网络学堂之交换机篇

渔歌子

走近交换机

在前面几篇，我们介绍了网卡和集线器两类基础网络设备，也对小型等网以及纯集线器设备的小型C／S模式局域网的组建、配置方法作了详细介绍。但是在当前，在企业网络中所采用的网络结构通常都远比这两类网络复杂，主要区别是所采用的网络设备也不再是单纯的集线器那么简单，而是添加了更具智能、功能更强在的其它网络设备，如交换机、路由器、网关、防火墙等，特别是交换机，它几乎成为当今企业网络中不可或缺的基本网络设备。了解和掌握交换机的有关知识及技能已成为一个网管人员水平高低的基本象征，所以自本篇开始将花四篇以上篇幅介绍与交换机有关的基础知识，使大家对交换机的基础知识以及应用有一个基础、全面的掌握。

　　一、交换机基础

　　集线器作为第一类广泛应用的网络集线设备，当时在各大局域网中应用非常广泛。但随着网络传输媒体类型的日益丰富，图形、图像及各种流媒体等多媒体内容的出现，人们对高网络数据传输速度和传输性能的要求日益提高。集线器由于它的共享介质传输、单工数据操作和广播数据发送方式等都先天决定了很难满足用户的上述速度和性能要求。在用户的需求下、在全球各大网络设备开发商的努力下，一种更新、更实用的集线设备－－交换机出现了。交换机完全克服了集线器的上述种种不足之处，所以在短时间内得到业界广泛的认可和应用。交换机技术也得到了飞速发展，数据传输速度的发展也是一日千里。目前最快的以太网交换机端口带宽可达到10Gbps，千兆（G位）级的交换机在各企业骨干网络中早已得到广泛应用。

　　交换机的英文名称之为“Switch”，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看的话，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方形盒状体。交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。

　　“交换”和“交换机”最早起源于电话通讯系统（PSTN）。我们以前经常在电影或电视中看到一些老的影片时常看到有人在电话机旁狂摇几下（注意不是拨号），然后就说：跟我接XXX，话务接线员接到要求后就会把相应端线头插在要接端子上，即可通话。其实这就是最原始的电话交换机系统，只不过它是一种人工电话交换系统，不是自动的，也不是我们今天要谈的计算机交换机，但是我们现在要讲的计算机交换机也就是在这个电话交换机技术上发展而来。

　　在计算机网络系统中，交换概念的提出是相对于共享工作模式的改进。我们知道集线器（HUB）是一种共享介质的网络设备，而且HUB本身不能识别目的地址，是采用广播方式向所有节点发送。即当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，对网络上所有节点同时发送同一信息，然后再由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。在这种方式下我们知道很容易造成网络堵塞，因为其实接收数据的一般来说只有一个终端节点，而现在对所有节点都发送，那么绝大部分数据流量是无效的，这样就造成整个网络数据传输效率相当低。另一方面由于所发送的数据包每个节点都能侦听到，那显然就不会很安全了，容易出现一些不安全因素。

　　交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址）对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。这种方式我们可以明显地看出一方面效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一个方面数据传输安全，因为它不是对所有节点都同时发送，发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。这也是交换机为什么会很快取代集线器的重要原因之一。
交换机还有一个重要特点就是它不是像集线器一样每个端口共享带宽，它的每一端口都是独享交换机的一部分总带宽，这样在速率上对于每个端口来说有了根本的保障。另外，使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机，这就是后面将要介绍的VLAN（虚拟局域网）。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。这样交换机就可以在同一时刻可进行多个节点对之间的数据传输，每一节点都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有固定的一部分带宽，无须同其他设备竞争使用。如当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有带宽，都有着自己的虚拟连接。打个比方就是，如果现在使用的是10Mbps 8端口以太网交换机，因每个端口都可以同时工作，所以在数据流量较大时，那它的总流量可达到8＊10Mbps＝80Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，因为它是属于共享带宽式的，所以同一时刻只能允许一个端口进行通信，那数据流量再忙HUB的总流通量也不会超出10Mbps。如果是16端口、24端口的更是明显了！

　　交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。目前一些高档交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有路由和防火墙的功能。

　　交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。

　　一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。

　　总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机对于因第一次发送到目的地址不成功的数据包会再次对所有节点同时发送，企图找到这个目的MAC地址，找到后就会把这个地址重新加入到自己的MAC地址列表中，这样下次再发送到这个节点时就不会发错。交换机的这种功能就称之为“MAC地址学习”功能。

　　二、交换机与集线器的区别

　　上面我们讲到，交换机最开始是为了解决集线器共享传输介质，端口带宽过窄，容易产生广播风暴而产生，最初的交换机是工作在OSI／RM开放体系结构中的第二层，所以也称之为第二层交换机（这一点我们会在下篇介绍交换机的分类时继续介绍）。本节要介绍的是交换机与集线器之间到底有哪些区别，换句话说也就是交换机到底有哪些优点，理解了它们之间的区别后就能正确理解当前局域网为什么广泛使用交换机，而非集线器，也便于我们在日后的网络设备选购中正确地选择。

　　交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面：

　　（1）在OSI／RM中的工作层次不同

　　交换机和集线器在OSI／RM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在第一层（物理层）和第二层（数据链路层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。

　　（2）交换机的数据传输方式不同

　　集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。具体在前面已作分析，在此不再赘述。

　　（3）带宽占用方式不同

　　在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。

　　（4）传输模式不同

　　集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。

渔歌子

三、交换机的工作原理

　　交换机和集线器在外型上非常相似，而且都遵循IEEE802.3及其扩展标准，介质存取方式也均为CSMA／CD，但是它们之间在工作原理上还是有着根本的区别。简单地说，由交换机构建的网络称之为交换式网络，每个端口都能独享带宽，所有端口都能够同时进行通讯，并且能够在全双工模式下提供双倍的传输速率。而集线器构建的网络称之为共享式网络，在同一时刻只能有两个端口（接收数据的端口和发送数据的端口）进行通讯，所有的端口分享固有的带宽。下面简单以图示方式介绍如下。

　　1、“共享”与“交换”数据传输技术

　　要明白交换机的优点我们首先就必须明白交换机的基本工作原理，而交换机的工作原理其实最根本的是要理解“共享”（Share）和“交换”（Switch）这两个概念。集线器是采用共享方式进行数据传输的，而我们在这里要讲的交换机工作原理则是采用“交换”方式进行数据传输的。我们可以把“共享”和“交换”理解成公路。“共享”方式就是来回车辆共用一个车道的单车道公路，而“交换”方式则是来回车辆各用一个车道的双车道公路，“共享”和“交换”这两种数据传输方式的示意图分别如图1左、右图所示。


图1



　　从我们平常生活中就可感觉到这两种方式的不同之处，明显可以感受到双车道的交换方式的优越性。因为双车道来回的车辆可以在不同的车道上单独行走，一般来说如果不出现意外的外是不可能出现大塞车现象（当然也有可能，那就车辆太多，速度太慢情况下），而单车道就象我们过单车道的桥一样，来回的车辆每次只能允许一个方向的车辆经过这个桥，这样就很容易出现塞车现象。

　　交换机进行数据交换的原理就是在这样的背景下产生，它解决了集线器那种共享单车道容易出现“塞车”现象。在交换机技术上把这种“独享”道宽（网络上称之为“带宽”）情况称之为“交换”，这种网络环境称为“交换式网络”，交换式网络必须采用交换机（Switch）来实现。从图1右图可以知道交换式网络可以是“全双工”（Full Duplex）状态，即可以同时接收和发送数据，数据流是双向的。而集线器的“共享”方式的网络就称之为“共享式网络”，共享式网络采用集线器（集线器）作为网络连接设备。显然，共享网络的效率非常低，在任一时刻只能有一个方向的数据流，即处于“半双工”（Half Duplex）模式，也称为“单工”模式。

