交換式技術(shù)發(fā)展過程

　　 以太網(wǎng)交換機(jī)，英文為SWITCH，也有人翻譯為開關(guān)，交換器或稱交換式集線器。我們首先回顧一下局域網(wǎng)的發(fā)展過程。

　　 計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合促進(jìn)了計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，從六十年代末ALOHA的出現(xiàn)到九十年代中期1000MBPS交換式以太網(wǎng)的登臺(tái)亮相，短短的三十年間經(jīng)過了從單工到雙工，從共享到交換，從低速到高速，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從昂貴到普及的飛躍。

　　 八十年代中后期，由于通信量的急劇增加，促使技術(shù)的發(fā)展，使局域網(wǎng)的性能越來越高，最早的1MBPS的速率已廣泛地被今天的100BASE-T和100CG-ANYLAN替代，但是，傳統(tǒng)的媒體訪問方法都局限于使大量的站點(diǎn)共享對(duì)一個(gè)公共傳輸媒體的訪問，既CSMA/CD。

　　 九十年代初，隨著計(jì)算機(jī)性能的提高及通信量的聚增，傳統(tǒng)局域網(wǎng)已經(jīng)愈來愈超出了自身的負(fù)荷，交換式以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，大大提高了局域網(wǎng)的性能。與現(xiàn)在基于網(wǎng)橋和路由器的共享媒體的局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)能顯著的增加帶寬。交換技術(shù)的加入，就可以建立地理位置相對(duì)分散的網(wǎng)絡(luò)，使局域網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口可平行、安全、同時(shí)的互相傳輸信息，而且使局域網(wǎng)可以高度擴(kuò)充。

　　從網(wǎng)橋、多端口網(wǎng)橋到交換機(jī)

　　 局域網(wǎng)交換技術(shù)的發(fā)展要追溯到兩端口網(wǎng)橋。橋是一種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，用來連接相似的局域網(wǎng)。從互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)看，橋是屬于DCE級(jí)的端到端的連接；從協(xié)議層次看，橋是在邏輯鏈路層對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)；與中繼器在第一層、路由器在第三層的功能相似。兩端口網(wǎng)橋幾乎是和以太網(wǎng)同時(shí)發(fā)展的。

　　以太網(wǎng)交換技術(shù)(SWITCH)是在多端口網(wǎng)橋的基礎(chǔ)上與九十年代初發(fā)展起來的，實(shí)現(xiàn)OSI模型的下兩層協(xié)議，與網(wǎng)橋有著千絲萬縷的關(guān)系，甚至被業(yè)界人士稱為"許多聯(lián)系在一起的網(wǎng)橋"，因此現(xiàn)在的交換式技術(shù)并不是什么新的標(biāo)準(zhǔn)，而是現(xiàn)有技術(shù)的新應(yīng)用而已，是一種改進(jìn)了的局域網(wǎng)橋，與傳統(tǒng)的網(wǎng)橋相比，它能提供更多的端口(4～88)、更好的性能、更強(qiáng)的治理功能以及更便宜的價(jià)格。現(xiàn)在某些局域網(wǎng)交換機(jī)也實(shí)現(xiàn)了OSI參考模型的第三層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的路由選擇功能，目前很熱的第三層交換就是指此。以太網(wǎng)交換機(jī)又與電話交換機(jī)相似，除了提供存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(STORE ANG FORWord)方式外還提供了其它的橋接技術(shù)，如：直通方式(CUT THROUGH)。

　　交換式以太網(wǎng)的工作原理

　　 以太網(wǎng)交換機(jī)的原理很簡(jiǎn)單，它檢測(cè)從以太端口來的數(shù)據(jù)包的源和目的地的MAC(介質(zhì)訪問層)地址，然后與系統(tǒng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)查找表進(jìn)行比較，若數(shù)據(jù)包的MAC層地址不在查找表中，則將該地址加入查找表中，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送給相應(yīng)的目的端口。

　　交換式以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

　　交換式以太網(wǎng)不需要改變網(wǎng)絡(luò)其它硬件，包括電纜和用戶的網(wǎng)卡，僅需要用交換式交換機(jī)改變共享式HUB，節(jié)省用戶網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的費(fèi)用。

