为什么要利用交换机(交换机和交换机)

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作者:某日，本文首发于微信官方账号:收集路博
序
我在前面的一个网站拜候中诠释了相同进程，接下来的几篇文章会诠释这个进程的一些细节他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这些做完了，我就正式进入路由交换的内容了他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。相信大师都玩过单机游戏他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。记得博主最起头喜好玩CS，半条命，帝国时代，魔兽争霸3，豪杰无敌之类的单机游戏他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。后来选了计较机专业后，为了更好的进修，他们在第二学期买了笔记本他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。午时和早晨，他们喜好和宿舍的人玩这类收集游戏他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。下面是进入明天主题的故事他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
我们能触摸到的物理层
当两台电脑联机时，势必必要用一根网线将两台电脑的网卡毗连起来他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。众所周知，在电脑直营店买一台只是几多米的题目，但早期并不是这样他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。去电脑店买，老板一般会问，你的网线是用来毗连电脑的，还是用来毗连电脑和其他装备的？这是由于网线有两种线序标准，一种是568A，另一种是568a他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。假如你是在电脑之间毗连，boss会给你做一条穿插线(一端568A，另一端568B)，假如你是用交换机大概路由器毗连，boss会给你做一条直线(两条线顺序不异)他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这是物理层带来的标准，用什么物理介质，用什么样的线毗连，利用起来就不会出错他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
可是现在你去买网线，老板间接问你要几多米，而不是问你用什么装备接他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这是由于现在的收集装备和电脑网卡里有一个功用，叫做自动翻转(线序适配)他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。装备可以自动相互顺应他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。不管你是用穿插还是直通电缆把电脑毗连到电脑，还是电脑毗连到交换机大概路由器，都可以相互通讯他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这个功用可以看做是技术进步，对于施工职员来说可以下降他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
在领会了这一集以后，我们终究把两台电脑毗连了起来他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。在网卡上设备好响应的IP、掩码、网关等参数后(响应的参数会鄙人一篇文章中说明)，我们便可以起头一路在线玩了他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这类毗连形式就是经常听到的局域网(LAN)，很多游戏都能找到上面写着LAN online的他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
渐渐的，随着宿舍电脑的增加，一台电脑只要一块网卡，没有法子联网两台以上的电脑他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。分歧时候段打仗收集的朋友能够会有分歧的处理方式他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。早期实在并没有交换机装备，而是有一个叫Hub的物理层装备(HUB)，它有多个接口，可以供给给分歧的装备停止毗连，从而处理了多台计较机之间的局域网毗连题目他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。但是，该中心有几个大的弱点他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
弱点:广播形式(广播域)
除了玩游戏，平常也会分享一些进修文娱材料他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。依照一般逻辑，A发送一个文件给D，B和C不会收到，可是B和C也会在hub收到他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。当A发出数据时，集线器就是一个物理层装备他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。它并不解封链路层，只是放大接收到的物理信号，经过其他端口广播A接收到的数据他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这叫(相当于村里大概黉舍里的广播站，每小我都能听到，在一个广播的范围内他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。)
最初的成果是，A原本想零丁发给D，可是B和C也收到了他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。虽然B和C不会读取里面的现实内容(由于MAC地址在解封进程中没有被自己找到，会被抛弃)，可是平安隐患很大，会浪费不需要的链接资本他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
弱点:抵触域
一样的HUB只是一个信号放大器和半双工工作形式他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。接收到一个数据后，间接发送，不缓存(它也没有这样的机制)他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这将致使一个题目他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。同一时候只要一台计较机可以将数据发送到集线器停止处置他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。比如上图中，A和D想同时向C发送文件，HUB收到后会发生抵触他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这就是所谓的抵触域他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。(只领会抵触域的题目，今朝的装备已经处理了他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。)
弱点:同享带宽
HUB的内部结构由一条总线毗连，一切接口同享这条总线的带宽他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。假如总线是10M，这个集线器的总速度就是10M他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。假如此时毗连四个终端，每个终端均匀分派的带宽为10/4=2.5M，终端越多，速度越低他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
至此，宿舍里的一群人终究可以愉快地在一路玩游戏了，可是在传输文件的时辰，凡是会占用集线器的带宽，剩下的电脑都没法利用，这让他们很忧心他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。在这里，我在这里先容多集线器，只是为了让你领会收集装备的成长历史，并先容我们前面要进修的装备，让你印象更深入他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。关键现在已经是历史的产物了他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。)
不晓得你有没有仔细观察过他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。不管是小我PC的网卡、光猫、路由器，还是办事器，都有一个MAC地址，是网卡厂商出厂的时辰烧进去的他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。也叫硬件地址他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。MAC地址作为装备在数据链路上的地址标识，需要保证MAC地址在收集合的唯一性，这样才能正确识别数据链路上的装备他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
