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  • 一个用flash做的交换式以太网演示软件,可以很好第理解交换式以太网的原理。
  • 交换式以太网的实时通讯方法
  • 交换机和交换式以太网实验

    千次阅读 2020-01-13 17:50:57
    2交换式以太网实验 2.1实验内容 2.2总结 3交换机远程配置实验 3.1实验内容 3.2关键命令 3.3实验步骤 1 集线器和交换机工作原理验证实验 1.1实验内容 网络拓扑结构如下图,查看交换机连接集线器端口和连接...

    目录

    1 集线器和交换机工作原理验证实验

    1.1 实验内容

    1.2 关键命令

    1.3 结论 

    2 交换式以太网实验

    2.1 实验内容

    2.2 总结

    3 交换机远程配置实验

    3.1 实验内容

    3.2 关键命令

     3.3 实验步骤


    1 集线器和交换机工作原理验证实验

    1.1 实验内容

    网络拓扑结构如下图,查看交换机连接集线器端口和连接终端端口的通信方式。假定初始交换机MAC表为空的前提下,进行一下1-5的帧传输过程,观察每一次MAC帧传输过程中,该MAC帧到达的终端

    1 终端A-->终端B

    2 终端B-->终端A

    3 终端D-->终端E

    4 终端G-->终端A

    1.2 关键命令

    1. 思科交换机默认情况下启动Cisco发现协议(Cisco Discovery Protocol),CDP能够直接检测与交换机直连的设备,创建对应的转发项。因此为了防止CDP干扰实验,需要关闭CDP

    全局模式下使用 no cdp run

     2. 清空交换机中的转发表

    特权模式下 clear mac -address-table

    1.3 结论 

    集线器是早期的以太网连接设备,工作在OSI体系中的物理层,现在已经被淘汰。 最主要的功能是对接受到的信号进行放大和转发,使用集线器作为连接设备的以太网任然属于共享总线式以太网,集线器连接起来的所有主机共享带宽,属于同一个碰撞域和广播域

    交换机是目前以太网中使用最广泛的连接设备,工作在OSI体系中的数据链路层,根据MAC地址对帧进行转发。使用交换机作为连接设备的以太网,称为交换式以太网, 交换机可以根据MAC地址过滤帧,隔离碰撞域。交换机的每个端口是一个独立的碰撞域,交换机不能隔离广播域

    2 交换式以太网实验

    2.1 实验内容

    构建如下图所示的交换式以太网结构,在三个交换机的初始转发表为空的前提下,分别完成终端A与终端B C D之间的MAC帧传输过程,查看交换机MAC表,清空交换机S1的MAC表,查看终端A与B之间的MAC帧传输过程。将终端A转接到交换机S3,查看终端B到终端A,终端C至A的MAC转发过程

    2.2 总结

    交换机收到数据帧后,根据帧的目的MAC地址交换机内部的帧交换表进行处理(登记 转发

    1.盲目转发:交换机不知道应当从哪个端口转发帧,只能将其通过除进入交换机接口外的其他所有接口转发(泛洪)

    2.明确转发:交换机知道从哪个接口转发该帧(单播 多播 广播)

    3. 明确丢弃:交换机知道不该转发该帧,将其丢弃 (查表得到目的MAC地址的出口和入口是一个端口)

    3 交换机远程配置实验

    3.1 实验内容

    构建如下图所示的网络结构,实现PC远程登录配置交换机S1和S2的功能。 实际网络环境下,一般首先通过控制台端口完成网络设备基本信息的配置过程,如果交换机管理接口地址及建立PC与交换机管理接口之间传输通路相关的信息。然后由PC同一对网络设备实施远程配置。

    3.2 关键命令

    1.配置路由接口

    全局模式下 

    interface FastEthernet 0/0   //从全局模式进入到接口配置模式

    no shutdown         //路由接口默认关闭,开启这个接口

    ip address 192.168.1.254  255.255.255.0   //为路由接口指定IP和子网掩码

    exit    //退出当前模式,返回到全局模式

    2.配置管理地址

    交换机的管理地址是IP接口地址,为了定义IP接口需要先创建VLAN ,所有交换机存在默认的VLAN 1,可以为Vlan 1定义IP接口,并且配置IP地址和子网掩码

