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交换机基础知识

来源:用户分享 时间:2025/5/15 15:02:40 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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用于提供汇聚链路的端口,称为汇聚端口,由于汇聚链路承载了所有VLAN的通讯流量,因此要求只有通讯速度在100Mbps或以上的端口,才能作为汇聚端口使用。

在引入VLAN后,交换机的端口按用途就划分为了访问连接端口(Access Link)和汇聚端口(Trunk Link)两种,访问连接端口通常用于连接客户PC机,以提供网络接入服务。该种端口只属于某一个VLAN,并且仅向该VLAN发送或接收数据帧,端口所属的VLAN通常称为native vlan。汇聚连接端口属于所有VLAN共有,承载所有VLAN在交换机间的通讯流量。

由于汇聚链路承载了所有VLAN的通讯流量,为了标识各数据帧属于哪一个VLAN,为此,需要对流经汇聚链路的数据帧进行打标(tag)封装,以附加上VLAN信息,这样交换机就可以通过VLAN标识,将数据帧转发到相应的VLAN中。

目前交换机支持的打标封装协议有IEEE802.1Q、和ISL。其中,IEEE802.1Q是经过IEEEE认证的对数据帧附加VLAN识别信息的协议,属于国际标准协议,适用于各个厂商生产的交换机,该协议通常也称为dotlq。

IEEE802.1Q 所附加的VLAN识别信息,位于数据帧中“发送源MAC地址”和“类别域(Type Field)”之间,所添加的内容为2字节的TPID和2字节的TCI,共计4字节,其对帧的封装过程如下图所示。

ISL是Inter Swtich Link的缩写,是Cisco系列交换机支持的一种与IEEE802.1Q类似的,用于在汇聚链路上附加VLAN信息的协议。可用于以太网和令牌环网。

ISL对数据帧进行打包封装时,采取在数据帧的头部附加26字节的ISL包头(ISL Header),并且在数据帧的尾部带上对包括ISL包头在内的整个数据帧进行计算后得到的4字节的CRC值,即ISL协议保留数据帧原来的CRC,然后再附加上一个新的CRC,即封装时总共增加了30个字节的信息,当数据帧离开汇聚链路时,ISL只需简单地去除ISL包头,和新CRC就可以了,由于数据帧原来的CRC被完整保留,因此无需重新计算。大多数Cisco设备都支持ISL。

ISL和IEEE802.1Q协议互不兼容,ISL是Cisco独有的协议,只能用于Cisco网络设备之间的互联。

VLAN间主机的通讯

同一个VLAN属于同一个广播域,主机彼此间可相互自由通讯。不同VLAN的主机若要相互通讯,则必须为VLAN指定路由,这可通过三层交换机的路由交换模块或借助外部的路由器来实现。

对于没有路由功能的二层交换机,若要实现VLAN间的相互通信,就要借助外部的路由器来为VLAN指定默认路由,此时路由器的快速以太网接口与交换机的快速以太网端口,应以汇聚链路的连接方式,并在路由器的快速以太网接口上,为每一个VLAN创建一个对应的虚拟子接口,并设置虚拟子接口的IP地址,该IP地址以后就称为该VLAN的默认网关(路由)。由于这些虚拟子接口是直接连接在路由器上,设置IP地址后,路由器会自动在路由表中,为各VLAN添加路由,从而实现VLAN之间的路由转发,如图所示。

VLAN间的主机通讯,遵循以下通讯过程: 源主机-交换机-路由器-交换机-目的主机

交换机使用ASIC(Applicationg-Specified-Integrated-Circuit)专用硬件芯片来处理数据帧的交换,从而实现以线缆速度(Wired Speed)来交换数据。 三层交换机是带有路由功能的交换机,其路由模块和交换模块共同使用ASIC硬件芯片,可实现高速度的路由,并且在对第一个数据帧进行路由后,将会产生一个MAC地址与IP地址的映射表,当同样的数据帧再次通过时,交换机会直接从二层转发,而不再用路由,从而消除了路由器进行路由选择而造成网络的延迟,提高了数据包转发的效率。另一方面,交换机的路由模块与交换模块是在交换机

内部直接汇聚连接的,可以提供相当高的带宽,因此,使用三层交换机来配置VLAN和提供VLAN间的通讯,比使用二层交换机和路由器更好,配置和使用也更方便。

思科产品 Cisco(思科)的交换机产品以“Catalyst”为商标,曾经产生了500、1900、2800、2900、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、8500等十多个系列的交换机,产品线经过交换技术的不同发展,以及逐渐规范,目前思科产品的产品线为:500、2900、3500、3700、4500、4900和6500, 顺序为由低端到高端。

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