交換式技術發展過程

　　 以太網交換機，英文為SWITCH，也有人翻譯為開關，交換器或稱交換式集線器。我們首先回顧一下局域網的發展過程。

　　 計算機技術與通信技術的結合促進了計算機局域網絡的飛速發展，從六十年代末ALOHA的出現到九十年代中期1000MBPS交換式以太網的登臺亮相，短短的三十年間經過了從單工到雙工，從共享到交換，從低速到高速，從簡單到復雜，從昂貴到普及的飛躍。

　　 八十年代中后期，由于通信量的急劇增加，促使技術的發展，使局域網的性能越來越高，最早的1MBPS的速率已廣泛地被今天的100BASE-T和100CG-ANYLAN替代，但是，傳統的媒體訪問方法都局限于使大量的站點共享對一個公共傳輸媒體的訪問，既CSMA/CD。

　　 九十年代初，隨著計算機性能的提高及通信量的聚增，傳統局域網已經愈來愈超出了自身的負荷，交換式以太網技術應運而生，大大提高了局域網的性能。與現在基于網橋和路由器的共享媒體的局域網拓撲結構相比，網絡交換機能顯著的增加帶寬。交換技術的加入，就可以建立地理位置相對分散的網絡，使局域網交換機的每個端口可平行、安全、同時的互相傳輸信息，而且使局域網可以高度擴充。

　　從網橋、多端口網橋到交換機

　　 局域網交換技術的發展要追溯到兩端口網橋。橋是一種存儲轉發設備，用來連接相似的局域網。從互聯網絡的結構看，橋是屬于DCE級的端到端的連接；從協議層次看，橋是在邏輯鏈路層對數據幀進行存儲轉發；與中繼器在第一層、路由器在第三層的功能相似。兩端口網橋幾乎是和以太網同時發展的。

　　以太網交換技術(SWITCH)是在多端口網橋的基礎上與九十年代初發展起來的，實現OSI模型的下兩層協議，與網橋有著千絲萬縷的關系，甚至被業界人士稱為"許多聯系在一起的網橋"，因此現在的交換式技術并不是什么新的標準，而是現有技術的新應用而已，是一種改進了的局域網橋，與傳統的網橋相比，它能提供更多的端口(4～88)、更好的性能、更強的治理功能以及更便宜的價格。現在某些局域網交換機也實現了OSI參考模型的第三層協議，實現簡單的路由選擇功能，目前很熱的第三層交換就是指此。以太網交換機又與電話交換機相似，除了提供存儲轉發(STORE ANG FORWord)方式外還提供了其它的橋接技術，如：直通方式(CUT THROUGH)。

　　交換式以太網的工作原理

　　 以太網交換機的原理很簡單，它檢測從以太端口來的數據包的源和目的地的MAC(介質訪問層)地址，然后與系統內部的動態查找表進行比較，若數據包的MAC層地址不在查找表中，則將該地址加入查找表中，并將數據包發送給相應的目的端口。

　　交換式以太網技術的優點

　　交換式以太網不需要改變網絡其它硬件，包括電纜和用戶的網卡，僅需要用交換式交換機改變共享式HUB，節省用戶網絡升級的費用。

　　可在高速與低速網絡間轉換，實現不同網絡的協同。目前大多數交換式以太網都具有100MBPS的端口，通過與之相對應的100MBPS的網卡接入到服務器上，暫時解決了10MBPS的瓶頸，成為網絡局域網升級時首選的方案。

　　它同時提供多個通道，比傳統的共享式集線器提供更多的帶寬，傳統的共享式10MBPS/100MPS以太網采用廣播式通信方式，每次只能在一對用戶間進行通信，假如發生碰撞還得重試，而交換式以太網答應不同用戶間進行傳送，比如，一個16端口的以太網交換機答應16個站點在8條鏈路間通信。

　　非凡是在時間響應方面的優點，使的局域網交換機倍受青睞。它以比路由器低的成本卻提供了比路由器寬的帶寬、高的速度，除非有上廣域網(WAN)的要求，否則，交換機有替代路由器的趨勢。