　　另外一方面，由于单车道共享方式中来回车辆共用一个车道，也就是每次只能过一个方向的车，这样车辆一多，速度肯定会降下来，效率也就跟着下降。共享式网络的通信也与共享车道情况类似，它的效率在数据流量大的时候效率也肯定会降低，因为同一时刻只能进行单一数据传输任务。还可能造成数据碰撞现象，就像我们在单车道上经常看到撞车现象一样，因为车流量一大，就很难保证每个车辆的司机都那么遵守交通规则，容易出现数据碰撞、争抢车道的现象。而交换式的数据交换方式出现这种情况就少许多，因为各自都有自己的信道，各行其道基本上是不太可能发生争抢信道的现象。但也有例外，那就是数据流量增大，而网络速度和带宽没有得到保证时才会在同一信道上出现碰撞现象，就像我们在双车道或多车道也可能发生撞车现象一样。解决这一现象的方法有两种，一种是增加车道，另一种方法就是提高车速，很显然增加车道这一方法是最基本的，但它不是最终的方法，因为车道的数量肯定有限，如果所有车辆的速度上不去，那还是会效率低的，对于一些心急的司机来说还是会撞车的。第二种方法是一种比较好的方法，提速有助于车辆正常有序地快速流动，这就是为什么高速公路反而出现撞车的现象比普通公路上少许多的原因。计算机网络也一样，虽然我们的交换机能提供全双工方式进行数据传输，但是如果网络带宽不宽、速度不快，每传输一个数据包都有要花费大量的时间，则信道再多也无济于事，网络传输的效率还是高不起来的，况且网络上的信道也是非常有限的，这要决定于带宽。目前最快的以太网交换机带宽可达到10Gbps。
　2。　数据传递的方式

　　通过前面的学习我们已经知道集线器的数据包传输方式是广播方式，如图2所示。由于集线器中只能同时存在一个广播，所以同一时刻只能有1个数据包在传输，信道的利用率较低。


图2

　　而对于交换机而言，它能够“认识”连接到自己身上的每一台电脑，凭什么认识呢？就是凭每块网卡物理地址，俗称“MAC地址”。交换机还具有MAC地址学习功能，它会把连接到自己身上的MAC地址记住，形成一个节点与MAC地址对应表。凭这样一张表，它就不必再进行广播了，从一个端口发过来的数据，其中会含有目的地的MAC地址，交换机在保存在自己缓存中的MAC地址表里寻找与这个数据包中包含的目的MAC地址对应的节点，找到以后，便在这两个节点间架起了一条临时性的专用数据传输通道，这两个节点便可以不受干扰地进行通信了。要注意交换机档次越低，交换机的缓存就越小，也就是说为保存MAC地址所准备的空间也就越小，对应的就是它能记住的MAC地址数也就越少。通常一台交换机都具有1024个MAC地址记忆空间，都能满足实际需求。从上面的分析来看我们知道交换机所进行的数据传递是有明确的方向的，而不是乱传递，而不是集线器的广播方式，这种传递示意图如图3所示。同时由于交换机可以进行全双工传输，所以交换机可以同时在多对节点之间建立临时专用通道，形成了立体交叉的数据传输通道结构。


图3

　　交换机的数据传递工作原理可以简单地这样来说明：

　　当交换机从某一节点收到一个以太网帧后，将立即在其内存中的地址表（端口号－MAC地址）进行查找，以确认该目的MAC的网卡连接在哪一个节点上，然后将该帧转发至该节点。如果在地址表中没有找到该MAC地址，也就是说，该目的MAC地址是首次出现，交换机就将数据包广播到所有节点。拥有该MAC地址的网卡在接收到该广播帧后，将立即做出应答，从而使交换机将其节点的“MAC地址”添加到MAC地址表中。换言之，当交换机从某一节点收到一个帧时（广播帧除外），将对地址表执行两个动作，一是检查该帧的源MAC地址是否已在地址表中，如果没有，则将该MAC地址加到地址表中，这样以后就知道该MAC地址在哪一个节点；二是检查该帧的目的MAC地址是否已在地址表中，如果该MAC地址已在地址表中，则将该帧发送到对应的节点即可，而不必像集线器那样将该帧发送到所有节点，只须将该帧发送到对应的节点，从而使那些既非源节点又非目的节点的节点间仍然可以进行相互间的通信，从而提供了比集线器更高的传输速率。如果该MAC地址不在地址表中，则将该帧发送到所有其它节点（源节点除外），相当于该帧是一个广播帧。

　　讲到这里我们要明白一个事实，那就是交换机在刚买回来不可能知道您所在网络中各节点的地址，也就是说在交换机刚刚打开电源时，其MAC地址表是一片空白。那么，交换机的地址表是怎样建立起来的呢？学习！交换机根据以太网帧中的源MAC地址来更新地址表。当一台计算机打开电源后，安装在该系统中的网卡会定期发出空闲包或信号，交换机即可据此得知它的存在以及其MAC地址，这就是所谓自动地址学习。由于交换机能够自动根据收到的以太网帧中的源MAC地址更新地址表的内容，所以交换机使用的时间越长，学到的MAC地址就越多，未知的MAC地址就越少，因而广播的包就越少，速度就越快。

　　那么，交换机是否会永久性地记住所有的端口号－MAC地址关系呢？不是的。由于交换机中的内存毕竟有限，因此，能够记忆的MAC地址数量也是有限的。既然不能无休止地记忆所有的MAC地址，那么就必须赋予其相应的忘却机制，从而吐故纳新。事实上，工程师为交换机设定了一个自动老化时间（Auto－aging），若某MAC地址在一定时间内（默认为300秒）不再出现，那么，交换机将自动把该MAC地址从地址表中清除。当下一次该MAC地址重新出现时，将会被当作新地址处理。

　　综上所述，交换机作为当前局域网的主要连接设备，与集线器相比具有许多明显的优点，目前正有全面取代集线器之势，随着交换技术的不断发展，以太网交换机的价格急剧下降，交换到桌面已是大势所趋。如果网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器，而且你还未对网络结构做出任何调整，那么整个网络的性能可能会非常低。最为有效的解决方法就是用交换机替代原来的集线器，当然交换机的价格会比集线器贵些，但目前来说应该完全可以接受。况且所带来的性能提绝不是“一点点”那么简单!　

　　下一篇我们要介绍交换机的几种常见分类方法。

渔歌子

交换机的分类

由于交换机所具有许多优越性，所以它的应用和发展速度远远高于集线器，出现了各种类型的交换机，主要是为了满足各种不同应用环境需求。本篇就要为大家介绍当前交换机的一些主流分类。

　　一、从网络覆盖范围划分

　　1。 广域网交换机

　　广域网交换机主要是应用于电信城域网互联、互联网接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台，

　　2、局域网交换机

　　这种交换机就是我们常见的交换机了，也是我们学习的重点。局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备，提供高速独立通信通道。

　　其实在局域网交换机中又可以划分为多种不同类型的交换机。下面继续介绍局域网交换机的主要分类标准、　

　　二、 根据传输介质和传输速度划分

　　根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同我们一般可以将局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆（G位）以太网交换机、10千兆（10G位）以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。

　　1、以太网交换机

　　首先要说明的一点是，这里所指的“以太网交换机”是指带宽在100Mbps以下的以太网所用交换机，其实下面我们还会要讲到一种“快速以太网交换机”、“千兆以太网交换机”和“10千兆以太网交换机”其实也是以太网交换机，只不过它们所采用的协议标准、或者传输介质不一样，当然其接口形式也可能不一样。

　　以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网包括三种网络接口：RJ－45、BNC和AUI，所用的传输介质分别为：双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。不要以为一讲以太网就都是RJ－45接口的，只不过双绞线类型的RJ－45接口在网络设备中非常普遍而已。当然现在的交换机通常不可能全是BNC或AUI接口的，因为目前采用同轴电缆作为传输介质的网络现在已经很少见了，而一般是在RJ－45接口的基础上为了兼顾同轴电缆介质的网络连接，配上BNC或AUI接口。如图1所示的是一款带有RJ－45和AUI接口的以太网交换机产品示意图。


2、快速以太网交换机

　　这种交换机是用于100Mbps快速以太网。快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbps传输带宽的网络技术。要注意的是，一讲到快速以太网就认为全都是纯正100Mps带宽的端口，事实上目前基本上还是10／100Mbps自适应型的为主。同样一般来说这种快速以太网交换机通常所采用的介质也是双绞线，有的快速以太网交换机为了兼顾与其它光传输介质的网络互联，或许会留有少数的光纤接口“SC”。图2所示的是一款快速以太网交换机产品示意图。


图2

　　3、千兆以太网交换机

　　千兆以太网交换机是用于目前较新的一种网络－－千兆以太网中，也有人把这种网络称之为“吉位(GB)以太网”，那是因为它的带宽可以达到1000Mbps。它一般用于一个大型网络的骨干网段，所采用的传输介质有光纤、双绞线两种，对应的接口为“SC”和“RJ－45”接口两种。图3所示的就是两款千兆以太网交换机产品示意图。


