路由器的主要作用是转发数据包，将每一个IP数据包由一个端口转发到另一个端口。
交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
这是最简单的叙述了。
Ⅱ 交换机的基本原理
交换机是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵，在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。交换机的传输模式有全双工，半双工，全双工/半双工自适应。
工作原理
地址表
端口地址表记录了端口下包含主机的MAC地址。端口地址表是交换机上电后自动建立的，
保存在RAM中，并且自动维护。
交换机隔离冲突域的原理是根据其端口地址表和转发决策决定的。
转发决策
交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。
丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。
转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。
扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。
每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。
生存期
生存期是端口地址列表中表项的寿命。每个表项在建立后开始进行倒计时，每次发送
数据都要刷新记时。对于长期不发送数据的主机，其MAC地址的表项在生存期结束时删除。
所以端口地址表记录的总是最活跃的主机的MAC地址。
(4)应该说交换机有很多值得学习的地方，这里我们主要介绍交换机结构及组网方式，21世纪10年代以来网络应用越来越广泛，交换机作为网络中的纽带发挥了越来越大的作用。简单的说，交换机就是将它与用户计算机相连就行了，完成各个计算机之间的数据交换。复杂来说，交换机针对在整个网络中的位置而言，一些高层交换机如三层交换、网管型的产品，在交换机结构方面就没这么简单了。
三层交换机
通常，普通的交换机只工作在数据链路层上，路由器则工作在网络层。而功能强大的三层交换机可同时工作在数据链路层和网络层，并根据 MAC地址或IP地址转发数据包。但是要注意到三层交换机并不能完全取代路由器，因为它主要是为了实现处于两个不同子网的Vlan进行通讯，而不是用来作数据传输的复杂路径选择。
网管功能
一台交换机所支持的管理程度反映了该设备的可管理性与可操作性。带网管功能的交换机可对每个端口的流量进行监测，设置每个端口的速率，关闭/打开端口连接。通过对交换机端口进行监测，便于对网络业务流量的区分和迅速进行网络故障定义，提高了网络的可管理性。
端口聚合
这是一种封装技术，它是一条点到点的链路，链路的两端可以都是交换机，也可以是交换机和路由器，还可以是主机和交换机或路由器。基于端口汇聚（Trunk）功能，允许交换机与交换机、交换机与路由器、主机与交换机或路由器之间通过两个或多个端口并行连接同时传输以提供更高带宽、更大吞吐量， 大幅度提供整个网络能力。
Ⅲ 网卡和交换机的工作原理实验报告
网卡的功能：网卡是工作在物理层的网路组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。
网卡的工作原理：网卡收到传输来的数据，网卡内的单片程序先接收数据头的目的MAC地址，根据计算机上的网卡驱动程序设置的接收模式判断该不该接收，认为该接收就在接收后产生中断信号通知CPU，认为不该接收就丢弃不管，所以不该接收的数据网卡就截断了，计算机根本就不知道。CPU得到中断信号产生中断，操作系统就根据网卡驱动程序中设置的网卡中断程序地址调用驱动程序接收数据，驱动程序接收数据后放入信号堆栈让操作系统处理。
交换机的功能：它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路，通过MAC地址（每个网卡的实际物理地址）来实现数据转发。
交换机的工作原理：它检测从以太端口来的数据包的源和目的地的MAC（介质访问层）地址，然后与系统内部的动态查找表进行比较，若数据包的MAC层地址不在查找表中，则将该地址加入查找表中，并将数据包发送给相应的目的端口。
Ⅳ 简述交换机的工作原理
一、概述
1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。
交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。
类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。
利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。
二、三种交换技术
1．端口交换
端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：
·模块交换：将整个模块进行网段迁移。
·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。
·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。
2．帧交换
帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：
·直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。
·存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。
前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。
有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。
3．信元交换
ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。
三、局域网交换机的种类和选择
局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：
·以大网交换机；
·令牌环交换机；
·FDDI交换机；
·ATM交换机；
·快速以太网交换机等。
如果按交换机应用领域来划分，可分为：
·台式交换机；
·工作组交换机；
·主干交换机；
·企业交换机；
·分段交换机；
·端口交换机；
·网络交换机等。
局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项：
（1）交换端口的数量；
（2）交换端口的类型；
（3）系统的扩充能力；
（4）主干线连接手段；
（5）交换机总交换能力；
（6）是否需要路由选择能力；
（7）是否需要热切换能力；
（8）是否需要容错能力；
（9）能否与现有设备兼容，顺利衔接；
（10）网络管理能力。
四、交换机应用中几个值得注意的问题
1．交换机网络中的瓶颈问题
交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMA／CD介质访问规则。在当前的客户／服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一个或两个100Mbps端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。
2．网络中的广播帧
目前广泛使用的网络操作系统有Netware、WindowsNT等，而LanServer的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。