　　可在高速與低速網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同。目前大多數(shù)交換式以太網(wǎng)都具有100MBPS的端口，通過與之相對(duì)應(yīng)的100MBPS的網(wǎng)卡接入到服務(wù)器上，暫時(shí)解決了10MBPS的瓶頸，成為網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)升級(jí)時(shí)首選的方案。

　　它同時(shí)提供多個(gè)通道，比傳統(tǒng)的共享式集線器提供更多的帶寬，傳統(tǒng)的共享式10MBPS/100MPS以太網(wǎng)采用廣播式通信方式，每次只能在一對(duì)用戶間進(jìn)行通信，假如發(fā)生碰撞還得重試，而交換式以太網(wǎng)答應(yīng)不同用戶間進(jìn)行傳送，比如，一個(gè)16端口的以太網(wǎng)交換機(jī)答應(yīng)16個(gè)站點(diǎn)在8條鏈路間通信。

　　非凡是在時(shí)間響應(yīng)方面的優(yōu)點(diǎn)，使的局域網(wǎng)交換機(jī)倍受青睞。它以比路由器低的成本卻提供了比路由器寬的帶寬、高的速度，除非有上廣域網(wǎng)(WAN)的要求，否則，交換機(jī)有替代路由器的趨勢(shì)。

　　直通式(cut throuth)，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(store-and-forward)的比較

　　 直通方式的以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機(jī)。它在輸入端口檢測(cè)到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動(dòng)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口，實(shí)現(xiàn)交換功能。由于不需要存儲(chǔ)，延遲(LATENCY)非常小、交換非常快，這是它的優(yōu)點(diǎn)；它的缺點(diǎn)是：因?yàn)閿?shù)據(jù)包的內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機(jī)保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯(cuò)誤檢測(cè)能力，由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且，當(dāng)以太網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的端口增加時(shí)，交換矩陣變的越來越復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)困難。

　　存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方式，它把輸入端口的數(shù)據(jù)包先存儲(chǔ)起來，然后進(jìn)行CRC檢查，在對(duì)錯(cuò)誤包處理后才取出數(shù)據(jù)包的目的地址，通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包。正因如此，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時(shí)延時(shí)大，這是它的不足，單是它可以對(duì)進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，尤其重要的是它可以支持不同速度的輸入輸出端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作。

　　第二層和第三層交換及其與路由器方案的競(jìng)爭(zhēng)

　　 局域網(wǎng)交換機(jī)是工作在OSI第二層的，可以理解為一個(gè)多端口網(wǎng)橋，因此傳統(tǒng)上稱為第二層交換；目前，交換技術(shù)已經(jīng)延伸到OSI第三層的部分功能，既所謂第三層交換，第三層交換可以不將廣播封包擴(kuò)散，直接利用動(dòng)態(tài)建立的MAC地址來通信，似乎可以看懂第三層的信息，如ip地址、ARP等，具有多路廣播和虛擬網(wǎng)間基于IP、IPX等協(xié)議的路由功能，這方面功能的順利實(shí)現(xiàn)得力于專用集成電路(ASIC)的加入，把傳統(tǒng)的由軟件處理的指令改為ASIC芯片的嵌入式指令，從而加速了對(duì)包的轉(zhuǎn)發(fā)和過濾，使得高速下的線性路由和服務(wù)質(zhì)量都有了可靠的保證。目前，假如沒有上廣域網(wǎng)的需要，在建網(wǎng)方案中一般不再應(yīng)用價(jià)格昂貴、帶寬有限的路由器。

　　虛擬局域網(wǎng)技術(shù)