    全局模式下

    interface vlan 1

    ip address 192.68.1.2 255.255.255.0

    no shutdown   //开启Vlan1对应的IP接口,默认状态下该接口关闭

    exit 

    3. 配置网关地址

    全局模式下

    ip defaule-gateway 192.168.1.254    //为交换机配置默认的网关地址

    4.配置用户鉴别信息

     配置用户名和口令  :用用户名和口令标识授权用户,在对该交换机进行远程配置前,必须提供 用户名和口令,以证明授权用户的身份

    全局模式下

    username aaa1 password bbb1

    配置鉴别授权用户的方式   : 由于telnet是终端仿真协议,用于模拟终端输入方式,因此需要在交换机仿真终端配置模式下配置鉴别授权用户的方式

    全局模式下

    line vty 0 4  //1.允许同时建立的Telnet的会话数量,0和4是编号范围

    login local  //仿真终端配置模式下使用的命令,指定用本地创建的用户名和口令来鉴别登陆用户身份

    exit

    enable password ccc  //设置进入特权模式时使用的口令ccc

     3.3 实验步骤

    交换机0的配置

    交换机1的配置

    路由器的配置

    远程登录

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  • 交换式以太网组网与PON组网对比分析
  • 交换式以太网和共享式以太网区别

    万次阅读 2017-09-05 20:52:54
    集线器,又称Hub,在OSI模型中位于数据链路层。但由于集线器属于共享型设备,导致了在繁重的网络中,效率变得十分低下,易产生广播风暴。所以我们在中、大型的网络中...(共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Ba

    摘自http://blog.csdn.net/sailor_8318/article/details/3907345

    集线器,又称Hub,在OSI模型中位于数据链路层。但由于集线器属于共享型设备,导致了在繁重的网络中,效率变得十分低下,易产生广播风暴。所以我们在中、大型的网络中看不到集线器的身影。由集线器连接的局域网叫做共享式局域网。

    共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器(集线 器)为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中,集线器将很多以太网设备集中 到一台中心设备上,这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中。从本质上 讲,以集线器为核心的以太网同原先的总线型以太网无根本区别。

     

    交换机是一种基于MAC(网卡的硬件地址)识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以"学习"MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。由交换机连接的局域网叫交换式局域网。

    在介绍集线器与交换机二者区别的时候,我们先来谈谈网络中的共享和交换这两个概念。在此,我们打个比方,同样是10个车道的马路,如果没有给道路标清行车路线,那么车辆就只能在无序的状态下抢道或占道通行,容易发生交通堵塞和反向行驶的车辆对撞,使通行能力降低。为了避免上述情况的发生,就需要在道路上标清行车线,保证每一辆车各行其道、互不干扰。共享式网络就相当于前面所讲的无序状态,当数据和用户数量超出一定的限量时,就会造成碰撞冲突,使网络性能衰退。而交换式网络则避免了共享式网络的不足,交换技术的作用便是根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从端口送至目的端口,避免了与其它端口发生碰撞,提高了网络的实际吞吐量。

     

    共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽,每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。这是因为当信息繁忙时,多个用户都可能同进“争用”一个信道,而一个通道在某一时刻只充许一个用户占用,所以大量的经常处于监测等待状态,致使信号在传送时产生抖动、停滞或失真,严重影响了网络的性能。

     

    交换式以太网中,交换机供给每个用户专用的信息通道,除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口,否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。

    交换机只是在工作方式上与集线器不同,其它的连接方式、速度选择等则与集线器基本相同。


     

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  • 共享式以太网和交换式以太网的区别

    万次阅读 多人点赞 2019-06-12 07:39:23
    集线器在OSI模型中属于物理层,但由于集...交换机可以“学习”MAC地址,并将其存放在内部的地址表中,通过在数据帧的始发者和接收者之间建立临时的交换路径,交换机可以将数据帧由源主机发往目的主机。在局域网中大...

    集线器在OSI模型中属于物理层,但由于集线器属于共享型设备,使得它在网络中的效率十分低下,非常容易产生广播风暴,因此在中大型的网络中通常看不到集线器的身影。而交换机则属于数据链路层,是一种基于MAC地址的、能够完成数据封装转发的网络设备。交换机可以学习”MAC地址,并将其存放在内部的地址表中,通过在数据帧的始发者和接收者之间建立临时的交换路径,交换机可以将数据帧由源主机发往目的主机。在局域网中大量地使用了集线器和交换机作为联网中继设备,其中使用集线器进行连接的局域网称为共享式局域网,而使用交换机进行连接的局域网则称为交换式局域网

    除了使用不同的联网中继设备外,共享式以太网和交换式以太网还有什么区别呢?