图3

　　4、10千兆以太网交换机

　　10千兆以太网交换机主要是为了适应当今10千兆以太网络的接入，它一般是用于骨干网段上，采用的传输介质为光纤，其接口方式也就相应为光纤接口。同样这种交换机也称之为“10G以太网交换机”，道理同上。因为目前10G以太网技术还处于研发初级阶段，价格也非常昂贵（一般要2-9万美元），所以10G以太网在各用户的实际应用还不是很普遍，再则多数企业用户都早已采用了技术相对成熟的千兆以太网，且认为这种速度已能满足企业数据交换需求。图4所示的是一款10千兆以太网交换机产品示意图，从图中可以看出，它全采用光纤接口。


图4

　　5、ATM交换机

　　ATM交换机是用于ATM网络的交换机产品。ATM网络由于其独特的技术特性，现在还只广泛用于电信、邮政网的主干网段，因此其交换机产品在市场上很少看到。如我们在下面将要讲的ADSL宽带接入方式中如果采用PPPoA协议的话，在局端（NSP端）就需要配置ATM交换机，有线电视的Cable Modem互联网接入法在局端也采用ATM交换机。它的传输介质一般采用光纤，接口类型同样一般有两种：以太网RJ－45接口和光纤接口，这两种接口适合与不同类型的网络互联。图5就是这样一款ATM交换机产品示意图。它相对于物美价廉的以太网交换机而言，ATM交换机的价格实是很高的，所以也就在普通局域网中见不到它的踪迹。


图5
　6。 FDDI交换机

　　FDDI技术是在快速成以太网技术还没有开发出来之前开发的，它主要是为了解决当时10Mbps以太网和16Mbps令牌网速度的局限，因为它的传输速度可达到100Mbps，这比当时的前两个速度高出许多，所以在当时还是有一定市场。但它当时是采用光纤作为传输介质的，比以双交线为传输介质的网络成本高许多，所以随着快速以太网技术的成功开发，FDDI技术也就失去了它应有的市场。正因如此，FDDI设备，如FDDI交换机也就比较少见了，FDDI交换机是用于老式中、小型企业的快速数据交换网络中的，它的接口形式都为光纤接口，图6所示的是一款3COM公司的FDDI交换机产品示意图。


图6

　　三、根据应用层次划分

　　根据交换机所应用的网络层次，我们又可以将网络交换机划分为可分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机、桌机型交换机五种。

　　1、企业级交换机

　　企业级交换机属于一类高端交换机，一般采用模块化的结构，可作为企业网络骨干构建高速局域网，所以它通常用于企业网络的最顶层。

　　企业级交换机可以提供用户化定制、优先级队列服务和网络安全控制，并能很快适应数据增长和改变的需要，从而满足用户的需求。对于有更多需求的网络，企业级交换机不仅能传送海量数据和控制信息，更具有硬件冗余和软件可伸缩性特点，保证网络的可靠运行。这种交换机从它所处的位置可以清楚地看出它自身的要求非同一般，起码在带宽、传输速率以背板容量上要比一般交换机要高出许多，所以企业级交换机一般都是千兆以上以太网交换机。企业级交换机所采用的端口一般都为光纤接口，这主要是为了保证交换机高的传输速率。那么什么样的交换机可以称之为企业级交换机呢？说实在的还没有一个明确的标准，只是现在通常这么认为，如果是作为企业的骨干交换机时，能支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机，如图7所示的是友讯的一款模块化千兆以太网交换机，它属于企业级交换机范畴。


图7

　　企业交换机还可以接入一个大底盘。这个底盘产品通常支持许多不同类型的组件，比如快速以太网和以大网中继器、FDDI集中器、令牌环MAU和路由器。企业交换机在建设企业级别的网络时非常有用，尤其是对需要支持一些网络技术和以前的系统。基于底盘设备通常有非常强大的管理特征，因此非常适合于企业网络的环境。不过，基于底盘设备的成本都非常高，很少中、小型企业能承担得起。

　　2。 校园网交换机

　　校园网交换机，这种交换机应用相对较少，主要应用于较大型网络，且一般作为网络的骨干交换机。这种交换机具有快速数据交换能力和全双工能力，可提供容错等智能特性，还支持扩充选项及第三层交换中的虚拟局域网（VLAN）等多种功能。

　　这种交换机通常用于分散的校园网而得名，其实它不一定要应用校园网络中，只表示它主要应用于物理距离分散的较大型网络中。因为校园网比较分散，传输距离比较长，所以在骨干网段上，这类交换机通常采用光纤或者同轴电缆作为传输介质，交换机当然也就需提供SC光纤口和BNC或者AUI同轴电缆接口。

3、部门级交换机

　　部门级交换机是面向部门级网络使用的交换机，它较前面两种所能随的网络规模要小许多。这类交换机可以是固定配置，也可以是模块配置，一般除了常用的RJ－45双绞线接口外，还带有光纤接口。部门级交换机一般具有较为突出的智能型特点，支持基于端口的VLAN（虚拟局域网），可实现端口管理，可任意采用全双工或半双工传输模式，可对流量进行控制，有网络管理的功能，可通过PC机的串口或经过网络对交换机进行配置、监控和测试。如果作为骨干交换机，则一般认为支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机，如图8所示是一款部门级交换机产品示意图。


图8

　　4。 工作组交换机

　　工作组交换机是传统集线器的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的10Base－T或100Base－TX以太网口。交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发，这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与集线器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。

　　工作组交换机一般没有网络管理的功能，如果是作为骨干交换机则一般认为支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。如图9所示的是一款快速以太网工作组交换机产品示意图。


图9

　　5、桌面型交换机

　　桌面型交换机，这是最常见的一种最低档交换机，它区别于其他交换机的一个特点是支持的每端口MAC地址很少，通常端口数也较少（12口以内，但不是绝对），只具备最基本的交换机特性，当然价格也是最便宜的。

　　这类交换机虽然在整个交换机中属最低档的，但是相比集线器来说它还是具有交换机的通用优越性，况且有许多应用环境也只需这些基本的性能，所以它的应用还是相当广泛的。它主要应用于小型企业或中型以上企业办公桌面。在传输速度上，目前桌面型交换机大都提供多个具有10／100Mbps自适应能力的端口。图10是两款不同品牌型号的桌面型交换机产品示意图。


图10

[ Last edited by 飘雪 on 2005-4-17 at 09:44 AM ]

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四、根据交换机的结构划分?

　　如果按交换机的端口结构来分，交换机大致可分为：固定端口交换机和模块化交换机两种不同的结构。其实还有一种是两者兼顾，那就是在提供基本固定端口的基础之上再配备一定的扩展插槽或模块。

　　1。 固定端口交换机

　　固定端口顾名思义就是它所带有的端口是固定的，如果是8端口的，就只能有8个端口，再不能添加。16个端口也就只能有16个端口，不能再扩展。目前这种固定端口的交换机比较常见，端口数量没有明确的规定，一般的端口标准是8端口、16端口和24端口。但现在也是各生产厂家也是各自说了算，他们认为多少个端口有市场就生产多少个端口的。目前交换机的端口比较杂，非标准的端口数主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。

　　固定端口交换机虽然相对来说价格便宜一些，但由于它只能提供有限的端口和固定类型的接口，因此，无论从可连接的用户数量上，还是所从可使用的传输介质上来讲都具有一定的局限性，但这种交换机在工作组中应用较多，一般适用于小型网络、桌面交换环境。如图11、图12分别是一款16端口和24端口的交换机产品示意图。


图11

图12　
固定端口交换机因其安装架构又分为桌面式交换机和机架式交换机。与集线器相同，机架式交换机更易于管理，更适用于较大规模的网络，它的结构尽寸要符合19英寸国际标准，它是用来与其它交换设备或者是路由器、服务器等集中安装在一个机柜中。而桌面式交换机，由于只能提供少量端口且不能安装于机柜内，所以，通常只用于小型网络。如图13和图14所示的分别为一款桌面式固定端口交换机和机架式固定端口交换机。