　　 交換技術(shù)的發(fā)展，答應(yīng)區(qū)域分散的組織在邏輯上成為一個(gè)新的工作組，而且同一工作組的成員能夠改變其物理地址而不必重新配置節(jié)點(diǎn)，這就是用到所謂的虛擬局域網(wǎng)技術(shù)(VLAN)。用交換機(jī)建立虛擬網(wǎng)就是使原來的一個(gè)大廣播區(qū)(交換機(jī)的所有端口)邏輯的分為若干個(gè)"子廣播區(qū)"，在子廣播區(qū)里的廣播封包只會(huì)在該廣播區(qū)內(nèi)傳送，其它的廣播區(qū)是收不到的。VLAN通過交換技術(shù)將通信量進(jìn)行有效分離，從而更好地利用帶寬，并可從邏輯的角度出發(fā)將實(shí)際的LAN基礎(chǔ)設(shè)施分割成多個(gè)子網(wǎng)，它答應(yīng)各個(gè)局域網(wǎng)運(yùn)行不同的應(yīng)用協(xié)議和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)這部分具體內(nèi)容感愛好的讀者可以參考IEEE802.10規(guī)定。

局域網(wǎng)交換機(jī)維護(hù)

<> 局域網(wǎng)交換機(jī)簡(jiǎn)介 <>Catalyst 6000 系列簡(jiǎn)介 <>Catalyst 5000 系列簡(jiǎn)介 <>Catalyst 6000 系列和 Catalyst 5000 系列的基本維護(hù)命令

<>局域網(wǎng)交換機(jī)的概述

局域網(wǎng)交換機(jī)將人們從傳統(tǒng)意義上共享的HUB式局域網(wǎng)發(fā)展到更廣闊的空間。以Cisco 公司出品的Catalyst 5000 系列局域網(wǎng)交換機(jī)為例，它包括一個(gè)集成的交換硬件結(jié)構(gòu)，支持交換的10-Mbps 以太網(wǎng)和100-Mbps 快速以太網(wǎng)，可通過快速以太網(wǎng)、FDDI、交換式令牌環(huán)和第3層交換處理能力。該類交換機(jī)可向局域網(wǎng)內(nèi)的工作站、服務(wù)器、網(wǎng)段、骨干網(wǎng)或其它用戶提供交換接入。
Cisco IOS軟件為Catalyst平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。Cisco IOS技術(shù)專為交換進(jìn)行了優(yōu)化，并可用于所有Catalyst交換機(jī)，包括：用于帶寬集合的Fast Ether Channel技術(shù)；優(yōu)化了多點(diǎn)傳送和多媒體流量性能的Cisco群組治理協(xié)議支持；以及廣泛的治理特性。Cisco IOS軟件還支持虛擬局域網(wǎng)(VLAN)配置和治理、IP地址治理以及安全的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)訪問。
<>Catalyst 6000 系列簡(jiǎn)介
Catalyst 6000 家族包括Catalyst 6500 系列和 Catalyst 6000 系列，為園區(qū)網(wǎng)絡(luò)提供一系列新的高性能多層交換解決方案。Catalyst 6000 家族旨在滿足主干網(wǎng)/分布和服務(wù)器集合環(huán)境中對(duì)千兆位可伸縮性、高可用性及多層交換的增加需求，提供卓越的可伸縮性和性價(jià)比，支持廣泛的接口密度、性能和高可用性選項(xiàng)。通過提供給用智能、服務(wù)質(zhì)量機(jī)制和安全，客戶可以更加有效地利用他們的網(wǎng)絡(luò)增加客戶服務(wù)(例如多點(diǎn)傳送和 ERP 應(yīng)用)，而不會(huì)犧牲網(wǎng)絡(luò)性能。假如與 Cisco IOS 的廣泛網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相結(jié)合，Catalyst 6000 家族能夠提供企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)所需的強(qiáng)大治理、用戶移動(dòng)性、安全性、高可用性和多媒體支持。
Catalyst 5000 系列簡(jiǎn)介
Cisco 的 Catalyst 5000 系列交換機(jī)除了Catalyst 5000 之外，還包括Catalyst 5002、Catalyst 5500 、Catalyst 5505、Catalyst 5509 等四種型號(hào)，它們都是Catalyst 5000 的增強(qiáng)型。本期工程利舊設(shè)備為Catalyst 5509交換機(jī)。 以常用的Catalyst 5509 為例，Catalyst 5509 機(jī)架共有9個(gè)槽位，第一個(gè)槽位用于 Supervisor Engine模塊，該模塊提供第2層交換和遠(yuǎn)程的網(wǎng)絡(luò)治理，模塊上有雙端口、全雙工快速以太網(wǎng)接口。可以用400Mbps的最高速率連接其它的Catalyst 5000、路由器和服務(wù)器；第二個(gè)槽位是用來插備份的 Supervisor Engine 模塊。其它7個(gè)槽位可以用來組合配置任何交換模塊和路由交換模塊（RSM）。 Catalyst 5509 機(jī)箱適合固定在標(biāo)準(zhǔn)的19英寸機(jī)架上。可以在機(jī)箱的同一側(cè)面操作所有的系統(tǒng)部件。一個(gè)完整的系統(tǒng)必須配置一個(gè)電源。為了實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)，可選配雙備份、負(fù)載均衡、可帶電拔插的電源。
Catalyst 6000 系列和Catalyst 5000 系列基本維護(hù)
Catalyst 6000 系列和Catalyst 5000 系列局域網(wǎng)交換機(jī)功能強(qiáng)大，包括很多使用及維護(hù)命令。下面，列出幾條常用的命令及簡(jiǎn)單說明。所有有關(guān)的維護(hù)命令請(qǐng)?jiān)斠婋S硬件設(shè)備提供的有關(guān)手冊(cè)。