    大家都知道,以太网采用CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)的工作方式,因此对于发送端来说,它每发送一个数据信息,都需要先对网络进行监听,当它检测到网络空闲,便立即发送数据,否则继续检测,直到网络空闲时再行发送;而对于接收端来说,对接收到的信号首先需要进行确认,如果是发给自己的就接收,否则不予理睬。

    在介绍共享式以太网与交换式以太网的区别之前,我们先来谈谈网络中的共享和交换这两个概念。在此,我们打个比方,同样是10个车道的马路,如果没有给道路标清行车路线,那么车辆就只能在无序的状态下抢道或占道通行,容易发生交通堵塞甚至和反向行驶的车辆对撞,使得通行能力较低。为了避免上述情况的发生,工作人员在道路上划分了行车线,以保证车辆各行其道、互不干扰。共享式以太网就相当于前面所讲的无序状态,当数据和用户数量超出一定的限量时,就会造成碰撞冲突,使网络性能降低。而交换式以太网则避免了共享式网络的不足,交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一个信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了与其它端口发生碰撞,提高了网络的实际吞吐量。

     

    共享式以太网

    共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中,集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上,这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中,因此实际上以集线器为核心的以太网与总线型以太网并无本质区别。

    共享式以太网中所有节点都处于同一冲突域中,不管一个帧从哪里来或到哪里去,所有的节点都能接收到这个数据帧。随着节点的增加,大量的冲突将导致网络性能急剧下降。而集线器在某一时刻只能传输一个数据帧,这就意味着集线器的所有接口都要共享同一带宽。

    共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽,每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。这是因为当信息繁忙时,多个用户都可能同时争用一个信道,而一个信道在某一时刻只能被一个用户占用,因此会出现大量用户经常处于监测等待状态,使得信号在传送时发生抖动、停滞或失真,进而严重影响了网络的性能。

     

    交换式以太网

    交换式以太网是以交换式集线器或者交换机为中心构建的星形拓扑结构网络。在交换式以太网中,交换机根据接收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发往交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽,因此节点就不必担心自己发送的数据帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧发生冲突。

    在交换式以太网中,交换机为每个用户提供专用的信息通道,除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口,否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。交换机只是在工作方式上与集线器不同,其它的连接方式、速度选择等则与集线器基本相同。

     

    使用交换式以太网替代共享式以太网的原因

    1. 减少冲突:交换机将冲突隔绝在每一个端口(即每个端口都是一个冲突域),避免了冲突的扩散。
    2. 提升带宽:接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽,而不是各个节点共享带宽。

     

    使用交换式以太网替换共享式以太网的优点

    使用交换式以太网替换共享式以太网不需要改变原有网络的其它硬件,包括电缆和用户网卡,仅需要用交换式集线器或交换机替换传统的集线器,因此可以节省用户网络升级的费用。

     

    源自:https://wenku.baidu.com/view/68193762900ef12d2af90242a8956bec0875a569

               https://blog.csdn.net/sailor_8318/article/details/3907345

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  • CSMA/CD总线以太网和交换式以太网

    千次阅读 2019-06-09 08:24:00
    为什么以太网最初没有采用TDM或者FDM或者随便别的什么xxDM,而是采用随机统计分时复用的CSMA/CD呢? 以太网流量是突发的 以太网流量不要求实时 以太网无连接 其实,甚至 冲突检测 都是次要的,它只是优化,而并非...

    在规划一群计算机如何使用网络介质传输数据包而不是一群人如何使用电话线实时通话的时候,不得不换一种思路。

    为什么以太网最初没有采用TDM或者FDM或者随便别的什么xxDM,而是采用随机统计分时复用的CSMA/CD呢?

