以太网交换机连接路由器怎么设置（交换机的正确连接方法）

交换式以太网

交换式结构：

在交换式以太网中，交换机根据收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发向交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽，因此节点就不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突。

为什么要用交换式网络替代共享式网络：

·减少冲突：交换机将冲突隔绝在每一个端口（每个端口都是一个冲突域），避免了冲突的扩散。

·提升带宽：接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽，而不是各个节点共享带宽。

以太网交换机

交换机的工作原理：

·交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。

·交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。

·如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称之为泛洪（flood）。

·广播帧和组播帧向所有的端口转发。

交换机的三个主要功能：

·学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。

·转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口）。

·消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。

交换机的工作特性：

·交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。

·交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播（唯一的例外是在配有VLAN的环境中）。

·交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备

交换机的分类：

依照交换机处理帧的不同的操作模式，主要可分为两类。

存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行检错，如无错误再将这一帧发向目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。

直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。

注意：

直通式的转发速度大大快于存储转发模式，但可靠性要差一些，因为可能转发冲突 帧或带CRC错误的帧。

生成树协议

消除回路：

在由交换机构成的交换网络中通常设计有冗余链路和设备。这种设计的目的是防止一个点的失败导致整个网络功能的丢失。虽然冗余设计可能消除的单点失败问题，但也导致了交换回路的产生，它会导致以下问题。

·广播风暴

·同一帧的多份拷贝

·不稳定的MAC地址表

因此，在交换网络中必须有一个机制来阻止回路，而生成树协议（Spanning Tree Protocol）的作用正在于此。

生成树的工作原理：

生成树协议的国际标准是IEEE802.1b。运行生成树算法的网桥/交换机在规定的间隔（默认2秒）内通过网桥协议数据单元（BPDU）的组播帧与其他交换机交换配置信息，其工作的过程如下：

·通过比较网桥优先级选取根网桥（给定广播域内只有一个根网桥）。

·其余的非根网桥只有一个通向根交换机的端口称为根端口。

·每个网段只有一个转发端口。

·根交换机所有的连接端口均为转发端口。

注意：生成树协议在交换机上一般是默认开启的，不经人工干预即可正常工作。但这种自动生成的方案可能导致数据传输的路径并非最优化。因此，可以通过人工设置网桥优先级的方法影响生成树的生成结果。

生成树的状态：

运行生成树协议的交换机上的端口，总是处于下面四个状态中的一个。在正常操作 期间，端口处于转发或阻塞状态。当设备识别网络拓扑结构变化时，交换机自动进行状态转换，在这期间端口暂时处于监听和学习状态。

阻塞：所有端口以阻塞状态启动以防止回路。由生成树确定哪个端口转换到转发状态，处于阻塞状态的端口不转发数据但可接受BPDU。

监听：不转发，检测BPDU，（临时状态）。

学习：不转发，学习MAC地址表（临时状态）。

转发：端口能转送和接受数据。

小知识：实际上，在真正使用交换机时还可能出现一种特殊的端口状态－Disable状态。这是由于端口故障或由于错误的交换机配置而导致数据冲突造成的死锁状态。如果并非是端口故障的原因，我们可以通过交换机重启来解决这一问题。

生成树的重计算：

当网络的拓扑结构发生改变时，生成树协议重新计算，以生成新的生成树结构。当所有交换机的端口状态变为转发或阻塞时，意味着重新计算完毕。这种状态称为会聚（Convergence）。

注意：在网络拓扑结构改变期间，设备直到生成树会聚才能进行通信，这可能会对 某些应用产生影响，因此一般认为可以使生成树运行良好的交换网络，不应该超过七层。此外可以通过一些特殊的交换机技术加快会聚的时间。

网桥

网桥概述：

依据帧地址进行转发的二层网络设备，可将数个局域网网段连接在一起。网桥可连接相同介质的网段也可访问不同介质的网段。网桥的主要作用是分割和减少冲突。它的工作原理同交换机类似，也是通过MAC地址表进行转发。因此，网桥同交换机没有本质的区别。在某些情况下，我们可以认为网桥就是交换机。