1 關(guān)于端口的設(shè)置
設(shè)置端口名稱
set port name mod_num/port_num [ name_string ]
設(shè)置端口優(yōu)先級(jí)
set port level mod_num/port_num noramal|high
設(shè)置端口速率
set port speed mod_num/port_num < 10|100|auto >
設(shè)置端口傳輸類型
set port duplex mod_num/port_num full|half
檢查端口配置狀態(tài)
show port mod_num/port_num

2關(guān)于網(wǎng)絡(luò)端口 sc0 的設(shè)置
在VLAN中設(shè)置供物理連接的邏輯端口
sc0 set interface sc0 vlan_num [ ip_address [ netmask [ broadcast ]]]

3 關(guān)于VLAN的設(shè)置
定義一個(gè)VLAN 的序號(hào)，名字，類型
set vlan vlan_num [ name name ] [ type type ] 檢查VLAN 配置狀態(tài) show vlan

4 關(guān)于Trunk的測(cè)試
在某個(gè)特定的端口建立中繼
set trunk mod_num/port_num [ on|off|desirable|auto ] [ vlans ]
檢查中繼的配置狀態(tài)
show trunk

5 關(guān)于 spantree 的設(shè)置
在某 vlan 中設(shè)置
spantree set spantree enable [ vlan ]
在某 vlan 中 設(shè)置 橋接的轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延
set spantree fwddelay delay [ vlan ]
在某 vlan 中 設(shè)置 hello 報(bào)文的發(fā)送間隔
set spantree hello interval [ vlan ]
設(shè)置某 vlan 中橋接的最大持續(xù)時(shí)間
set spantree maxage agingtime [ vlan ]
設(shè)置某端口的橋接路徑成本
set spantree portcost mod_num/port_num cost

6 關(guān)于SNMP協(xié)議的配置
配置SNMP的域串： set snmp community read-only | read-write | read-write-all community_string
設(shè)置一個(gè)受限制的地址或域： set snmp trap rcvr_address rcvr_community

檢查SNMP配置狀態(tài)： show snmp

7 關(guān)于 IP 包的分段
在FDDI 與以太網(wǎng)的橋接中設(shè)置IP 包的分段 set ip fragmentation { enable | disable }

8 關(guān)于ICMP 未到達(dá)的消息
set ip unreachable { enable | disable }

9 關(guān)于ARP 表的設(shè)置
創(chuàng)立一個(gè) arp 表并設(shè)置該表的刷新時(shí)間
set arp { ip_addr hw_addr | agingtime agingtime }

10 關(guān)于交換機(jī)三層交換模塊的配置
telnet ip_address 登陸到三層交換模塊。
rsm>enable
rsm#show run 顯示當(dāng)前配置文件
rsm#show int vlan id 顯示vlan 狀態(tài)
rsm#show ip route 顯示路由信息
三層交換vlan 的配置:
rsm#conf t
rsm(config)# int vlan id
rsm(config)# ip address a。b。c。d netmask
rsm(config)# no shutdown
rsm#wr mem