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计算机网络组建—交换机.pdf
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计算机技术
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第三次课内容
1.3 交换机
一、初识交换机
1.交换机的概念
交换机是一种基于 MAC 地址(网卡的硬件地址)识别,能同时在多
个端口进行数据包转发(封装)的网络设备。
由于交换机是在集线器和网桥的基础上发展起来的。要认识它就
要先熟悉集线器和网桥
2.集线器:是将网络集中连接来,形成星形连接,采用共享总
线以 CSMA/CD 方式转发数据的网络设备。
(1)集线器的工作原理
集线器的工作原理很简单,以图 2 为例,图中是一个具备8 个端
口的集线器,共连接了8 台电脑。集线器处于网络的“中心”,通过集
线器对信号进行转发,8 台电脑之间可以互连互通。具体通信过程是
这样的:假如计算机1 要将一条信息发送给计算机8,当计算机1 的
网卡将信息通过双绞线送到集线器上时,集线器并不会直接将信息送
给计算机 8,它会将信息进行“广播”——将信息同时发送给其余7 个
端口,当 7 个端口上的计算机接收到这条广播信息时,会对信息进行
检查,如果发现该信息是发给自己的,则接收,否则不予理睬。由于
该信息是计算机1 发给计算机8 的,因此最终计算机8 会接收该信息,
而其它 7 台电脑看完信息后,会因为信息不是自己的而不接收该信
息。
(1)集线器的特点:
a.共享总线
集线器里面有一条传输总线,大家共同这条总线,但又不能同时
使用。由于集线器在同一时间只能有一对计算机进行通信,如果一台
集线器连接的机器数目较多,并且多台机器经常需要同时通信时,将
导致集线器的工作效率很差。
为什么会这样? 以图 2 为例说明,当计算机 1 正在通过集线器发
信息给计算机 8 时,如果此时计算机2 也想通过集线器将信息发给计
算机 7,当它试图与集线器联系时,却发现集线器正在忙计算机1 的
事情,于是计算机2 便会“带”着数据站在集线器的面前等待,只有当
计算机 1 和 2 的通信进行完时才可能进行通信。
可见,集线器上每个端口的真实速度除了与集线器的带宽有关
外,与同时工作的设备数量也有关。比如说一个带宽为10Mb 的集线
器上连接了 8 台计算机,当这 8 台计算机同时工作时,则每台计算机
真正所拥有的带宽是10/8=1.25Mb。
b.半双工工作
先说说全双工:两台设备在发送和接收数据时,通信双方都能在
同一时刻进行发送或接收操作,这样的传送方式就是全双工。而处于
半双工传送方式的设备,当其中一台设备在发送数据时,另一台只能
接收,而不能同时将自己的数据发送出去。
由于集线器采取的是“广播”传输信息的方式,因此集线器传送数
据时只能工作在半双工状态下,比如说计算机1 与计算机8 需要相互
传送一些数据,当计算机 1 在发送数据时,计算机 8 只能接收计算机
1 发过来的数据,只有等计算机1 停止发送并做好了接收准备,计算
机 8 才能将自己的信息发送给计算机1。
c.对变弱的电信号进行强化,对数据帧不加任何处理.
交换机可视为集线器的改进,一是它将各端口共用一条信道,改
进为通过一个矩阵形交换电路,使任意二个端口之间都有一条信道,
且各信道可同时通信。这样就不用都去争用一条信道,多个端口上的
计算机可以同时进行通信。二是可全双工工作,每个端口上的计算机
都可以同时发送和接收数据。三是引入了通过学习建立MAC 地址表并
据表中地址进行转发的机制。四可以对数据帧进行一些处理,可进行
存储转发。所以也有人将交换机称为交换式集线器
3.网桥: 网桥也叫桥接器,是连接两个(及其以上)局域网的
一种存储—转发设备,它能将一个较大的LAN 分割成多个网段,或将
两个以上的 LAN 互联为一个逻辑LAN,如下图所示。
(1)网桥的功能:转发、过滤、学习
转发:网桥收到发往其它网段的信息包后,将其转发到目的网段
上(网桥的另一个端口)。
过滤:网桥收到来自同一网段的信息包后,不向其它网段(网桥
的其实端口)转发并将其丢弃。
学习:网桥收到信息包后,将信息包的源地址记下来并和进入网
桥的端口形成映射(对应关系)存入网桥的路径表中。
(2)网桥的工作原理
网桥刚开始工作时,路径表是空的,如下图所示,通过学习才能
建立路径表的内容。
刚开始工作时,网桥B不知道任何站点的地址,现在假定站点A
要发送一个包给D,这个包如下图所示。
网桥通过查看包的源地址并发现包是从端口1收到的,则它知道
了A在端口1的那端,将A的MAC地址及和端口1的对应关系存入路径表
中,这样网桥就知道了A的地址和位置,如下图所示,但网桥还不知
道站点D位于何处,所以它把这个包往所有端口(端口1除外)转发。
当然在这个例子中,只能往端口2转发这个包,。
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