法则一:谁先起头，谁后起头他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
如上所述，在Hub情况下，只要有两台装备同时发送数据，就会发生抵触他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。一种称为CSMA/CD(载波侦听多路拜候/抵触检测)的机制被引入第2层以太网他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这个机制规定，毗连到Hub的终端会不竭检查同享线路的状态，假如空当前余暇就发送数据，倘使有人在发送就期待他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。(可以看做是我们的红绿灯，它也有多个偏向的途径他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。假如没有法则，能否是发闹变乱的几率会大很多？)
法则2:谁发送了这些数据，谁接收了这些数据？
法则# 3:假如在发送这个数据帧的进程中出现了毛病，我在收到它以后应当做什么？(二、三都鄙人面同一回答)
不晓得你有没有仔细观察过他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。不管是小我PC的网卡、光猫、路由器，还是办事器，都有一个MAC地址，是网卡厂商出厂的时辰烧进去的他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。也叫硬件地址他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。MAC地址作为装备在数据链路上的地址标识，需要保证MAC地址在收集合的唯一性，这样才能正确识别数据链路上的装备他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
MAC地址由6个字节组成他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。前三个字节代表制造商的唯一标识符(例如，上图中的44-8A-5B)他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。分歧的网卡厂商都有具体的组合，后三个字节是厂商自己分派的，这样可以保证厂商生产的网卡MAC地址不会不异他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
由于MAC地址太长，有6个字节，一个字节=8位，由0和1组成他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。比如上面的物理地址是44-8A-5B-D9-91-D9，假如转换成二进制就是01000100-1001010-01011011-他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。就连业内助士看到这一串二进制位也是一头雾水，所以为了方便检察，各个厂商的MAC地址都是用十六进制暗示的，分歧的操纵系统显现的方式也纷歧样他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这个后续会渐渐碰到他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
以太网中MAC地址有什么用？
现在的局域网，利用的协议是以太网II协议，属于数据链路层的协议之一他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。在早期，有线局域网中有很多相互合作的协议，如ATM、令牌环和FDDI他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这些协议带来的产物要末高贵，要末速度慢他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。随着100M标准的推出，以太网进入了快速以太网时代，此时以太网获得了快速的市场支持和市场份额他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。渐渐称为支流，随后推出千兆以太网和万兆他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。到今朝为止，局域网中可以看到的支流协议是以太网，今朝利用的是第二代，也就是以太网II他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。以太网是一种典型的多路拜候收集他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。就像上面的宿舍，A、B、C、D都毗连到Hub，可以相互拜候，而不是只要一个，这就带来了一个题目他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。那末，A、B、C、D是若何识别出这个数据帧是给自己的呢？又是谁送的？这是以太网中MAC地址的功用他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。它可以按照该地址定位特定的终端装备他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。由于MAC地址是唯一的，所以我们来看看以太网II的数据帧格式他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
以太网ⅱ的数据帧格式
[*]叙言(叙言)前同步码由7个字节组成，每个字节牢固为10101010他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。下一个字节称为帧肇端定界符，这个字节牢固为10101011他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这8个字节代表以太网帧的起头，也是对等网卡可以保证与之同步的标志他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。帧肇端定界符的最初两位界说为11，用来告诉接收器同步并预备接收数据帧他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。在这里，这是网卡会完成这部分操纵，只要它晓得这是存在的他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。(叙言字段在很多后来的教科书中不会被识别)
[*]MAC地址(目标地址)它由六个字节组成，清楚地表白该数据帧被传送给谁(要拜候的目标终端装备)他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
[*]MAC地址(源地址)它由六个字节组成，指示谁发送了该数据帧(倡议该数据的源装备)他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
[*]范例(范例)由2个字节组成，暗示上层的协议范例，以便接收方晓得上层用的是什么，用响应的协议读取他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。(你在这里回答了第二篇文章的最初一个题目吗？上层协议会在数据帧中标志出来，不用等到解封装后到达上层他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。)
[*]数据(数据)现实数据内容，一个数据帧能包容的最大数据范围是46~1500字节他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。假如数据部分少于46字节，将被添补以满足最小长度要求他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
[*]帧校验序列它用于检查除报头以太网之外的一切帧信息，以确保传输帧的完整性和正确性他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。假如发现数据帧不完整或毛病，会间接抛弃而不交给上层处置，削减不需要的消耗他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。(这在法则3里他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。FCS将处理毛病发生后该做什么的题目他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。)
开关的出现
上面大师都晓得，Hub自己的工作形式还是最大的题目他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。一旦局域网中的终端机数目增加，发生抵触的几率就会更大他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。即使有了这些机制的出现，抵触是可以避免的，可是期待提早会增加他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。最坏的情况是主机有一个很大的文件在传输，其他终端装备要期待传输完成，利用效力很低他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这样的装备满足不了市场需求他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这时会出现一个开关他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