图13


图14

　　2、模块化交换机

　　模块化交换机虽然在价格上要贵很多，但拥有更大的灵活性和可扩充性，用户可任意选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。而且，机箱式交换机大都有很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份，并且往往拥有可热插拔的双电源，以保证交换机的电力供应。在选择交换机时，应按照需要和经费综合考虑选择机箱式或固定方式。一般来说，企业级交换机应考虑其扩充性、兼容性和排错性，因此，应当选用机箱式交换机；而骨干交换机和工作组交换机则由于任务较为单一，故可采用简单明了的固定式交换机。如图15为一款模块化快速以太网交换机产品示意图，在其中就具有4个可拨插模块，可根据实际需要灵活配置。


图15
五、根据交换机工作的协议层划分

　　我们知道网络设备都是对应工作在OSI／RM这一开放模型的一定层次上，工作的层次越高，说明其设备的技术性越高，性能也越好，档次也就越高。交换机也一样，随着交换技术的发展，交换机由原来工作在OSI／RM的第二层，发展到现在有可以工作在第四的交换机出现，所以根据工作的协议层交换机可分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。

　　1、第二层交换机

　　第二层交换机是对应于OSI／RM的第二协议层来定义的，因为它只能工作在OSI／RM开放体系模型的第二层－－数据链路层。第二层交换机依赖于链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。这是最原始的交换技术产品，目前桌面型交换机一般是属于这类型，因为桌面型的交换机一般来说所承担的工作复杂性不是很强，又处于网络的最基层，所以也就只需要提供最基本的数据链接功能即可。目前第二层交换机应用最为普遍（主要是价格便宜，功能符合中、小企业实际应用需求），一般应用于小型企业或中型以上企业网络的桌面层次。如下图16所示的是一款第二层交换机的产品示意图。要说明的是，所有的交换机在协议层次上来说都是向下兼容的，也就是说所有的交换机都能够工作在第二层。



图16

　　2、第三层交换机

　　第三层同样是对应于OSI／RM开放体系模型的第三层－－网络层来定义的，也就是说这类交换机可以工作在网络层，它比第二层交换机更加高档，功能更加强。第三层交换机因为工作于OSI／RM模型的网络层，所以它具有路由功能，它是将IP地址信息提供给网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。当网络规模较大时，可以根据特殊应用需求划分为小面独立的VLAN网段，以减小广播所造成的影响时。通常这类交换机是采用模块化结构，以适应灵活配置的需要。在大中型网络中，第三层交换机已经成为基本配置设备。图17所示的是3COM公司是一款第三层交换机产品示意图。



图17
3、第四层交换机

　　第四层交换机是采用第四层交换技术而开发出来的交换机产品，当然它工作于OSI／RM模型的第四层，即传输层，直接面对具体应用。第四层交换机支持的协议是各种各样的，如HTTP，FTP、Telnet、SSL等。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCPSYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。如图18所示的是一款第四层交换机产品示意图，从图中可以看出它也是采用模块结构的。


图18

　　第四层交换技术相对原来的第二层、第三层交换技术具有明显的优点，从操作方面来看，第四层交换是稳固的，因为它将包控制在从源端到宿端的区间中。另一方面，路由器或第三层交换，只针对单一的包进行处理，不清楚上一个包从哪来、也不知道下一个包的情况。它们只是检测包报头中的TCP端口数字，根据应用建立优先级队列，路由器根据链路和网络可用的节点决定包的路由；而第四层交换机则是在可用的服务器和性能基础上先确定区间。目前由于这种交换技术尚未真正成熟且价格昂贵，所以，第四层交换机在实际应用中目前还较少见。

六、根据是否支持网管功能分

　　如果按交换机是否支持网络管理功能，我们可以将交换机又可大分为“网管型”和“非网管理型”两大类。

　　网管型交换机的任务就是使所有的网络资源处于良好的状态。网管型交换机产品提供了基于终端控制口（Console）、基于Web页面以及支持Telnet远程登录网络等多种网络管理方式。因此网络管理人员可以对该交换机的工作状态、网络运行状况进行本地或远程的实时监控，纵观全局地管理所有交换端口的工作状态和工作模式。网管型交换机支持SNMP协议，SNMP协议由一整套简单的网络通信规范组成，可以完成所有基本的网络管理任务，对网络资源的需求量少，具备一些安全机制，。NMP协议的工作机制非常简单，主要通过各种不同类型的消息，即PDU（协议数据单位）实现网络信息的交换。但是网管型交换机相对下面所介绍的非网管型交换机来说要贵许多。

　　网管型交换机采用嵌入式远程监视（RMON）标准用于跟踪流量和会话，对决定网络中的瓶颈和阻塞点是很有效的。软件代理支持4个RMON组（历史、统计数字、警报和事件），从而增强了流量管理、监视和分析。统计数字是一般网络流量统计；历史是一定时间间隔内网络流量统计；警报可以在预设的网络参数极限值被超过时进行报警；时间代表管理事件。

　　还有网管型交换机提供基于策略的QoS（Quality of service）。策略是指控制交换机行为的规则，网络管理员利用策略为应用流分配带宽、优先级以及控制网络访问，其重点是满足服务水平协议所需的带宽管理策略及向交换机发布策略的方式。在交换机的每个端口处用来表示端口状态、半双工／全双工和10BaseT／100BaseT的多功能发光二极管（LED）以及表示系统、冗余电源（RPS）和带宽利用率的交换级状态LED形成了全面、方便的可视管理系统。目前大多数部门级以下的交换机多数都是非网管型的，只有企业级及少数部门级的交换机支持网管功能，图19所示的是两款网管型交换机产品示意图。


图19

　　以上对交换机的几种主流分类方法逐个进行了介绍，相信各位对交换机的主要类型有一个基本全面的了解。下一篇要介绍交换机的主要交换技术及选购注意事项。

渔歌子

交换机配置全接触


交换机的配置一直以来是非常神秘的，不仅对于一般用户，对于绝大多数网管人员来说也是如此，同时也是作为网管水平高低衡量的一个重要而又基本的标志。这主要在两个原因，一是绝大多数企业所配置的交换机都是桌面非网管型交换机，根本不需任何配置，纯属“傻瓜”型，与集线器一样，接上电源，插好网线就可以正常工作；另一方面多数中、小企业老总对自己的网管员不是很放心，所以即使购买的交换机是网管型的，也不让自己的网管人员来配置，而是请厂商工程师或者其它专业人员来配置，所以这些中、小企业网管员也就很难有机会真正自己动手来配置一台交换机。

　　交换机的详细配置过程比较复杂，而且具体的配置方法会因不同品牌、不同系列的交换机而有所不同，本文教给大家的只是通用配置方法，有了这些通用配置方法，我们就能举一反三，融会贯通。

　　通常网管型交换机可以通过两种方法进行配置：一种就是本地配置；另一种就是远程网络配置两种方式，但是要注意后一种配置方法只有在前一种配置成功后才可进行，下面分别讲述。

　　一、本地配置方式

　　本地配置我们首先要遇到的是它的物理连接方式，然后还需要面对软件配置，在软件配置方面我们主要以最常见的思科的“Catalyst 1900”交换机为例来讲述。

　　因为要进行交换机的本地配置就要涉及到硬、软件的连接了，所以下面我们分这两步来说明配置的基本连接过程。

　　1．物理连接

　　因为笔记本电脑的便携性能，所以配置交换机通常是采用笔记本电脑进行，在实在无笔记本的情况下，当然也可以采用台式机，但移动起来麻烦些。交换机的本地配置方式是通过计算机与交换机的“Console”端口直接连接的方式进行通信的，它的连接图如图1所示。


图1

　　可进行网络管理的交换机上一般都有一个“Console”端口（这个在前面介绍集线器时已作介绍，交换机也一样），它是专门用于对交换机进行配置和管理的。通过Console端口连接并配置交换机，是配置和管理交换机必须经过的步骤。虽然除此之外还有其他若干种配置和管理交换机的方式（如Web方式、Telnet方式等），但是，这些方式必须依靠通过Console端口进行基本配置后才能进行。因为其他方式往往需要借助于IP地址、域名或设备名称才可以实现，而新购买的交换机显然不可能内置有这些参数，所以通过Console端口连接并配置交换机是最常用、最基本也是网络管理员必须掌握的管理和配置方式。
      不同类型的交换机Console端口所处的位置并不相同，有的位于前面板（如Catalyst 3200和Catalyst 4006），而有的则位于后面板（如Catalyst 1900和Catalyst 2900XL）。通常是模块化交换机大多位于前面板，而固定配置交换机则大多位于后面板。不过，倒不用担心无法找到Console端口，在该端口的上方或侧方都会有类似“CONSOLE”字样的标识，如图2所示。


