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以太网交换机的原理_以太网交换机工作原理
1、以太网交换机
首先要说明的一点是，这里所指的“以太网交换机”是指带宽在100Mbps以下的以太网所用交换机，其实下面我们还会要讲到一种“快速以太网交换机”、“千兆以太网交换机”和“10千兆以太网交换机”其实也是以太网交换机，只不过它们所采用的协议标准、或者传输介质不一样，当然其接口形式也可能不一样。
以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网包括三种网络接口：RJ－45、BNC和AUI，所用的传输介质分别为：双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。
不要以为一讲以太网就都是RJ－45接口的，只不过双绞线类型的RJ－45接口在网络设备中非常普遍而已。当然现在的交换机通常不可能全是BNC或AUI接口的，因为目前采用同轴电缆作为传输介质的网络现在已经很少见了，而一般是在RJ－45接口的基础上为了兼顾同轴电缆介质的网络连接，配上BNC或AUI接口。如图1所示的是一款带有RJ－45和AUI接口的以太网交换机产品示意图。
这种交换机是用于100Mbps快速以太网。快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbps传输带宽的网络技术。要注意的是，一讲到快速以太网就认为全都是纯正100Mps带宽的端口，事实上目前基本上还是10／100Mbps自适应型的为主。
同样一般来说这种快速以太网交换机通常所采用的介质也是双绞线，有的快速以太网交换机为了兼顾与其它光传输介质的网络互联，或许会留有少数的光纤接口“SC”。千兆以太网交换机是用于目前较新的一种网络－－千兆以太网中。
也有人把这种网络称之为“吉位(GB)以太网”，那是因为它的带宽可以达到1000Mbps。它一般用于一个大型网络的骨干网段，所采用的传输介质有光纤、双绞线两种，对应的接口为“SC”和“RJ－45”接口两种。
10千兆以太网交换机主要是为了适应当今10千兆以太网络的接入，它一般是用于骨干网段上，采用的传输介质为光纤，其接口方式也就相应为光纤接口。同样这种交换机也称之为“10G以太网交换机”，道理同上。
因为目前10G以太网技术还处于研发初级阶段，价格也非常昂贵（一般要2-9万美元），所以10G以太网在各用户的实际应用还不是很普遍，再则多数企业用户都早已采用了技术相对成熟的千兆以太网，且认为这种速度已能满足企业数据交换需求。
以太网交换机工作原理 以太网交换机是数据链路层的机器，以太网使用物理地址（MAC地址），48位，6字节。其工作原理为：当有一个帧到来时，他会检查其目的地址并对应自己的MAC地址表，如果存在目的地址，则转发，如果不存在则泛洪(广播），广播后如果没有主机的MAC地址与帧的目的MAC地址相同，则丢弃，若有主机相同，则会将主机的MAC自动添加到其MAC地址表中。至于与集线器的不同在于：集线器会把数据转发到包括接收端口在内的所有端口，不检查其目的MAC地址。
DHCP工作原理 DHCP是Dynamic Host Configuration Protocol之缩写，它的前身是BOOTP。是基于C/S模式的，它提供了一种动态指定IP地址和配置参数的机制。这主要用于大型网络环境和配置比较困难的地方。DHCP服务器自动为客户机指定IP地址，指定的配置参数有些和IP协议并不相关，但没有关系，它的配置参数使得网络上的计算机通信变得方便而容易实现了。DHCP使IP地址的可以租用，对于许多拥有许多台计算机的大型网络来说，每台计算机拥有一个IP地址有时候可能是不必要的。租期从1分钟到100年不定，当租期到了的时候，服务器可以把这个IP地址分配给别的机器使用。 DHCP的工作原理 视乎客户端是否第一次登录网路，DHCP的工作形式会有所不同。 第一次登录的时候： 1. 寻找Server。当DHCP客户端第一次登录网路的时候，也就是客户发现本机上没有任何IP资料设定，它会向网路发出一个DHCPDISCOVER封包。因为客户端还不知道自己属于哪一个网路，所以封包的来源地址会为0.0.0.0，而目的地址则为255.255.255.255，然后再附上DHCPdiscover的信息，向网路进行广播。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应 DHCPdiscover的等待时间预设为1秒也就是当客户端将第一个DHCPdiscover封包送出去之后在1秒之内没有得到回应的话就会进行第二次DHCPdiscover广播。在得不到回应的情况下客户端一共会有四次DHCPdiscover广播(包括第一次在内)除了第一次会等待1秒之外其余三次的等待时间分别是9 13 16秒。如果都没有得到DHCP服务器的回应客户端则会显示错误信息宣告DHCPdiscover的失败。之后基于使用者的选择系统会继续在5分钟之后再重一次DHCPdiscover的要求。
2. 提供IP租用位址。当DHCP服务器监听到客户端发出的DHCPdiscover广播后，它会从那些还没有租出的位址范围内，选择最前面的的空置IP，连同其它TCP/IP设定，回应给客户端一个DHCPOFFER封包。由于客户端在开始的时候还没有IP位址，所以在其DHCPdiscover封包内会带有其MAC位址信息，并且有一个XID编号来辨别该封包，DHCP服务器回应的DHCPoffer封包则会根据这些资料传递给要求租约的客户。根据服务器端的设定，DHCPoffer封包会包含一个租约期限的信息。
3. 接受IP租约。如果客户端收到网路上多台DHCP服务器的回应，只会挑选其中一个DHCPoffer(通常是最先抵达的那个)，并且会向网路发送一个DHCPrequest广播封包，告诉所有DHCP服务器它将指定接受哪一台服务器提供的IP位址。之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址同时，客户端还会向网路发送一个ARP封包，查询网路上面有没有其它机器使用该IP位址；如果发现该IP已经被占用，客户端则会送出一个DHCPDECLINE封包给DHCP服务器，拒绝接受其DHCPoffer，并重新发送DHCPdiscover信息。事实上，并不是所有DHCP客户端都会无条件接受DHCP服务器的offer，尤其这些主机安装有其它TCP/IP相关的客户软件。客户端也可以用DHCPrequest向服务器提出DHCP选择，而这些选择会以不同的号码填写在DHCPOptionField里面。换一句话说，在DHCP服务器上面的设定，未必是客户端全都接受，客户端可以保留自己的一些TCP/IP设定。而主动权永远在客户端这边。
4. 确认阶段。即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCPrequest请求信息之后，它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCPack确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定，另外，除DHCP客户机选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址
5. 重新登录。以后DHCP客户机每次重新登录网络时，就不需要再发送DHCPdiscover发现信息了，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCPrequest请求信息。当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCPack确认信息。如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时（比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用），则DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCPnack否认信息。当原来的DHCP客户机收到此DHCPnack否认信息后，它就必须重新发送DHCPdiscover发现信息来请求新的IP地址。
6. 更新租约。DHCP服务器向DHCP客户机出租的IP地址一般都有一个租借期限，期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。如果DHCP客户机要延长其IP租约，则必须更新其IP租约。DHCP客户机启动时和IP租约期限过一半时，DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。至于IP的租约期限却是非常考究的，并非如我们租房子那样简单，DHCP客户机除了在开机的时候发出DHCPrequest请求之外，在租约期限一半的时候也会发出DHCPrequest，如果此时得不到DHCP服务器的确认的话，工作站还可以继续使用该IP；然后在剩下的租约期限的再一半的时候(即租约的75%)，还得不到确认的话，那么工作站就不能拥有这个IP了。要是您想退租，可以随时送出DHCPLEREASE命令解约，就算您的租约在前一秒钟才获得的。
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