每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。
3．虚拟网的划分
虚拟网是交换机的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种：
(1)静态端口分配
静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。
（2）动态虚拟网
支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。
（3）多虚拟网端口配置
该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网）都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了Inter－SwitchLink（ISL）虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、FastEthernet）的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub，通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。
4.高速局域网技术的应用
快速以太网技术虽然在某些方面与传统以大网保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。通过100Mbps的交换机可以打破这些局限。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。
目前也出现了CDDI／FDDI的交换技术，另外该CDDI／FDDI的端口价格也呈下降趋势，同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势，因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。
3COM的主要交换产品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交换产品有LattisSwitch2800，BAYstackworkgroup、System3O00／5000（提供某些可选交换模块）；Cisco的主要交换产品有Catalyst1000／2000／3000／5000系列。
三家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟以及市场竞争的加剧，帧交换机的价格将会进一步下跌，它将成为工作组网的重要解决方案。
Ⅳ 简述交换机、路由器的初始化过程
交换机没必要初始化的
路由器么 边上有个小孔的
你拿牙签顶住5秒左右 就还原回来了
Ⅵ 两台电脑和一台交换机实现网络互联的实验原理
通过交换机，通过IP协议，使二台电脑相连且处在同一个局域网，实现互访共享等。
原理就是IP协议的应用。
Ⅶ 交换机的工作原理是什么
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有防火墙的功能。
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。
交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
一般来说，交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段，但是有时为了提供更快的接入速度，我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样，网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量。
交换机通过以下三种方式进行交换：
1) 直通式：
直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。由于不需要存储，延迟非常小、交换非常快，这是它的优点。它的缺点是，因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来，所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供错误检测能力。由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通，而且容易丢包。
2) 存储转发：
存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（循环冗余码校验）检查，在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此，存储转发方式在数据处理时延时大，这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测，有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换，保持高速端口与低速端口间的协同工作。
3) 碎片隔离：
这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。
简略的概括一下交换机的基本功能：
1. 像集线器一样，交换机提供了大量可供线缆连接的端口，这样可以采用星型拓扑布线。
2. 像中继器、集线器和网桥那样，当它转发帧时，交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。
3. 像网桥那样，交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤逻辑。
4. 像网桥那样，交换机将局域网分为多个冲突域，每个冲突域都是有独立的宽带，因此大大提高了局域网的带宽。
5. 除了具有网桥、集线器和中继器的功能以外，交换机还提供了更先进的功能，如虚拟局域网（VLAN）和更高的性能。
交换机的传输模式
传输模式有全双工，半双工，全双工/半双工自适应
交换机的全双工是指交换机在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的交换机都支持全双工。全双工的好处在于迟延小，速度快。
提到全双工，就不能不提与之密切对应的另一个概念，那就是“半双工”，所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当目前有两量车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是实行半双工的产品。
Ⅷ 计算机网络原理的实训报告
交换机/路由器及其配置
实训报告
班级： 姓名： 学号：
指导教师：
1、控制访问列表：
实验用三台路由器、两台交换机和几台主机组成一个基本的控制访问列表，通过中间路由器C的一个端口的设置，控制每台主机通过它的权限。实验连接图如下：
下图中，交换机A的F0/1口是一个干线，所有的vlan都可以通过，先进入端口配置模式，进入F0/1端口。命令行为：
switch(config-if)#int f0/1
switch(config-if)#switchport mode trunk
switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan all
switch(config-if)#switchport trunk encap dot1q
switch(config-if)#end