图2

　　除位置不同之外，Console端口的类型也有所不同，绝大多数（如Catalyst 1900和Catalyst 4006）都采用RJ－45端口（如图2所示），但也有少数采用DB－9串口端口（如Catalyst 3200）或DB－25串口端口（如Catalyst 2900）。

　　无论交换机采用DB－9或DB－25串行接口，还是采用RJ－45接口，都需要通过专门的Console线连接至配置用计算机（通常称作终端）的串行口。与交换机不同的Console端口相对应，Console线也分为两种：一种是串行线，即两端均为串行接口（两端均为母头），两端可以分别插入至计算机的串口和交换机的Console端口；另一种是两端均为RJ－45接头（RJ－45－to－RJ－45）的扁平线。由于扁平线两端均为RJ－45接口，无法直接与计算机串口进行连接，因此，还必须同时使用一个如图3所示的RJ－45－to－DB－9（或RJ－45－to－DB－25）的适配器。通常情况下，在交换机的包装箱中都会随机赠送这么一条Console线和相应的DB－9或DB－25适配器。


图3

　

　　2、软件配置

　　物理连接好了我们就要打开计算机和交换机电源进行软件配置了，下面我们以思科的一款网管型交换机“Catalyst 1900”来讲述这一配置过程。在正式进入配置之前我们还需要进入系统，步骤如下：

　　第1步：打开与交换机相连的计算机电源，运行计算机中的Windows 95、Windows 98或Windows 2000等其中一个操作系统。

　　第2步：检查是否安装有“超级终端”（Hyper Terminal）组件。如果在“附件”（Accessories）中没有发现该组件，可通过“添加／删除程序”（Add／Remove Program）的方式添加该Windows组件。

　　好了，“超级终端”安装好后我们就可以与交换机进行通信了（当然要连接好，并打开交换机电源了），下面的步骤就是正式进行配置了。在使用超级终端建立与交换机的通信之前，必须先对超级终端进行必要的设置。

　　Catalyst 1900交换机在配置前的所有缺省配置为：所有端口无端口名；所有端口的优先级为Normal方式，所有10／100Mbps以太网端口设为Auto方式，所有10／100Mbps以太网端口设为半双工方式，未配置虚拟子网。正式配置步骤如下（本文以Windows 98系统为例）：
    第1步：单击“开始”按钮，在“程序”菜单的“附件”选项中单击“超级终端”，弹出如图4所示界面。


图4

　　第2步：双击“Hypertrm”图标，弹出如图5所示对话框。这个对话框是用来对立一个新的超级终端连接项。


图5

　　第3步：在“名称”文本框中键入需新建超的级终端连接项名称，这主要是为了便于识别，没有什么特殊要求，我们这里键入“Cisco”，如果您想为这个连接项选择一个自己喜欢的图标的话，您也可以在下图的图标栏中选择一个，然后单击“确定”按钮，弹出如图6所示的对话框。

图6
第4步：在“连接时使用”下拉列表框中选择与交换机相连的计算机的串口。单击“确定”按钮，弹出如图7所示的对话框。


图7

　　第5步：在“波特率”下拉列表框中选择“9600”，因为这是串口的最高通信速率，其他各选项统统采用默认值。单击“确定”按钮，如果通信正常的话就会出现类似于如下所示的主配置界面，并会在这个窗口中就会显示交换机的初始配置情况。

渔歌子

Catalyst 1900 Management Console
　　Copyright　（c）　Cisco Systems，　Inc。 1993－1999
　　All rights reserved。
　　Standard Edition Software
　　Ethernet address：　00－E0－1E－7E－B4－40
　　PCA Number：　73－2239－01
　　PCA Serial Number：　SAD01200001
　　Model Number：　WS－C1924－A
　　System Serial Number：　FAA01200001
　　－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
　　User Interface Menu
　　［M］　Menus　　／／主配置菜单
　　［I］　IP Configuration　　／／IP地址等配置
　　［P］　Console Password　／／控制密码配置
　　Enter Selection：　　／／在此输入要选择项的快捷字母，然后按回车键确认

　　【注】“／／”后面的内容为笔者对前面语句的解释，下同。

　　至此就正式进入了交换机配置界面了，下面的工作就可以正式配置交换机了。

　　3、交换机的基本配置

　　进入配置界面后，如果是第一次配置，则首先要进行的就是IP地址配置，这主要是为后面进行远程配置而准备。IP地址配置方法如下：

　　在前面所出现的配置界面“Enter Selection：”后中输入“I”字母，然后单击回车键，则出现如下配置信息：

　　The IP Configuration Menu appears。
　　Catalyst 1900　－　IP Configuration
　　Ethernet Address：00－E0－1E－7E－B4－40
　　－－－－－－－－－－－－－Settings－－－－－－－－－－－－－－－－－－
　　［I］　IP address
　　［S］　Subnet mask
　　［G］　Default gateway
　　［B］　Management Bridge Group
　　［M］　IP address of DNS server 1
　　［N］　IP address of DNS server 2
　　［D］　Domain name
　　［R］　Use Routing Information Protocol
　　－－－－－－－－－－－－－Actions－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
　　［P］　Ping
　　［C］　Clear cached DNS entries
　　［X］　Exit to previous menu
　　Enter Selection：　

　　在以上配置界面最后的“Enter Selection：”后再次输入“I”字母，选择以上配置菜单中的“IP address选项，配置交换机的IP地址，单击回车键后即出现如下所示配置界面：

Enter administrative IP address in dotted quad format　（nnn。nnn。nnn。nnn）：　／／按”nnn。nnn。nnn。nnn“格式输入IP地址
　　Current setting　＝＝＝＞　0.0.0.0　／／交换机没有配置前的IP地址为”0.0.0.0“，代表任何IP地址
　　New setting　＝＝＝＞　／／在此处键入新的IP地址

　　如果你还想配置交换机的子网掩码和默认网关，在以上IP配置界面里面分别选择”S“和”G“项即可。现在我们再来学习一下密码的配置：

　　在以上IP配置菜单中，选择”X“项退回到前面所介绍的交换机配置界面。

　　输入”P“字母后按回车键，然后在出现的提示符下输入一个4￣8位的密码（为安全起见，在屏幕上都是以”＊“号显示），输入好后按回车键确认，重新回到以上登录主界面。

　　在你配置好IP和密码后，交换机就能够按照默认的配置来正常工作。如果想更改交换机配置以及监视网络状况，你可以通过控制命令菜单，或者是在任何地方通过基于WEB的Catalyst 1900 Switch Manager来进行操作。

　　如果交换机运行的是Cisco Catalyst 1900／2820企业版软件。你可以通过命令控制端口（command－line interface CLI）来改变配置。当进入配置主界面后，就在显示菜单多了项”Command Line“，而少了项”Console Password“，它在下级菜单中进行。

　　1 user（s）　now active on Management Console。
　　User Interface Menu
　　［M］　Menus
　　［K］　Command Line
　　［I］　IP Configuration
　　Enter Selection：

　　在这一版本中的配置方法与前面所介绍的配置方法基本一样，不同的只是在这一版本中可以通过命令方式（选择”［K］　Command Line“项即可）进行一些较高级配置，下面本文仅作简单介绍，在下篇中将介绍一个常见的高级配置，那就是VLAN的配置。

　　4、交换机高级配置的常见命令

　　在交换机的高级配置中，通常是利用以上配置菜单中的”［K］　Command Line“项进行的。

　　Cisco交换机所使用的软件系统为Catalyst IOS。CLI的全称为”Command－Line Interface“，中文名称就称之为”命令行界面“，它是一个基于DOS命令行的软件系统模式，对大小写不敏感（即不区分大小写）。有这种模式的不仅交换机有、路由器、防火墙都有，其实就是一系列相关命令，但它与DOS命令不同，CLI可以缩写命令与参数，只要它包含的字符足以与其他当前可用至的命令和参数区别开来即可。虽然对交换机的配置和管理也可以通过多种方式实现，既可以使用纯字符形式的命令行和菜单（Menu），也可以使用图形界面的Web浏览器或专门的网管软件（如CiscoWorks 2000）。相比较而言，命令行方式的功能更强大，但掌握起来难度也更大些。下面把交换机的一些常用的配置命令介绍如下。