(1)可以读取数据帧
集线器是工作在物理层的装备，而交换机工作在数据链路层或更高层他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。它有读取数据帧的功用，可以利用以太网协议，这样即使数据帧有毛病，也能被FCS检查出来，任何题目都可以间接抛弃，而Hub不能，所以可以间接广播他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
(2)全双工自力接口硬件工作，速度提升他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
如前所述，Hub工作在半双工，它只要放大物理电信号的功用，这就致使了抵触域的出现他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。可是开关纷歧样，从内部结构上改变了这个题目他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。它用零丁的芯片把每个接口分隔处置，把每个端口分隔他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。优点是:(1)一个端口向两个端口发送数据时，不会影响其他接口，隔离了抵触域，其他端口也可以同时发送数据他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。(2)每个端口都可以工作在全双工形式，可以同时接收和发送数据他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。(3)带宽不再是和Hub一样的同享形式他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。比如交换机是百兆交换机，每个接口可以享用100M，假如交换机是千兆，每个接口可以享用1000 m，这样就处理结局域网范围增大和抵触带来的题目，带宽也进步了他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
(3)具有进修地址的功用他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
当集线器接收到数据时，它会将数据间接广播到其他接口他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这类形式明显影响全网，存在很大的平安隐患他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。开关改变了这类形式他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。由于它工作在链路层，也利用以太网协议，所以它可以经过进修来进修MAC地址并记录在自己的数据表中，这样交换机就晓得哪个端口对应哪个MAC他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。当A接入D时，交换机收到这样的数据帧后，读取的目标MAC发送给D，D在4号接口，所以可以间接投递到D的接口，而不需要从其他接口广播发送数据他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
在这一点上，交换机从取代集线器起头就已经在企业收集合利用，而在明天的收集装备中，交换机不再简单的概括为数据链路层，由于企业收集合已经有了先辈的三层交换机，可以处置IP包，读取四层的端口号信息，但焦点思惟稳定他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。我们将在正式进入开关章节时具体诠释这些他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
常识点拓展
(1)半双工和全双工
作为了解，当前的收集情况凡是在全双工下工作他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。半双工是指数据在同一时候只能单向传输，要末上传，要末下载(Hub装备)，就像单车道一样他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。同时，只要一辆车可以经过或来他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。假如双方同时经过，某个时辰就会发生抵触他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。全双工是指交换机可以同时发送和接收数据，这样可以获得更高的传输效力，没有抵触，速度高，提早小他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。就像在两条车道上，来交常常的车互不影响他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
(2)总结集线器和交换机的特点他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
实在上面已经先容了集线器开关的工作道理和特点他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这里有一个有点类似的类比他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。该中心有点类似于一个大型办公区他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这时辰司理有工作要和老板相同，势必会分离其他员工的留意力，想听听里面的内容他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这样会影响员工的办公效力，同时也没有隐私可言他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。老板措辞的时辰员工不能打搅，会发生冲突他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
渐渐的，公司成长起来了他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。在这里，买卖所仍然作为一个大的办公区，高层职员有自力的办公室他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。想找人交换，只需要去对应的门商标(MAC地址)找对应的人进入房间交换，不会影响其他人，办公室之间也不会抵触他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
(3)关于速度题目(Bye/bit)
这个单元题目属于物理层介质他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。不晓得你有没有找到过他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。例如，我们计较机中的文件巨细单元是MB和GB他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这个存储单元是字节，可是在我们的进修收集合，它是最小的比特单元，1字节=8比特，所以你能够会混淆他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。明显拉了100M的带宽，怎样下载的时辰只能到达10~12MB左右？这是由于带宽的单元是比特，不是字节，而下载数据的单元是字节，中心相差8倍他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。这里作为补充了解，前面转换大概做一些带脱期制的时辰会用到他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
(4)每层数据的称号他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。
数据的发送和接收是一个封装息争封装的进程他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。每层数据都有分歧的称号，在物理层称为比特，在数据链路层称为帧他早就发现系统有个隐藏的缝隙私下花了好几个早晨优化了代码。(其他层面的先容会说明，这个了解就够了)
其他细节(正在斟酌中)
[*]上面提到的网卡中设备IP地址、掩码、网关参数的感化是什么？既然已经有了MAC地址，为什么还需要IP地址？(下一个关键内容)[*]A发送文件给D，A初始化的时辰怎样晓得D的MAC是这个？(接下来几篇文章的重点内容)交换机若何获知A、B、C和D的MAC地址？(开关章节会具体诠释)
[*]交换机的一个接口可以进修多个MAC吗？假如交换机移动位置，它会做什么？(开关章节会具体诠释)[*]一个接口可以进修多台MAC吗？假如位置被移动，交换机遇做什么？(开关章节会具体诠释)作者:某日，本文首发于微信官方账号:收集路博