交换机工作原理教学课件

类比设疑 导入新知
问题一：在两个局域网络中计算机间数据帧传输过程有什么不一样的地方？
动画演示
问题二：在两个局域网络中计算机间数据帧传输过程有什么一样的地方？是完全一样吗？
动画演示
答疑解惑 学习新知
数据链路层设备—以太网交换机
▪ 特点
➢ 以太网交换机是一种具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的 网络产品，多端口的网桥。
PC A
听
数据
PC B 空闲
PC C
PC D
当PCA要发一个数据包给PCD的时候,首先PCA要先听HUB的链路上 是否有数据在跑,如果有那么PCA等待,如果没有那么PCA将数据包 发出.这样的做法是由于HUB上的链路是共享的,所以采用了发数 据包之前先进行冲突检测的方法,那么我们称为CSMA/CD.
2 类型
MAC 地址 XXXXXX XXXXXX
▪ MAC地址
由IEEE分配 给厂商
由厂商分配 给设备
➢ 由48bit构成，采用12位16进制数表示
可变
数据
4 帧检测序列
网卡属于数据链路层 设备，是连接计算机 和其他网络设备的桥 梁和纽带。
网卡
MAC地址
MAC地址
3字节厂商编号
3字节设备编号
物理层设备-集线器
E0 : 0260.8c01.1111 E0 : 0260.8c01.3333
X E0
E1
0260.8c01.3333
▪ 主机A向主机C发送消息 ▪ HUB泛洪 ▪ 交换机发现源和目标MAC关联在相同的端口上，因此过滤该数据帧
老化与刷新
▪ 当交换机学习到一个地址时，它将地址加入到自己的MAC地址表中 ，同时会为这个条目分配一个老化计时器
物理层设备—集线器
▪ CSMA/CD续
继听续听
有数据在转发
HUB上的链路是共享的,所以如果HUB上有数据在转发,那么此时 PCA需要等待
物理层设备—集线器
▪ CSMA/CD续
PC A
听
随机秒数
数据
BACK OFF PC B
空闲
随机秒数
PC C
听 数据
PC D
现在的情况是PCA和PCC都要发数据,但是两人刚才都检测到HUB上是空 闲的.那么两人都发.结果发生了冲突.两人都同时启动BACK OFF动作.随 机的生成一个秒数,再发数据包.如果再与其他PC发送的数据包冲突.那么 再次BACK OFF,BACK OFF一共可进行15次.
▪ 当计时器计时到期时，交换机删除该MAC地址条目
▪ 如果在老化计时器未到期时，交换机又接收到一个来自该地址的 数据帧，它会刷新这个计时器以重新开始计时
交换机对广播帧的处理
MAC Address Table
E0 : 0260.8c01.1111
A
0260.8c01.1111
E0
E1
E2
E2
C
0260.8c01.3333
▪ 功能
➢ 负责在两个节点的物理层上按比特传递信息，完成信号的整形、放大和复 制功能，以此来延长网络的长度。
▪ 特点：
➢ 所有用户共享10M带宽 ➢ 任何用户发送数据时，所有用户都可以接收到 ➢ 在某一时刻只允许一个用户传输数据
物理层设备—集线器
▪ 共享式以太网工作机制：CSMA/CD：载波侦听、多路访问、冲突检测
➢ 二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信 息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记 录在自己内部的一个地址表中。
交换机功能
▪ 地址学习 ▪ 转发 ▪ 泛洪
▪ 刷新 ▪ 过滤
MAC地址表
MAC Address Table
A 0260.8c01.1111
C 0260.8c01.3333
学习重难点
▪ 重点： 1、单交换机组建的局域网络中点到点、点到多点和多点间数据
帧传输过程 2、梳理归纳出交换机工作原理数据流程图
▪ 难点： 二层交换机工作原理知识
复习网络基础知识
数据传输模式
▪ 单工
▪ 半双工
▪ 全双工
Ethernet II的帧格式
单位:字节 8 前导位
6 目的地址
6 源地址
E0 E2
E1
0260.8c01.2222
E3
D
0260.8c01.3333
0260.8c01.4444
▪ 主机C回应主机A
▪ 交换机学习主机C的MAC地址
▪ 交换机在MAC地址表中查找目标MAC地址，然后将数据帧从E0口转发出
过滤
A 0260.8c01.1111
C
MAC Address Table
学习目标
知识目标： 1、理解交换机与集线器设备间的异同点 2、掌握交换机的工作原理知识 （知道交换机是什么，有什么 作用，是怎么工作的）
能力目标： 1、能使用网络模拟器软件（Packet Tracer）构建交换式局域 网络，并能在模拟模式下观察、分析和描述数据通信过程 2、培养抽象概括和归纳总结的能力
交换机工作原理
教材内容
1．交换机的基本功能 ▪ 地址学习（Address learning）交换机可以记住在一个接口上所收到的每个数据帧的
源MAC地址，并存储到MAC地址表中 ▪ 转发/过滤决定（Forward/filter decisons）当交换机某个接口上收到数据帧，就会
查看目的MAC，并检查MAC地址表，从指定的端口转发数据帧，如果为广播帧或未知端 口的MAC目的地址，则所有端口发送。
0260.8c01.4444
▪ 主机A向主机C发送消息 ▪ 交换机将主机A的MAC地址缓存到MAC地址表 ▪ 由于在MAC地址表中找不到目标MAC，交换机泛洪该数据帧
转发
MAC Address Table
E0 : 0260.8c01.1111 E2 : 0260.8c01.3333
A
B
0260.8c01.1111 C
E0 E2
B
E1
0260.8c01.2222
E2
D
0260.8c01.4444
▪ 最初开机时MAC地址表是空的.
学习和泛洪
MAC Address Table
E0 : 0260.8c01.1111
A 0260.8c01.1111
C
E0 E2
B
E1
0260.8c01.2222
E2
D
ຫໍສະໝຸດ Baidu
0260.8c01.3333
▪ 主机A发送广播消息 ▪ 交换机刷新MAC地址表 ▪ 交换机泛洪广播消息
B 0260.8c01.2222
D 0260.8c01.4444
交换机与集线器的主要区别
共享式以太网 源主机1 目的主机2
交换式以太网 源主机1
目的主机1 源主机2
目的主机1
目的主机2
源主机2
交换机与集线器的主要区别