　　Cisco IOS共包括6种不同的命令模式：User EXEC模式、Privileged EXEC模式、VLAN dataBase模式、Global configuration模式、Interface configuration模式和Line configuration模式。当在不同的模式下，CLI界面中会出现不同的提示符。为了方便大家的查找和使用，表1列出了6种CLI命令模式的用途、提示符、访问及退出方法。
表1：:CLI命令模式特征表
表1：:CLI命令模式特征表  模式
访问方法
提示符
退出方法
用途

User Exec
开始一个进程
switch>
键入“ logout”或“quit”
改变终端设置执行基本测试 显示系统信息

Privilege-d Exec
在“ User Exec”模式中键入“enable”命令
switch#
键入“ disable”退出
校验键入的命令。该模式由密码保护

VLAN Database
在“ Privileged Exec”模式中键入“vlan database”命令
switch(vlan)#
键入“ exit”，返回到“Privileged Exec”模式
配置 VLAN参数

Global Configura-tion
在“ privileged Exec”模式中键入“configure”命令
switch(config)#
键入“ exit”或“end”或下“Ctrl-Z”组合键，返回至“privileged EXEC”状态
将配置的参数应用于整个交换机

Interface Configura-tion
在“ Global Configuration”模式中，键入“interface ”命令
switch(config-if)#
键入 exit返回至“Global Configuration”模式按下“Ctrl-Z ”组合键或键入“end”，返回至“Pprivileged Exec”模式
为“ Ethernet interfaces”配置参数

Line Configura-tion
在模式“ Global Configuration”中，为“line console”命令指定一行
switch(config-line)#
键入“ exit”返回至“Global Configuration”模式按下“Ctrl-Z ”或键入“end”，返回至“Privileged Exec”模式
Cisco IOS命令需要在各自的命令模式下才能执行，因此，如果想执行某个命令，必须先进入相应的配置模式。例如”interface type＿number“命令只能在”Global configuration“模式下执行，而”duplex full－flow－control“命令却只能在”Interface configuration“模式下执行。

　　在交换机CLI命令中，有一个最基本的命令，那就是帮助命令”？“，在任何命令模式下，只需键入”？“，即显示该命令模式下所有可用到的命令及其用途，这就交换机的帮助命令。另外，还可以在一个命令和参数后面加”？“，以寻求相关的帮助。

　　例如，我们想看一下在”Privileged Exec“模式下在哪些命令可用，那么，可以在”＃“提示符下键入”？“，并回车。再如，如果想继续查看”Show“命令的用法，那么，只需键入”show　？“并回车即可。另外，”？“还具有局部关键字查找功能。也就是说，如果只记得某个命令的前几个字符，那么，可以使用”？“让系统列出所有以该字符或字符串开头的命令。但是，在最后一个字符和”？“之间不得有空格。例如，在”Privileged Exec“模式下键入”c？“，系统将显示以”c“开头的所有命令。

　　还要说明的一点是：Cisco IOS命令均支持缩写命令，也就是说，除非您有打字的癖好，否则根本没有必要键入完整的命令和关键字，只要键入的命令所包含的字符长到足以与其他命令区别就足够了。例如，可将”show configure“命令缩写为”sh conf“，可将”show configure“命令缩写为”sh conf“然后回车执行即可。

　　以上介绍了命令方式下的常见配置命令，由于配置过程比较复杂，在此不作详细介绍。

渔歌子

二、远程配置方式

　　我们上面就已经介绍过交换机除了可以通过Console端口与计算机直接连接外，还可以通过交换机的普通端口进行连接。如果是堆栈型的，也可以把几台交换机堆在一起进行配置，因为这时实际上它们是一个整体，一般只有一台具有网管能力。这时通过普通端口对交换机进行管理时，就不再使用超级终端了，而是以Telnet或Web浏览器的方式实现与被管理交换机的通信。因为我们在前面的本地配置方式中已为交换机配置好了IP地址，我们可通过IP地址与交换机进行通信，不过要注意，同样只有是网管型的交换机才具有这种管理功能。因为这种远程配置方式中又可以通过两种不同的方式来进行，所以我们也就分别介绍。

　　1、Telnet方式

　　Telnet协议是一种远程访问协议，可以用它登录到远程计算机、网络设备或专用TCP／IP网络。Windows 95／98及其以后的Windows系统、UNIX／Linux等系统中都内置有Telnet客户端程序，我们就可以用它来实现与远程交换机的通信。

　　在使用Telnet连接至交换机前，应当确认已经做好以下准备工作：

　　·在用于管理的计算机中安装有TCP／IP协议，并配置好了IP地址信息。
　　·在被管理的交换机上已经配置好IP地址信息。如果尚未配置IP地址信息，则必须通过Console端口进行设置。
　　·在被管理的交换机上建立了具有管理权限的用户帐户。如果没有建立新的帐户，则Cisco交换机默认的管理员帐户为”Admin“。

　　在计算机上运行Telnet客户端程序（这个程序在Windows 系统中与UNIX、Linux系统中都有，而且用法基本是是兼容的，特别是在Windows 2000系统中的Telnet程序），并登录至远程交换机。如果我们前面已经设置交换机的IP地址为：61.159.62.182，下面只介绍进入配置界面的方法，至于如何配置那是比较多的，要视具体情况而定，不作具体介绍。进入配置界面步骤很简单，只需简单的两步：

　　第1步：单击”开始“按钮选择”运行“菜单项，然后在对话框中按”telnet 61.159.62.182“格式输入登录（当然也可先不输入IP地址，在进入telnet主界面后再进行连接，但是这样会多了一步，直接在后面输入要连接的IP的地址更好些），如图8所示。如果为交换机配置了名称，则也可以直接在”Telnet“命令后面空一个空格后输入交换机的名称。


图8Telnet命令的一般格式如下：

　　telnet ［Hostname／port］，这里要注意的是”Hostnqme包括了交换机的名称，但更多的是我们在前面是为交换机配置了IP地址，所以在这里更多的是指交换机的IP地址。格式后面的“Port”一般是不需要输入的，它是用来设定Telnet通信所用的端口的，一般来说Telnet通信端口，在TCP／IP协议中有规定，为23号端口，最好不用改它，也就是说我们可以不接这个参数。

　　第2步，输入好后，单击“确定”按钮，或单击回车键，建立与远程交换机的连接。如图9所示为与计算机通过Tetnet与Catalyst 1900交换机建立连接时显示的界面。


图9

　　在图中显示了包括两个菜单项的配置菜单：Menus、Command Line。然后，就可以根据实际需要对该交换机进行相应的配置和管理了。

　　2、Web浏览器的方式

　　当利用Console口为交换机设置好IP地址信息并启用HTTP服务后，即可通过支持JAVA的Web浏览器访问交换机，并可通过Web通过浏览器修改交换机的各种参数并对交换机进行管理。事实上，通过Web界面，可以对交换机的许多重要参数进行修改和设置，并可实时查看交换机的运行状态。不过在利用Web浏览器访问交换机之前，应当确认已经做好以下准备工作：
·在用于管理的计算机中安装TCP／IP协议，且在计算机和被管理的交换机上都已经配置好IP地址信息。
　　·用于管理的计算机中安装有支持JAVA的Web浏览器，如Internet Explorer 4.0及以上版本、Netscape 4.0及以上版本，以及Oprea with JAVA。
　　·在被管理的交换机上建立了拥有管理权限的用户帐户和密码。
　　·被管理交换机的Cisco IOS支持HTTP服务，并且已经启用了该服务。否则，应通过Console端口升级Cisco IOS或启用HTTP服务。

　　通过Web浏览器的方式进行配置的方法如下：

　　第1步：把计算机连接在交换机的一个普通端口上，在计算机上运行Web浏览器。在浏览器的“地址”中栏键入被管理交换机的IP地址（如61.159.62.182）或为其指定的名称。单击回车键，弹出如图10所示对话框。

图10

　　第2步：分别在“用户名”和“密码”框中，键入拥有管理权限的用户名和密码。用户名／密码对应当事先通过Console端口进行设置。

　　第3步：单击“确定”按钮，即可建立与被管理交换机的连接，在Web浏览器中显示交换机的管理界面。如图11所示页面为与Cisco Catalyst 1900建立连接后，显示在Web浏览器中的配置界面。首先看到的是要求输入用户帐号和密码，这时您就输入在上面已设置好的交换机配置超级用户帐号和密码进入系统。