路由器的简单介绍

什么是路由器：

路由器是使用一种或者更多度量因素的网络设备，它决定网络通信能够通过的最佳路径。路由器依据网络层信息将数据包从一个网络前向转发到另一个网络。

路由器的功能：

·隔绝广播，划分广播域

·通过路由选择算法决定最优路径

·转发基于三层目的地址的数据包

·其他功能

虚拟局域网VLAN

网桥/交换机的本质和功能是通过将网络分割成多个冲突域提供增强的网络服务，然而网桥/交换机仍是一个广播域，一个广播数据包可被网桥/交换机转发至全网。虽然OSI模型的第三层的路由器提供了广播域分段，但交换机也提供了一种称为VLAN的广播域分段方法。

什么是VLAN：

一个VLAN是跨越多个物理LAN网段的逻辑广播域，人们设计VLAN来为工作站提供独立的广播域，这些工作站是依据其功能、项目组或应用而不顾其用户的物理位置而逻辑分段的。

一个VLAN＝一个广播域＝逻辑网段

VLAN的优点和安装特性：

VLAN的优点：

·安全性。一个VLAN里的广播帧不会扩散到其他VLAN中。

·网络分段。将物理网段按需要划分成几个逻辑网段

·灵活性。可将交换端口和连接用户逻辑的分成利益团体，例如以同一部门的工作人员，项目小组等多种用户组来分段。

典型VLAN的安装特性：

·每一个逻辑网段像一个独立物理网段

·VLAN能跨越多个交换机

·由主干（Trunk）为多个VLAN运载通信量

VLAN如何操作：

·配置在交换机上的每一个VLAN都能执行地址学习、转发/过滤和消除回路机制，就像一个独立的物理网桥一样。VLAN可能包括几个端口

·交换机通过将数据转发到与发起端口同一VLAN的目的端口实现VLAN。

·通常一个端口只运载它所属VLAN的通信量。

VLAN的成员模式：

静态：分配给VLAN的端口由管理员静态（人工）配置。

动态：动态VLAN可基于MAC地址、IP地址等识别其成员资格。当使用MAC地址时，通常的方式是用VLAN成员资格策略服务器（VMPS）支持动态VLAN。VMPS包括一个映射MAC地址到VLAN分配的数据库。当一个帧到达动态端口时，交换机根据帧的源地址查询VMPS，获取相应的VLAN分配。

注意：虽然VLAN是在交换机上划分的，但交换机是二层网络设备，单一的有交换机构成的网络无法进行VLAN间通信的，解决这一问题的方法是使用三层的网络设备-路由器。路由器可以转发不同VLAN间的数据包，就像它连接了几个真实的物理网段一样。这时我们称之为VLAN间路由。

高速以太网

快速以太网：

快速以太网（Fast Ethernet）也就是我们常说的百兆以太网，它在保持帧格式、MAC（介质存取控制）机制和MTU（最大传送单元）质量的前提下，其速率比10Base－T的以太网增加了10倍。二者之间的相似性使得10Base－T以太网现有的应用程序和网络管理工具能够在快速以太网上使用。快速以太网是基于扩充的IEEE802.3标准。

千兆以太网：

千兆位以太网是一种新型高速局域网，它可以提供1Gbps的通信带宽，采用和传统10M、100M以太网同样的CSMA/CD协议、帧格式和帧长，因此可以实现在原有低速以太网基础上平滑、连续性的网络升级。只用于Point to Point，连接介质以光纤为主，最大传输距离已达到70km，可用于MAN的建设。

由于千兆以太网采用了与传统以太网、快速以太网完全兼容的技术规范，因此千兆以太网除了继承传统以太局域网的优点外，还具有升级平滑、实施容易、性价比高和易管理等优点。

千兆以太网技术适用于大中规模（几百至上千台电脑的网络）的园区网主干，从而实现千兆主干、百兆交换（或共享）到桌面的主流网络应用模式。

小知识：

千兆以太网的优势是同旧系统的兼容性好，价格相对便宜。在这也是千兆以太网在同ATM的竞争中获胜的主要原因。