当配置信息栏出现：SWAf1=trunk时，f1口干线设置完成。
下图为控制访问列表的配置信息：
实验中干线的设置是一个重要的部分，配置完交换机后，三个路由器的每个连接的端口都进行IP地址的配置，并且每两个相连的端口的IP地址必须的在同一个网段，为了实现台主机，每台路由器都能够Ping通，因此的给每个路由器的加一个动态路由，使每个路由器和主机都能相通，动态路由的命令行为：
RouterA(config)#ip routing
RouterA(config)#router rip
RouterA(config-router)#network 192.168.0.0
RouterA(config-router)#end
当配置信息栏出现：
ROA RIP: yes
ROA ip routing: yes
network=192.168.0.0 255.255.255.0时，说明动态路由打开，配置完成。
然后进行Ping测试，当配置的每台主机和每个端口都同后，就可以进行控制防问列表的加入了，我们通过RouterC的一个端口设置控制可以访问的ip地址，设置s0/0口当主机A的ip地址通过时，数据可以通过，当其他的的主机要通过这个端口访问其他主机时就过滤掉。配置命令为：
在ROC的s0/0写一个输入的访问控制列表：
RouterC(config)#access-list 1 permit 192.168.1.2 0.0.0.0 设置访问列表1主机192.168.1.2可以通过。
RouterC(config)#access-list 1 deny any 访问列表1可以访问任一个
RouterC(config)#int s0/0
RouterC(config-if)#ip access-group 1 in s0/0口的ip控制列表1进入
RouterC(config-if)#end
RouterC#sh access-list 1
当进行ping命令时，由主机A可以通任一台主机，实验中主机C和D不能ping通主机A，因为他们的数据被access-list 1禁止。主机B能够ping通主机A，因为主机B 不经过access-list 1。而主机E和F 虽然是和主机A在一个往段，但是access-list 1只允许主机A的ip地址通过，所以也ping不通主机C和D， access-list 1不允许。主机A可以控制所有的主机。
2、静态路由：
实验是由两台路由器和三台主机组成，两台路由器分别配置静态路由，信息配置如右图。主机A要ping通主机B和C，要在两个路由器上都配置静态路由，设置完成后通过命令查询静态路由的情况。
在路由器B上设置静态路由，主机B通过通过S0/0口将数据进行转发，配置命令为：
ROB(config)#ip route 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.2.1
ROB(config)#ip routing
同样，在路由器A上设置静态路由，主机A通过通过S0/0口将数据进行转发，配置命令为：
ROA(config)#ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 192.168.2.2
ROA(config)#ip routing
ROA(config)#show ip routing
结果如下：
结果中的s 192.168.3.0 [1/1] via 192.168.2.2 serial0/0 显示的是他静态路由的网段和转发数据的端口。另一个的也同理。
这样，主机A就可以ping和主机B在同一个网段的主机，主机B就可以ping和主机A在同一个网段的主机。
3、动态路由：
动态路由实验是由三个路由器和两台主机组成，实验目的是要主机A和主机B能够通过路由器进行不同网段的ping通。Ip地址如左图所示。
在实验中，三台路由器内部要进行动态路由的分配，配置信息如：
RouterA(config)#ip routing
RouterA(config)#router rip
RouterA(config-router)#network 192.168.0.0
RouterA(config-router)#end
上部命令中，ip routing为启动路由转发，router rip为启动RIP路由协议，network 192.168.0.0是设置发布的路由，同样要在每一个路由器中都要设置这样的动态路由，上图右图中为动态路由的配置信息。
动态路由的注意事项：三个路由器都要设置动态路由。
4、单臂路由：
单臂路由实验是由一台路由器和一台交换机和两台主机组成，左边为实验的原理连接图，右边为实验的配置信息。
实验要求是两台主机分别在两个不同的vlan中和不同的网段中，f0/0口设置为干线，路由器的需配置两个ip及网关，通过路由器端口的转发，两个不同vlan的主机可以互相的ping通。实验过程如下：
交换机划分van的配置命令为：
switch#vlan database
switch(vlan)#vlan 2
switch(vlan)#vlan 3
switch(vlan)#exit
switch#show vlan
switch#conf t
switch(config)#int f0/6
switch(config-if)#switchport access vlan 2
switch(config-if)#int f0/7
switch(config-if)#switchport access vlan 2
其中vlan database为vlan的划分，switchport access vlan 2为将交换机的端口加入到vlan2中，其于的默认在vlan1中。下面为将f0/1口设置干线，命令为：
switch(config-if)#int f0/1
switch(config-if)#switchport mode trunk
switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan all
switch(config-if)#switchport trunk encap dot1q
switch(config-if)#end
其中switchport mode trunk为设置为干线，switchport trunk allowed vlan 1,2 为设置允许的vlan，switchport trunk encap dot1q为设置vlan 中继。当show vlan显示如下命令时：vlan划分成功，这时配置信息中显示：SWAf1=trunk
SWA vlan2: F0/6,F0/7,F0/8,及配置成功。
5、vlan的划分
vlan划分的实验是由两台交换机和几台主机组成。
实验要求：每一个交换机都在不同的vlan中，每一个交换机上的两台主机分别在不同的vlan中，四台主机分别在两个网段下，且两台主机不在同一个vlan下。下左图为实验的连接图，右图为实验的配置信息。
每一个交换机都划分为两个vlan，配置命令为：
SWA#vlan database
SWA(vlan)#vlan 2
SWA#conf t
SWA(config)#int f0/5
SWA(config-if)#switchport access vlan 2
SWA(config-if)#int f0/6
SWA(config-if)#switchport access vlan 2
SWA(config-if)#int f0/7
其中vlan database为vlan的划分，switchport access vlan 2为将交换机的端口加入到vlan2中，其于的默认在vlan1中。然后把交换机的f0/8口和交换机的f0/1口设置为干线。这样两个交换机上不在同一个vlan的计算机就可以互相访问了