图11

　　接下来，就可以通过Web界面中的提示，一步步查看交换机的各种参数和运行状态，并可根据需要对交换机的某些参数作必要的修改。

　　本篇简单介绍了交换机的基本配置方法，下一篇将要对交换机的常见应用－－VLAN网络划分、配置方法进行详细介绍。

渔歌子

交换机VLAN的配置

谈到VLAN，或许许多人都觉得非常神秘，甚至包括一些网管人员。其实有关VLAN的技术标准IEEE 802.1Q早在1999年6月份就由IEEE委员正式颁布实施了，而且最早的VLNA技术早在1996年Cisco（思科）公司就提出了。随着几年来的发展，VLAN技术得到广泛的支持，在大大小小的企业网络中广泛应用，成为当前最为热门的一种以太局域网技术。本篇就要为大家介绍交换机的一个最常见技术应用--VLAN技术，并针对中、小局域网VLAN的网络配置以实例的方式向大家简单介绍其配置方法。

　　一、VLAN基础

　　VLAN（Virtual Local Area Network）的中文名为"虚拟局域网"，注意不是"VPN"（虚拟专用网）。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分（注意，不是从物理上划分）成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。这一新兴技术主要应用于交换机和路由器中，但主流应用还是在交换机之中。但又不是所有交换机都具有此功能，只有VLAN协议的第三层以上交换机才具有此功能，这一点可以查看相应交换机的说明书即可得知。

　　IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术的出现，使得管理员根据实际应用需求，把同一物理局域网内的不同用户逻辑地划分成不同的广播域，每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。由于它是从逻辑上划分，而不是从物理上划分，所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中，即这些工作站可以在不同物理LAN网段。由VLAN的特点可知，一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。

　　交换技术的发展，也加快了新的交换技术（VLAN）的应用速度。通过将企业网络划分为虚拟网络VLAN网段，可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播。在共享网络中，一个物理的网段就是一个广播域。而在交换网络中，广播域可以是有一组任意选定的第二层网络地址（MAC地址）组成的虚拟网段。这样，网络中工作组的划分可以突破共享网络中的地理位置限制，而完全根据管理功能来划分。这种基于工作流的分组模式，大大提高了网络规划和重组的管理功能。在同一个VLAN中的工作站，不论它们实际与哪个交换机连接，它们之间的通讯就好象在独立的交换机上一样。同一个VLAN中的广播只有VLAN中的成员才能听到，而不会传输到其他的 VLAN中去，这样可以很好的控制不必要的广播风暴的产生。同时，若没有路由的话，不同VLAN之间不能相互通讯，这样增加了企业网络中不同部门之间的安全性。网络管理员可以通过配置VLAN之间的路由来全面管理企业内部不同管理单元之间的信息互访。交换机是根据用户工作站的MAC地址来划分VLAN的。所以，用户可以自由的在企业网络中移动办公，不论他在何处接入交换网络，他都可以与VLAN内其他用户自如通讯。

　　VLAN网络可以是有混合的网络类型设备组成，比如：10M以太网、100M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、服务器、集线器、网络上行主干等等。

　　VLAN除了能将网络划分为多个广播域，从而有效地控制广播风暴的发生，以及使网络的拓扑结构变得非常灵活的优点外，还可以用于控制网络中不同部门、不同站点之间的互相访问。

　　VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的一种协议，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLAN ID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。

二、VLAN的划分方法

　　VLAN在交换机上的实现方法，可以大致划分为六类:

　　1. 基于端口划分的VLAN

　　这是最常应用的一种VLAN划分方法，应用也最为广泛、最有效，目前绝大多数VLAN协议的交换机都提供这种VLAN配置方法。这种划分VLAN的方法是根据以太网交换机的交换端口来划分的，它是将VLAN交换机上的物理端口和VLAN交换机内部的PVC（永久虚电路）端口分成若干个组，每个组构成一个虚拟网，相当于一个独立的VLAN交换机。

　　对于不同部门需要互访时，可通过路由器转发，并配合基于MAC地址的端口过滤。对某站点的访问路径上最靠近该站点的交换机、路由交换机或路由器的相应端口上，设定可通过的MAC地址集。这样就可以防止非法入侵者从内部盗用IP地址从其他可接入点入侵的可能。

　　从这种划分方法本身我们可以看出，这种划分的方法的优点是定义VLAN成员时非常简单，只要将所有的端口都定义为相应的VLAN组即可。适合于任何大小的网络。它的缺点是如果某用户离开了原来的端口，到了一个新的交换机的某个端口，必须重新定义。

　　2. 基于MAC地址划分VLAN

　　这种划分VLAN的方法是根据每个主机的MAC地址来划分，即对每个MAC地址的主机都配置他属于哪个组，它实现的机制就是每一块网卡都对应唯一的MAC地址，VLAN交换机跟踪属于VLAN MAC的地址。这种方式的VLAN允许网络用户从一个物理位置移动到另一个物理位置时，自动保留其所属VLAN的成员身份。

　　由这种划分的机制可以看出，这种VLAN的划分方法的最大优点就是当用户物理位置移动时，即从一个交换机换到其他的交换机时，VLAN不用重新配置，因为它是基于用户，而不是基于交换机的端口。这种方法的缺点是初始化时，所有的用户都必须进行配置，如果有几百个甚至上千个用户的话，配置是非常累的，所以这种划分方法通常适用于小型局域网。而且这种划分的方法也导致了交换机执行效率的降低，因为在每一个交换机的端口都可能存在很多个VLAN组的成员，保存了许多用户的MAC地址，查询起来相当不容易。另外，对于使用笔记本电脑的用户来说，他们的网卡可能经常更换，这样VLAN就必须经常配置。

　　3. 基于网络层协议划分VLAN

　　VLAN按网络层协议来划分，可分为IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN网络。这种按网络层协议来组成的VLAN，可使广播域跨越多个VLAN交换机。这对于希望针对具体应用和服务来组织用户的网络管理员来说是非常具有吸引力的。而且，用户可以在网络内部自由移动，但其VLAN成员身份仍然保留不变。

　　这种方法的优点是用户的物理位置改变了，不需要重新配置所属的VLAN，而且可以根据协议类型来划分VLAN，这对网络管理者来说很重要，还有，这种方法不需要附加的帧标签来识别VLAN，这样可以减少网络的通信量。这种方法的缺点是效率低，因为检查每一个数据包的网络层地址是需要消耗处理时间的(相对于前面两种方法)，一般的交换机芯片都可以自动检查网络上数据包的以太网祯头，但要让芯片能检查IP帧头，需要更高的技术，同时也更费时。当然，这与各个厂商的实现方法有关。

　　4. 根据IP组播划分VLAN

　　IP 组播实际上也是一种VLAN的定义，即认为一个IP组播组就是一个VLAN。这种划分的方法将VLAN扩大到了广域网，因此这种方法具有更大的灵活性，而且也很容易通过路由器进行扩展，主要适合于不在同一地理范围的局域网用户组成一个VLAN，不适合局域网，主要是效率不高。

　　5. 按策略划分VLAN

　　基于策略组成的VLAN能实现多种分配方法，包括VLAN交换机端口、MAC地址、IP地址、网络层协议等。网络管理人员可根据自己的管理模式和本单位的需求来决定选择哪种类型的VLAN 。
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　　6. 按用户定义、非用户授权划分VLAN

　　基于用户定义、非用户授权来划分VLAN，是指为了适应特别的VLAN网络，根据具体的网络用户的特别要求来定义和设计VLAN，而且可以让非VLAN群体用户访问VLAN，但是需要提供用户密码，在得到VLAN管理的认证后才可以加入一个VLAN。

三、VLAN的优越性

　　任何新技术要得到广泛支持和应用，肯定存在一些关键优势，VLAN技术也一样，它的优势主要体现在以下几个方面：

　　1. 增加了网络连接的灵活性

　　借助VLAN技术，能将不同地点、不同网络、不同用户组合在一起，形成一个虚拟的网络环境 ，就像使用本地LAN一样方便、灵活、有效。VLAN可以降低移动或变更工作站地理位置的管 理费用，特别是一些业务情况有经常性变动的公司使用了VLAN后，这部分管理费用大大降低。
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　　2. 控制网络上的广播
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　　VLAN可以提供建立防火墙的机制，防止交换网络的过量广播。使用VLAN，可以将某个交换端口或用户赋于某一个特定的VLAN组，该VLAN组可以在一个交换网中或跨接多个交换机， 在一个VLAN中的广播不会送到VLAN之外。同样，相邻的端口不会收到其他VLAN产生的广 播。这样可以减少广播流量，释放带宽给用户应用，减少广播的产生。
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　　3. 增加网络的安全性
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　　因为一个VLAN就是一个单独的广播域，VLAN之间相互隔离，这大大提高了网络的利用率，确保了网络的安全保密性。人们在LAN上经常传送一些保密的、关键性的数据。保密的数据应 提供访问控制等安全手段。一个有效和容易实现的方法是将网络分段成几个不同的广播组， 网络管理员限制了VLAN中用户的数量，禁止未经允许而访问VLAN中的应用。交换端口可以基 于应用类型和访问特权来进行分组，被限制的应用程序和资源一般置于安全性VLAN中。
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　　四、VLAN网络的配置实例

