华为实验基础（1）：交换机基础

一、交换机的分类

1、 根据交换方式划分：

· 存储转发式交换 (Store and Forward)
· 直通式交换 (Cut-through)
· 碎片过滤式交换 (Fragment Free)

2、 根据交换的协议层划分：

· 第二层交换：根据 MAC 地址进行交换
· 第三层交换：根据网络层地址 (IP 地址）进行交换
· 多层交换：根据第四层端口号或应用协议进行交换

3、 根据交换机结构划分：

· 固定端口交换机
· 模块化交换机

4、 根据配置方式划分：

· 堆叠型交换机
· 非堆叠型交换机

5、 根据管理类型划分：

· 网管型交换机
· 非网管型交换机
· 智能型交换机

6、 根据层次型结构划分：

接入层交换机：接入层是工作站连接网络的入口，实现用户的 网络访问控制
· 汇聚层交换机：汇聚层将网络划分为多个广播／组播域，可以实现 VLAN 间的路由选择，并通
过访问控制列表实现分组过滤，应提供第 三层交换功能
· 核心层交换机：核心层应采用可扩展的高性能交换机组成园区网的主干线路，提供链 路冗余、
路由冗余、 VLAN 中继和负载均衡 等功能，与汇聚层交换机具有兼容的技术支持相同的协议

二、交换机的性能参数 

1、端口类型：

· 双绞线端口：双绞线端口主要有 100Mbps 和 1000Mbps 两种
· 光纤端口： SC 端口 ( Subscriber Connector ) 是一种光纤端口，可提供千兆位数据传输，，通常
用于连接服务器的光纤网卡
· GBIC 端口：交换机上的 GBIC ( Giga Bit-rate Interface Converter , GBIC ) 插槽 ( Slot ) 用于安装千
兆位端口光电转换器
· SFP 端口：小型机架可插拔设备 ( Sm all Form-factor Pluggable, SFP ) 是 GBIC 的升级版本

2、 传输模式：

· 半双工(half-duplex)
· 全双工 (full -duplex)
· 全双工／半双工自适应

3、包转发率：

包转发率也称端口吞吐率，指交换机进行数据包转发的能力，单位为 pps(package per second)
包转发速率是以单位时间内发送 64 字节数据包的个数作为计算基准的，对千千兆以太网来说，计算 方法如下：
1000Mbps ÷ 8b ÷ (64 + 8 + 12)B = 1488095pps
当以太网帧为 64 字节时，需考虑 8 字节的帧头和 12 字节的帧间隙开销，据此，一台千兆交换机的 包转发速率的计算方法如下： ( 1488)
包转发率＝千兆端口数 x 1.488Mpps+ 百兆端口数 x 0.1488Mpps+ 其余端口数 x 相应包转发数

 4、背板带宽：

        交换机的背板带宽是指交换机端口处理器和数据总线之间单位时间内所能传输的最大数据量，背板 带宽标志了一台交换机总的交换能力，单位 Gbps 。
        一般交换机的背板带宽从几个 Gbps 到上千个 Gbps 。交换机所有端口能提供的总带宽的计算公式
为：
总带宽＝端口数 x 端口速率 x2 ( 全双工模式）

5、 MAC 地址数：

MAC 地址数是指交换机的 MAC 地址表中可以存储的 MAC 地址数量。

6、 VLAN 表项：

目前，交换机 VLAN 表项数目在 1024 以上，可以满足一般企业的需要。

7、 机架插槽数：

机架插槽数是指机架式交换机所能安插的最大模块数，扩展槽数是指固定配置带扩展槽的交换机所
能安插的最大模块数。

三、交换机支持的以太网协议 

交换机支持的以太网协议

标准

说明

规范

IEEE 802.3i

以太网10Base-T规范

两对UTP, RJ-45连接器，传输距离为100m

IEEE 802.3u

快速以太网物理层规范

100Base-TX: 2对5类UTP, 支持10Mbps 、 100Mbps 自动协商；

100Base-T4: 4对3类UTP；

100Base-FX: 光纤。

IEEE 802.3z

千兆以太网物理层规范

1000Base-SX: 短波SMF；

1000Base-LX: 长波SMF或MMF。

IEEE 802.3ab

双绞线千兆以太网物理层规范

1000Base-TX

IEEE 802.3ad

Link Aggregation Control

Protocol (LACP)

链路汇聚技术可以将多个链路绑定在一起，形成 一条高速链路，以达到更高的带宽，并实现链路 备份和负载均衡。

IEEE 802.3ae

万兆以太网物理层规范

10GBase-SR和10GBase-SW支持短波(850nm)多 模光纤CMMF) , 传输距离为2~300m；

10GBase-LR和l10GBase-LW支持长波(1310nm) 单模光纤(SMF) , 传输距离为2m~10km；

10GBase-ER和10GBase-EW支持超长波(1550nm) 单模光纤(SMF) , 传输距离为2m~40km。

IEEE 802.3af

Power over Ethernet（POE）

以太网供电，通过双绞线为以太网提供48V的直 流电源。

IEEE 802.3x

Flow Control and Back pressure

为交换机提供全双工流控(full-duplex flow

control) 和后压式半双工流控(back pressure half - duplex flow control)机制

IEEE 802.1d

Spanning Tree Protocol（STP）

利用生成树算法消除以太网中的循环路径，当网 络发生故障时重新协商生成树，并起到链路备份 的作用。

IEEE 802.1q

VLAN标记

定义了以太网MAC帧的VLAN标记。标记分两部 分：

VLANID(12位)和优先级(3位）

IEEE 802.1p

LAN第二层QoS/CoS协议

定义了交换机对MAC帧进行优先级分类，并对组 播帧进行过滤的机制，可以根据优先级提供尽力 而为(best-effort)的务质址，是IEEE 802.1q 的扩   充协议。

IEEE 802.1s

Multiple Spanning Tree Protocol (MSTP)

这是802.1q的补充协议,为交换机增加了通过多重 生成树进行VLAN通信的机制

IEEE 802.1v

基于协议和端口的VLAN划分

这是802.1q的补充协议，定义了基于数据链路层 协议进行VLAN划分的机制

IEEE 802.1x

用户认证

在局域网中实现基千端口的访问控制

IEEE 802.1w

Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP)

当局域网中由千交换机或其他网络元素失效而发 生拓扑结构改变时，RSTP可以快速地重新配置生 成树，恢复网络的连接。RSTP 对802 . ld 是向后 兼容的。

GARP

通用属性注册协议 (GenencAttribute Registration Protocol,GARP)

提供了交换设备之间注册屈性的通用机制。属性信息(例 如VLAN标识符)在整个局域网设备中传播开来，并且由   相关设备形成一个“ 可达性”子集。GARP 是IEEE 802.1p   的扩充部分。

GVRP

GARP VLAN注册协议(GARP VLAN Registration Protocol,GVRP)

GVRP是GARP的应用，提供与802.lq兼容的VLAN裁剪(

VLAN pruning)功能，以及在802.1q干线端口(trunk port) 建立动态VLAN的机制。GVRP定义在IEEE 802.lp中。

GMRP

GARP 组播注册协议(GARP Multicast

Registration protocol,

GMRP)

为交换机提供了根据组播成员的动态信息进行组播树修 剪的功能，使得交换机可以动态地管理组播过程。

GMRP定义在IEEE 802.1p中。