　　直通式(cut throuth)，存儲轉發(store-and-forward)的比較

　　 直通方式的以太網絡交換機可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入端口檢測到一個數據包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內部的動態查找表轉換成相應的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數據包直通到相應的端口，實現交換功能。由于不需要存儲，延遲(LATENCY)非常小、交換非?？?，這是它的優點；它的缺點是：因為數據包的內容并沒有被以太網交換機保存下來，所以無法檢查所傳送的數據包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力，由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且，當以太網絡交換機的端口增加時，交換矩陣變的越來越復雜，實現起來相當困難。

　　存儲轉發方式是計算機網絡領域應用最為廣泛的方式，它把輸入端口的數據包先存儲起來，然后進行CRC檢查，在對錯誤包處理后才取出數據包的目的地址，通過查找表轉換成輸出端口送出包。正因如此，存儲轉發方式在數據處理時延時大，這是它的不足，單是它可以對進入交換機的數據包進行錯誤檢測，尤其重要的是它可以支持不同速度的輸入輸出端口間的轉換，保持高速端口與低速端口間的協同工作。

　　第二層和第三層交換及其與路由器方案的競爭

　　 局域網交換機是工作在OSI第二層的，可以理解為一個多端口網橋，因此傳統上稱為第二層交換；目前，交換技術已經延伸到OSI第三層的部分功能，既所謂第三層交換，第三層交換可以不將廣播封包擴散，直接利用動態建立的MAC地址來通信，似乎可以看懂第三層的信息，如ip地址、ARP等，具有多路廣播和虛擬網間基于IP、IPX等協議的路由功能，這方面功能的順利實現得力于專用集成電路(ASIC)的加入，把傳統的由軟件處理的指令改為ASIC芯片的嵌入式指令，從而加速了對包的轉發和過濾，使得高速下的線性路由和服務質量都有了可靠的保證。目前，假如沒有上廣域網的需要，在建網方案中一般不再應用價格昂貴、帶寬有限的路由器。

　　虛擬局域網技術

　　 交換技術的發展，答應區域分散的組織在邏輯上成為一個新的工作組，而且同一工作組的成員能夠改變其物理地址而不必重新配置節點，這就是用到所謂的虛擬局域網技術(VLAN)。用交換機建立虛擬網就是使原來的一個大廣播區(交換機的所有端口)邏輯的分為若干個"子廣播區"，在子廣播區里的廣播封包只會在該廣播區內傳送，其它的廣播區是收不到的。VLAN通過交換技術將通信量進行有效分離，從而更好地利用帶寬，并可從邏輯的角度出發將實際的LAN基礎設施分割成多個子網，它答應各個局域網運行不同的應用協議和拓撲結構，對這部分具體內容感愛好的讀者可以參考IEEE802.10規定。

局域網交換機維護

<> 局域網交換機簡介 <>Catalyst 6000 系列簡介 <>Catalyst 5000 系列簡介 <>Catalyst 6000 系列和 Catalyst 5000 系列的基本維護命令