　　为了给大家一个真实的配置实例学习机会，下面就以典型的中型局域网VLAN配置为例向各位介绍目前最常用的按端口划分VLAN的配置方法。

　　某公司有100台计算机左右，主要使用网络的部门有：生产部(20)、财务部(15)、人事部(8)和信息中心(12)四大部分，如图1所示。

　　网络基本结构为：整个网络中干部分采用3台Catalyst 1900网管型交换机（分别命名为：Switch1、Switch2和Switch3，各交换机根据需要下接若干个集线器，主要用于非VLAN用户，如行政文书、临时用户等）、一台Cisco 2514路由器，整个网络都通过路由器Cisco 2514与外部互联网进行连接。

图1

渔歌子

所连的用户主要分布于四个部分，即：生产部、财务部、信息中心和人事部。主要对这四个部分用户单独划分VLAN，以确保相应部门网络资源不被盗用或破坏。

　　现为了公司相应部分网络资源的安全性需要，特别是对于像财务部、人事部这样的敏感部门，其网络上的信息不想让太多人可以随便进出，于是公司采用了VLAN的方法来解决以上问题。通过VLAN的划分，可以把公司主要网络划分为：生产部、财务部、人事部和信息中心四个主要部分，对应的VLAN组名为：Prod、Fina、Huma、Info，各VLAN组所对应的网段如下表所示。
VLAN 号
VLAN 名
端口号

2
P rod
Switch 1 2¬21

3
Fina
Switch2 2¬16

4
Huma
Switch3 2¬9

5
Info
Switch3 10¬21

　【注】之所以把交换机的VLAN号从"2"号开始，那是因为交换机有一个默认的VLAN，那就是"1"号VLAN，它包括所有连在该交换机上的用户。

　　VLAN的配置过程其实非常简单，只需两步：（1）为各VLAN组命名；（2）把相应的VLAN对应到相应的交换机端口。

　　下面是具体的配置过程：

　　第1步：设置好超级终端，连接上1900交换机，通过超级终端配置交换机的VLAN，连接成功后出现如下所示的主配置界面（交换机在此之前已完成了基本信息的配置）：  

　　1 user(s) now active on Management Console.
　　User Interface Menu
　　[M] Menus
　　[K] Command Line
　　[I] IP Configuration
　　Enter Selection:

　　【注】超级终端是利用Windows系统自带的"超级终端"（Hypertrm）程序进行的，具体参见有关资料。

　　第2步：单击"K"按键，选择主界面菜单中"[K] Command Line"选项 ，进入如下命令行配置界面：
　　CLI session with the switch is open.
　　To end the CLI session,enter [Exit ].
　　>

　　此时我们进入了交换机的普通用户模式，就象路由器一样，这种模式只能查看现在的配置，不能更改配置，并且能够使用的命令很有限。所以我们必须进入"特权模式"。

第3步：在上一步">"提示符下输入进入特权模式命令"enable"，进入特权模式，命令格式为">enable"，此时就进入了交换机配置的特权模式提示符：

　　#config t
　　Enter configuration commands,one per line.End with CNTL/Z
　　(config)#

　　第4步：为了安全和方便起见，我们分别给这3个Catalyst 1900交换机起个名字，并且设置特权模式的登陆密码。下面仅以Switch1为例进行介绍。配置代码如下：

　　(config)#hostname Switch1
　　Switch1(config)# enable password level 15 XXXXXX
　　Switch1(config)#

　　【注】特权模式密码必须是4~8位字符这，要注意，这里所输入的密码是以明文形式直接显示的，要注意保密。交换机用 level 级别的大小来决定密码的权限。Level 1 是进入命令行界面的密码，也就是说，设置了 level 1 的密码后，你下次连上交换机，并输入 K 后，就会让你输入密码，这个密码就是 level 1 设置的密码。而 level 15 是你输入了"enable"命令后让你输入的特权模式密码。

　　第5步：设置VLAN名称。因四个VLAN分属于不同的交换机，VLAN命名的命令为" vlan 'vlan号'name 'vlan名称'，在Switch1、Switch2、Switch3、交换机上配置2、3、4、5号VLAN的代码为：

　　Switch1 (config)#vlan 2 name Prod
　　Switch2 (config)#vlan 3 name Fina
　　Switch3 (config)#vlan 4 name Huma
　　Switch3 (config)#vlan 5 name Info

　　【注】以上配置是按表1规则进行的。

　　第6步：上一步我们对各交换机配置了VLAN组，现在要把这些VLAN对应于表1所规定的交换机端口号。对应端口号的命令是"vlan-membership static/ dynamic' VLAN号'"。在这个命令中"static"(静态)和"dynamic"(动态)分配方式两者必须选择一个，不过通常都是选择"static"(静态)方式。VLAN端口号应用配置如下：

　　（1）. 名为"Switch1"的交换机的VLAN端口号配置如下：

　　Switch1(config)#int e0/2
　　Switch1(config-if)#vlan-membership static 2
　　Switch1(config-if)#int e0/3
　　Switch1(config-if)#vlan-membership static 2
　　Switch1(config-if)#int e0/4
　　Switch1(config-if)#vlan-membership static 2
　　……
　　Switch1(config-if)#int e0/20
　　Switch(config-if)#vlan-membership static 3
　　Switch1(config-if)#int e0/21
　　Switch1(config-if)#vlan-membership static 3
　　Switch1(config-if)#

　　【注】"int"是"nterface"命令缩写，是接口的意思。"e0/3"是"ethernet 0/2"的缩写，代表交换机的0号模块2号端口。


（2）. 名为"Switch2"的交换机的VLAN端口号配置如下：

　　Switch2(config)#int e0/2
　　Switch2(config-if)#vlan-membership static 3
　　Switch2(config-if)#int e0/3
　　Switch2(config-if)#vlan-membership static 3
　　Switch2(config-if)#int e0/4
　　Switch2(config-if)#vlan-membership static 3
　　……
　　Switch2(config-if)#int e0/15
　　Switch2(config-if)#vlan-membership static 3
　　Switch2(config-if)#int e0/16
　　Switch2(config-if)#vlan-membership static 3
　　Switch2(config-if)#

　　（3）. 名为"Switch3"的交换机的VLAN端口号配置如下(它包括两个VLAN组的配置)，先看VLAN 4（Huma）的配置代码：

　　Switch3(config)#int e0/2
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 4
　　Switch3(config-if)#int e0/3
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 4
　　Switch3(config-if)#int e0/4
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 4
　　……
　　Switch3(config-if)#int e0/8
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 4
　　Switch3(config-if)#int e0/9
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 4
　　Switch3(config-if)#
　　下面是VLAN5（Info）的配置代码：
　　Switch3(config)#int e0/10
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 5
　　Switch3(config-if)#int e0/11
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 5
　　Switch3(config-if)#int e0/12
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 5
　　……
　　Switch3(config-if)#int e0/20
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 5
　　Switch3(config-if)#int e0/21
　　Switch3(config-if)#vlan-membership static 5
　　Switch3(config-if)#

　　好了，我们已经按表1要求把VLAN都定义到了相应交换机的端口上了。为了验证我们的配置，可以在特权模式使用"show vlan"命令显示出刚才所做的配置，检查一下是否正确。

　　以上是就Cisco Catalyst 1900交换机的VLAN配置进行介绍了，其它交换机的VLAN配置方法基本类似，参照有关交换机说明书即可。

　　本篇介绍了交换机的常用应用技术VLAN技术及其配置方法，下一篇将正式介绍另一个常见网络设备--路由器。路由器在网络之间的通信中所起的作用是不可替代的，同样也是一种非常关键的网络设备，希望大家与我一起来认识它。

飘雪

不错啊，继续努力啊！！！


有没有原创的作品啊，那不更好！！！！！