    • 以太网流量是突发的
    • 以太网流量不要求实时
    • 以太网无连接

    其实,甚至 冲突检测 都是次要的,它只是优化,而并非核心。有冲突就要有退避,所以,紧随着冲突,以太网采用的二进制指数退避,也并非核心!如果把所有的冲突检测以及退避机制都交给上层,那么保留一个核心的简洁以太网模型来分析是必要的。

    只需要假定以太网流量符合泊松分布就足够了。在基于这个假设的结论进行分析之前,必须先来看一下 为什么冲突并非核心。 不然就不敢随意抛弃它。

    如果一个站点已经检测到信道空闲,那为什么还会有冲突呢?因为数据帧的传输是有传播时延的,数据帧传输速度有上限,即光速 c c c,也就是说对于每一个站点的冲突检测机制来讲,它有一个所谓的 视界 视界外面的东西,站点是检测不到的。

    • 站点只能检测到数据帧到达目的地之前 L c \dfrac{L}{c} cL( L L L为线缆长度)时间的冲突!

    所以说,冲突是由光速极限引起的,这种物理世界的局限,或者你说缺陷也行,冲突并非由算法导致,所以冲突并非核心。

    然而,日常物理世界诺大的光速到了纳秒,微秒,毫秒计时的计算机网络世界,却是一个非常日常的参数。所以,虽然它不是算法的核心,但是引发的冲突导致的重传将会极大影响以太网的效率。


    按照假设,以太网的流量符合泊松分布,忽略复杂的二进制指数退避,再假设重传概率是常数,那么信号的效率 E E E可以表示为:

    E = 1 1 + 2 B L e c l E=\dfrac{1}{1+\dfrac{2 B Le}{cl}} E=1+cl2BLe1

    其中, B B B为带宽, L L L为线缆长度, l l l为帧长度, e , c e,c ec为常数。

    由此, L L L越长, B B B越大,CSMA/CD的效率就越低,反之,帧长 l l l越长,效率就越高!所谓的以太网最小帧长度64B,普通帧长度1500B,理论上都是可以从这公式里算出来的,之所以我们现在都接受1500B是以太网卡的普遍MTU,其实是因为这样在泊松分布的假设下效率最高。

    所以说,随着对带宽需求的提高,对距离的需求提高,CSMA/CD逐渐变得不再适用,也因此,后来的千兆,万兆以太网,干脆不再支持CSMA/CD了。当然,CSMA/CD时代的1500B这个默认MTU值,作为以太网的标志依然被兼容性地保留了下来。


    由于CSMA/CD的冲突是光速固有极限带来的,所以在时间域上我们没有办法消除。

    要想消除冲突,必须将时间域上的统计分时复用转换到空间域上的统计缓存复用。

    在时间域的CSMA/CD时代,统计分时复用机制是分布在每一个站点上被实现的,这就是 介质访问子层 的作用,如果转换到了空间域的缓存统计复用,那么介质访问子层便不再需要,有帧就直接发,所有的分布式介质访问子层的功能将统一集中于交换节点的队列管理系统。

    这就是交换式以太网,在纯交换式以太网中,已经不再需要CSMA/CD,交换机取代了介质访问子层的作用。当然,在工程上,兼容是必须的,所以,支持CSMA/CD并不意味着一定就采用了它。


    说回冲突。

    在时间域上,同一个时间槽,只能有一个帧在传输,如果别的帧也传输了,就会造成冲突,两者皆退避。

    在空间域上,发生着完全相同的事情。

    同一个缓存位置,只能有一个帧占据,如果同时来了两个帧,针对该位置,那就是冲突了。然而队列机制可以将这次冲突暂时 积累 下来,使用 下一个位置 ,和时间域不同,时间只能纵向延展,而空间域则可以横向扩展。

    最终,当空间域用尽了整个缓存后,需要将积累的冲突进行一次性惩罚,即积累式退避,这就是AIMD中MD的意义,其实就是空间域的积累式指数退避。积累式退避也是空间域的,即可发送字节数的MD,而不是等待时间MD。

    介质访问子层功能在交换式以太网时代已经被架空了,事实上它也控制不了 什么时候发送 ,它只需要知道能发多少就是了。


    这就是总线式以太网向交换式以太网进化过程中背后的故事。

    值得一提的是,不要纠结于为什么以太网流量符合泊松分布,事实上,以太网流量根本就不符合泊松分布,之所以采用这个泊松分布假设,是因为在数学上比较容易处理,其背后的假设也是合理的:

    • 数据帧的发送是独立的随机事件。

    浙江温州皮鞋湿,下雨进水不会胖。

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交换式以太网工作方式