以太網交換機的原理_以太網交換機工作原理

時間:2017-08-25 20:51 來源:ob体育竞彩

以太網交換機的原理_以太網交換機工作原理
1、以太網交換機

首先要說明的一點是，這裏所指的“以太網交換機”是指帶寬在100Mbps以下的以太網所用交換機，其實下麵我們還會要講到一種“快速以太網交換機”、“千兆以太網交換機”和“10千兆以太網交換機”其實也是以太網交換機，隻不過它們所采用的協議標準、或者傳輸介質不一樣，當然其接口形式也可能不一樣。

以太網交換機是最普遍和便宜的，它的檔次比較齊全，應用領域也非常廣泛，在大大小小的局域網都可以見到它們的蹤影。以太網包括三種網絡接口：RJ－45、BNC和AUI，所用的傳輸介質分別為：雙絞線、細同軸電纜和粗同軸電纜。

不要以為一講以太網就都是RJ－45接口的，隻不過雙絞線類型的RJ－45接口在網絡設備中非常普遍而已。當然現在的交換機通常不可能全是BNC或AUI接口的，因為目前采用同軸電纜作為傳輸介質的網絡現在已經很少見了，而一般是在RJ－45接口的基礎上為了兼顧同軸電纜介質的網絡連接，配上BNC或AUI接口。如圖1所示的是一款帶有RJ－45和AUI接口的以太網交換機產品示意圖。

這種交換機是用於100Mbps快速以太網。快速以太網是一種在普通雙絞線或者光纖上實現100Mbps傳輸帶寬的網絡技術。要注意的是，一講到快速以太網就認為全都是純正100Mps帶寬的端口，事實上目前基本上還是10／100Mbps自適應型的為主。

同樣一般來說這種快速以太網交換機通常所采用的介質也是雙絞線，有的快速以太網交換機為了兼顧與其它光傳輸介質的網絡互聯，或許會留有少數的光纖接口“SC”。千兆以太網交換機是用於目前較新的一種網絡－－千兆以太網中。

也有人把這種網絡稱之為“吉位(GB)以太網”，那是因為它的帶寬可以達到1000Mbps。它一般用於一個大型網絡的骨幹網段，所采用的傳輸介質有光纖、雙絞線兩種，對應的接口為“SC”和“RJ－45”接口兩種。

10千兆以太網交換機主要是為了適應當今10千兆以太網絡的接入，它一般是用於骨幹網段上，采用的傳輸介質為光纖，其接口方式也就相應為光纖接口。同樣這種交換機也稱之為“10G以太網交換機”，道理同上。

因為目前10G以太網技術還處於研發初級階段，價格也非常昂貴（一般要2-9萬美元），所以10G以太網在各用戶的實際應用還不是很普遍，再則多數企業用戶都早已采用了技術相對成熟的千兆以太網，且認為這種速度已能滿足企業數據交換需求。
以太網交換機工作原理 以太網交換機是數據鏈路層的機器，以太網使用物理地址（MAC地址），48位，6字節。其工作原理為：當有一個幀到來時，他會檢查其目的地址並對應自己的MAC地址表，如果存在目的地址，則轉發，如果不存在則泛洪(廣播），廣播後如果沒有主機的MAC地址與幀的目的MAC地址相同，則丟棄，若有主機相同，則會將主機的MAC自動添加到其MAC地址表中。至於與集線器的不同在於：集線器會把數據轉發到包括接收端口在內的所有端口，不檢查其目的MAC地址。

DHCP工作原理 DHCP是Dynamic Host Configuration Protocol之縮寫，它的前身是BOOTP。是基於C/S模式的，它提供了一種動態指定IP地址和配置參數的機製。這主要用於大型網絡環境和配置比較困難的地方。DHCP服務器自動為客戶機指定IP地址，指定的配置參數有些和IP協議並不相關，但沒有關係，它的配置參數使得網絡上的計算機通信變得方便而容易實現了。DHCP使IP地址的可以租用，對於許多擁有許多台計算機的大型網絡來說，每台計算機擁有一個IP地址有時候可能是不必要的。租期從1分鍾到100年不定，當租期到了的時候，服務器可以把這個IP地址分配給別的機器使用。 DHCP的工作原理 視乎客戶端是否第一次登錄網路，DHCP的工作形式會有所不同。 第一次登錄的時候： 1. 尋找Server。當DHCP客戶端第一次登錄網路的時候，也就是客戶發現本機上沒有任何IP資料設定，它會向網路發出一個DHCPDISCOVER封包。因為客戶端還不知道自己屬於哪一個網路，所以封包的來源地址會為0.0.0.0，而目的地址則為255.255.255.255，然後再附上DHCPdiscover的信息，向網路進行廣播。網絡上每一台安裝了TCP/IP協議的主機都會接收到這種廣播信息，但隻有DHCP服務器才會做出響應 DHCPdiscover的等待時間預設為1秒也就是當客戶端將第一個DHCPdiscover封包送出去之後在1秒之內沒有得到回應的話就會進行第二次DHCPdiscover廣播。在得不到回應的情況下客戶端一共會有四次DHCPdiscover廣播(包括第一次在內)除了第一次會等待1秒之外其餘三次的等待時間分別是9 13 16秒。如果都沒有得到DHCP服務器的回應客戶端則會顯示錯誤信息宣告DHCPdiscover的失敗。之後基於使用者的選擇係統會繼續在5分鍾之後再重一次DHCPdiscover的要求。

