息，而通過設(shè)備或者人工來把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦髽?biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)的路由器上的方式，這個(gè)技術(shù)就是交換機(jī)技術(shù)。從廣義上來分析，在通信系統(tǒng)里對于信息交換功能實(shí)現(xiàn)的設(shè)備，就是交換機(jī)。
  
  該設(shè)備就是以太網(wǎng)交換機(jī)

理論：（二層原理）
1.數(shù)據(jù)鏈路層功能
2.以太網(wǎng)幀格式
3.交換機(jī)的工作原理
4.交換機(jī)的命令
二層原理位于網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間

一：數(shù)據(jù)鏈路層功能：
1.數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和拆除
2.幀包裝、幀傳輸、幀同步
3.幀的差錯(cuò)恢復(fù)
4.流量控制（QUS）

二：以太網(wǎng)發(fā)展：
1.X-Wire：2.94兆實(shí)驗(yàn)性以太網(wǎng)
2.DIX：10兆以太網(wǎng)應(yīng)用
3.IEEE 802.3：10兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
4.千兆以太網(wǎng)：100/1000兆以太網(wǎng)

三：以太網(wǎng)MAC地址（長度為48位，48個(gè)二進(jìn)制）
1.用來識別一個(gè)以太網(wǎng)的某個(gè)單獨(dú)的設(shè)備或一組設(shè)備

• 前24比特（供應(yīng)商標(biāo)識）
  其中前24位比特中第8位：0-物理地址（單播地址）
  1-組播地址（組播地址）
• 后24比特（供應(yīng)商對應(yīng)網(wǎng)卡的唯一編號）
  
  四：以太網(wǎng)幀格式：
  前導(dǎo)碼（7字節(jié)）
  起始定界符（1字節(jié)）
  目的地址（6字節(jié)）
  源地址（6字節(jié)）
  類型（2字節(jié)）
  數(shù)據(jù)（46~1500字節(jié)）
  幀校驗(yàn)序列（4字節(jié)）
  具體如下圖所示：
  
  交換機(jī)設(shè)備簡介：
  1.Crsco交換產(chǎn)品體系：（以思科設(shè)備為例）
• Crsco2960系列交換機(jī)
• Crsco3560系列交換機(jī)
• Crsco4500系列交換機(jī)
• Crsco6500系列交換機(jī)（ISP運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)）
  CDN就近推送
  雙介質(zhì)：光纖和網(wǎng)線
  
  
  交換機(jī)的工作原理：
  1. 交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)原理：
• 初始狀態(tài)
• MAC地址學(xué)習(xí)（記錄源MAC地址）
• 廣播未知數(shù)據(jù)幀
• 接收方回應(yīng)
• 交換機(jī)實(shí)現(xiàn)單播通訊
  此處我們來舉例說明：例如我們現(xiàn)在有一臺新的交換機(jī)，分別在他的1.2.3端口下有3臺PC機(jī)A.B.C，此時(shí)PC機(jī)A將自己的源MAC地址和想發(fā)送的目表MAC地址打包分裝成數(shù)據(jù)幀通過端口1發(fā)送到交換機(jī)，此時(shí)交換機(jī)收到之后首先做的是記錄PC機(jī)A的源MAC地址，此時(shí)交換機(jī)并不知道目標(biāo)在哪個(gè)端口下，所以他只能以廣播的形式全部發(fā)送，這個(gè)時(shí)候 MAC地址相吻合的PC機(jī)B，收到廣播后發(fā)現(xiàn)自己是接收方，這個(gè)時(shí)候他就要給交換機(jī)做出回應(yīng)，將自己的MAC地址作為源MAC和發(fā)送過來的對方的MAC地址作為目標(biāo)MAC打包成數(shù)據(jù)幀通過端口2回應(yīng)給交換機(jī)，此時(shí)交換機(jī)做的還是先記錄PC機(jī)B的源MAC地址，此時(shí)交換機(jī)已經(jīng)知道需要進(jìn)行通信的是PC機(jī)A和PC機(jī)B，通過的端口是1和2，此時(shí)就可以對他們進(jìn)行單播通訊了。過程如下圖所示：
  

交換機(jī)以太網(wǎng)接口的工作模式：
1.單工：兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間只能沿單一方向傳輸數(shù)據(jù)（例如外放機(jī)）

2.半雙工：兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間可以雙向數(shù)據(jù)傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行（例如對講機(jī)）

3.全雙工：兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間可雙向且同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（例如現(xiàn)在的電話）

交換機(jī)以太網(wǎng)接口速率：
1.接口連接時(shí)進(jìn)行協(xié)商
2.協(xié)商失敗則無法通行

配置前的準(zhǔn)備：

1. 配置前的連接
   ① console線纜
   2.物理連接
   計(jì)算機(jī)COM
   交換機(jī)/路由器Console口
   3.軟件連接
   ①超級終端
   ②其他軟件
   具體如下圖所示：