<>局域網交換機的概述

局域網交換機將人們從傳統意義上共享的HUB式局域網發展到更廣闊的空間。以Cisco 公司出品的Catalyst 5000 系列局域網交換機為例，它包括一個集成的交換硬件結構，支持交換的10-Mbps 以太網和100-Mbps 快速以太網，可通過快速以太網、FDDI、交換式令牌環和第3層交換處理能力。該類交換機可向局域網內的工作站、服務器、網段、骨干網或其它用戶提供交換接入。
Cisco IOS軟件為Catalyst平臺和網絡應用程序提供先進的網絡服務。Cisco IOS技術專為交換進行了優化，并可用于所有Catalyst交換機，包括：用于帶寬集合的Fast Ether Channel技術；優化了多點傳送和多媒體流量性能的Cisco群組治理協議支持；以及廣泛的治理特性。Cisco IOS軟件還支持虛擬局域網(VLAN)配置和治理、IP地址治理以及安全的網絡服務訪問。
<>Catalyst 6000 系列簡介
Catalyst 6000 家族包括Catalyst 6500 系列和 Catalyst 6000 系列，為園區網絡提供一系列新的高性能多層交換解決方案。Catalyst 6000 家族旨在滿足主干網/分布和服務器集合環境中對千兆位可伸縮性、高可用性及多層交換的增加需求，提供卓越的可伸縮性和性價比，支持廣泛的接口密度、性能和高可用性選項。通過提供給用智能、服務質量機制和安全，客戶可以更加有效地利用他們的網絡增加客戶服務(例如多點傳送和 ERP 應用)，而不會犧牲網絡性能。假如與 Cisco IOS 的廣泛網絡服務相結合，Catalyst 6000 家族能夠提供企業內部網所需的強大治理、用戶移動性、安全性、高可用性和多媒體支持。
Catalyst 5000 系列簡介
Cisco 的 Catalyst 5000 系列交換機除了Catalyst 5000 之外，還包括Catalyst 5002、Catalyst 5500 、Catalyst 5505、Catalyst 5509 等四種型號，它們都是Catalyst 5000 的增強型。本期工程利舊設備為Catalyst 5509交換機。 以常用的Catalyst 5509 為例，Catalyst 5509 機架共有9個槽位，第一個槽位用于 Supervisor Engine模塊，該模塊提供第2層交換和遠程的網絡治理，模塊上有雙端口、全雙工快速以太網接口?？梢杂?00Mbps的最高速率連接其它的Catalyst 5000、路由器和服務器；第二個槽位是用來插備份的 Supervisor Engine 模塊。其它7個槽位可以用來組合配置任何交換模塊和路由交換模塊（RSM）。 Catalyst 5509 機箱適合固定在標準的19英寸機架上?？梢栽跈C箱的同一側面操作所有的系統部件。一個完整的系統必須配置一個電源。為了實現容錯，可選配雙備份、負載均衡、可帶電拔插的電源。
Catalyst 6000 系列和Catalyst 5000 系列基本維護
Catalyst 6000 系列和Catalyst 5000 系列局域網交換機功能強大，包括很多使用及維護命令。下面，列出幾條常用的命令及簡單說明。所有有關的維護命令請詳見隨硬件設備提供的有關手冊。

1 關于端口的設置
設置端口名稱
set port name mod_num/port_num [ name_string ]
設置端口優先級
set port level mod_num/port_num noramal|high
設置端口速率
set port speed mod_num/port_num < 10|100|auto >
設置端口傳輸類型
set port duplex mod_num/port_num full|half
檢查端口配置狀態
show port mod_num/port_num

2關于網絡端口 sc0 的設置
在VLAN中設置供物理連接的邏輯端口
sc0 set interface sc0 vlan_num [ ip_address [ netmask [ broadcast ]]]

3 關于VLAN的設置
定義一個VLAN 的序號，名字，類型
set vlan vlan_num [ name name ] [ type type ] 檢查VLAN 配置狀態 show vlan

4 關于Trunk的測試
在某個特定的端口建立中繼
set trunk mod_num/port_num [ on|off|desirable|auto ] [ vlans ]
檢查中繼的配置狀態
show trunk

5 關于 spantree 的設置
在某 vlan 中設置
spantree set spantree enable [ vlan ]
在某 vlan 中 設置 橋接的轉發時延
set spantree fwddelay delay [ vlan ]
在某 vlan 中 設置 hello 報文的發送間隔
set spantree hello interval [ vlan ]
設置某 vlan 中橋接的最大持續時間
set spantree maxage agingtime [ vlan ]
設置某端口的橋接路徑成本
set spantree portcost mod_num/port_num cost

6 關于SNMP協議的配置
配置SNMP的域串： set snmp community read-only | read-write | read-write-all community_string
設置一個受限制的地址或域： set snmp trap rcvr_address rcvr_community

檢查SNMP配置狀態： show snmp

7 關于 IP 包的分段
在FDDI 與以太網的橋接中設置IP 包的分段 set ip fragmentation { enable | disable }

8 關于ICMP 未到達的消息
set ip unreachable { enable | disable }

9 關于ARP 表的設置
創立一個 arp 表并設置該表的刷新時間
set arp { ip_addr hw_addr | agingtime agingtime }

10 關于交換機三層交換模塊的配置
telnet ip_address 登陸到三層交換模塊。
rsm>enable
rsm#show run 顯示當前配置文件
rsm#show int vlan id 顯示vlan 狀態
rsm#show ip route 顯示路由信息
三層交換vlan 的配置:
rsm#conf t
rsm(config)# int vlan id
rsm(config)# ip address a。b。c。d netmask
rsm(config)# no shutdown
rsm#wr mem