2. 提供IP租用位址。當DHCP服務器監聽到客戶端發出的DHCPdiscover廣播後，它會從那些還沒有租出的位址範圍內，選擇最前麵的的空置IP，連同其它TCP/IP設定，回應給客戶端一個DHCPOFFER封包。由於客戶端在開始的時候還沒有IP位址，所以在其DHCPdiscover封包內會帶有其MAC位址信息，並且有一個XID編號來辨別該封包，DHCP服務器回應的DHCPoffer封包則會根據這些資料傳遞給要求租約的客戶。根據服務器端的設定，DHCPoffer封包會包含一個租約期限的信息。

3. 接受IP租約。如果客戶端收到網路上多台DHCP服務器的回應，隻會挑選其中一個DHCPoffer(通常是最先抵達的那個)，並且會向網路發送一個DHCPrequest廣播封包，告訴所有DHCP服務器它將指定接受哪一台服務器提供的IP位址。之所以要以廣播方式回答，是為了通知所有的DHCP服務器，他將選擇某台DHCP服務器所提供的IP地址同時，客戶端還會向網路發送一個ARP封包，查詢網路上麵有沒有其它機器使用該IP位址；如果發現該IP已經被占用，客戶端則會送出一個DHCPDECLINE封包給DHCP服務器，拒絕接受其DHCPoffer，並重新發送DHCPdiscover信息。事實上，並不是所有DHCP客戶端都會無條件接受DHCP服務器的offer，尤其這些主機安裝有其它TCP/IP相關的客戶軟件。客戶端也可以用DHCPrequest向服務器提出DHCP選擇，而這些選擇會以不同的號碼填寫在DHCPOptionField裏麵。換一句話說，在DHCP服務器上麵的設定，未必是客戶端全都接受，客戶端可以保留自己的一些TCP/IP設定。而主動權永遠在客戶端這邊。

4. 確認階段。即DHCP服務器確認所提供的IP地址的階段。當DHCP服務器收到DHCP客戶機回答的DHCPrequest請求信息之後，它便向DHCP客戶機發送一個包含它所提供的IP地址和其他設置的DHCPack確認信息，告訴DHCP客戶機可以使用它所提供的IP地址。然後DHCP客戶機便將其TCP/IP協議與網卡綁定，另外，除DHCP客戶機選中的服務器外，其他的DHCP服務器都將收回曾提供的IP地址

5. 重新登錄。以後DHCP客戶機每次重新登錄網絡時，就不需要再發送DHCPdiscover發現信息了，而是直接發送包含前一次所分配的IP地址的DHCPrequest請求信息。當DHCP服務器收到這一信息後，它會嚐試讓DHCP客戶機繼續使用原來的IP地址，並回答一個DHCPack確認信息。如果此IP地址已無法再分配給原來的DHCP客戶機使用時（比如此IP地址已分配給其它DHCP客戶機使用），則DHCP服務器給DHCP客戶機回答一個DHCPnack否認信息。當原來的DHCP客戶機收到此DHCPnack否認信息後，它就必須重新發送DHCPdiscover發現信息來請求新的IP地址。

6. 更新租約。DHCP服務器向DHCP客戶機出租的IP地址一般都有一個租借期限，期滿後DHCP服務器便會收回出租的IP地址。如果DHCP客戶機要延長其IP租約，則必須更新其IP租約。DHCP客戶機啟動時和IP租約期限過一半時，DHCP客戶機都會自動向DHCP服務器發送更新其IP租約的信息。至於IP的租約期限卻是非常考究的，並非如我們租房子那樣簡單，DHCP客戶機除了在開機的時候發出DHCPrequest請求之外，在租約期限一半的時候也會發出DHCPrequest，如果此時得不到DHCP服務器的確認的話，工作站還可以繼續使用該IP；然後在剩下的租約期限的再一半的時候(即租約的75%)，還得不到確認的話，那麼工作站就不能擁有這個IP了。要是您想退租，可以隨時送出DHCPLEREASE命令解約，就算您的租約在前一秒鍾才獲得的。

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