10-2 交换机基础
交换机分类（偶尔考选择）
根据交换方式划分
存储转发式交换
存储转发式交换(Store and Forward )：接收完整数据帧，先进行缓存、校验、碎片过滤，然后转发——当前使用最多，一般使用专门的硬件ASIC交换芯片实现(路由可以使用软件实现)——硬交换软路由，交换的速度比软件的路由要快
优点∶可以提供差错校验和非对称交换(即接收端口和发送端口可以带宽不同，因为做了缓存，不怕丢)
缺点∶延迟大，因为交换机要做很多处理
直通式交换
直通式交换(Cut-through)：输入端口扫描到目标地址后立即开始转发，不做缓存，不做验证，与存储转发式恰好相反
优点：延迟小、交换速度快
缺点：没有检错能力，不能实现非对称交换
碎片过滤式交换
碎片过滤式交换(Fragment Free)：开始转发前先检查数据包的长度是否够64个字节(根据规定，以太网帧固定格式必然大于等于64字节，若小于64字节会填充至64字节)，如果小于64个字节，说明是冲突碎片，则丢弃；如果大于等于64个字节，则转发该数据帧
根据交换的协议层划分
二层交换机：一般的，若不加修饰，则交换机默认是二层交换机
三层交换机：集成路由功能的交换机
多层交换机：实现原理是在交换机上面插板卡，可以有防火墙板卡、LB板卡、IPS板卡等等，华三、迪普主推多层交换机，华为、锐捷等厂商不主推
根据交换机的结构划分
固定端口交换机
固定端口交换机：一般的接入层交换机[根据层次结构划分]都是二层交换机，常见24、48个固定端口的交换机。
注意：24口接入交换机上具有24+4口，常见24电口+4光口。常说的24口交换机指下行连接终端的接口有24个，即有24个下行接用户的端口（一般为电口），用来连接终端如计算机、摄像头等；此外，24口交换机还有4个上行接口(一般为光口)
48口交换机上具有48+8口，结构与上述类似。
模块化交换机
模块化交换机：通过板卡灵活拓展交换机的端口数，如华为12708交换机可以支持插24个万兆光口、48个千兆电口的板卡
根据配置方式划分
堆叠交换机
堆叠交换机：能够把两台物理交换机通过虚拟化技术虚拟成一个大的逻辑交换机，也称虚拟化技术，如华为CSS、华为ISTACK、华三IRF、锐捷VSU、思科VSS
非堆叠交换机
非堆叠交换机：即不支持虚拟化技术的交换机
根据管理类型划分
网管交换机
网管交换机：常见企业级交换机都支持网络管理
非网管交换机
非网管交换机：几百块的入门级交换机不支持网络管理，只能插上用，不能配置
智能交换机
智能交换机：支持web管理，现在不提此概念，类似网管交换机，不重要
根据层次结构划分(极其重要)
核心层交换机
核心层交换机：一个单位的网络流量都汇集至此处的核心交换机
汇聚层交换机
汇聚层交换机：一栋楼放一两台
接入层交换机
接入层交换机：一层楼放一台，直接连接用户
交换机的性能参数
端口类型：RJ45电口、光口(常见SC/GBIC/SFP/SPF+/SFP28)
传输模式：半双工、全双工
交换容量：是指交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。 交换容量表明了交换机总的数据交换能力，单位是Gbps
计算公式：端口数 * 端口速率 *2
一个48千兆电口+4千兆光口的全双工(乘以2)交换机的交换容量：(48*1Gbps+4*1Gbps)*2 = 104Gbps(厂商一般会虚标该值)，即就是说：当交换容量达到104Gbps时，该交换机可以实现线速转发
线速转发：
端口在满负载的情况下，对帧进行无差错的转发称为线速~~
交换机的背板带宽，是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。
一般来讲，计算方法如下:
1）线速的背板带宽
考察交换机上所有端口能提供的总带宽。计算公式为端口数 x 相应端口速率 x 2（全双工模式），如果总带宽≤标称背板带宽，那么在背板带宽上是线速的。
2）第二层包转发线速
第二层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量 x 0.1488Mpps+其余类型端口数 x 相应计算方法，如果这个速率能≤标称二层包转发速率，那么交换机在做第二层交换的时候可以做到线速。
3）第三层包转发线速
第三层包转发率=千兆端口数量×1.488Mpps+百兆端口数量 x 0.1488Mpps+其余类型端口数 x 相应计算方法，如果这个速率能≤标称三层包转发速率，那么交换机在做第三层交换的时候可以做到线速。
包转发率：单位时间内发送64字节数据包的个数
如一个千兆接口的包转发率为1.488Mpps(可以不会计算，知道这个结果数字就行；注意单位为Mpps即M pakages per second)
1000Mbps/8/(64+8+12)=1.488Mpps
上述的例子中的交换机的包转发率：(48+4)*1.488Mbps (厂商一般会虚标)
一个千兆（1Gbps）接口在达到线速（即最大理论速度）时的包转发率（Packet Forwarding Rate, PFR）大约是1.488 Mpps (Million Packets Per Second)。这个计算通常是基于最小的可转发数据包（通常为64字节，包括前导码和帧校验序列）进行的，并且考虑到了以太网的开销。
具体的计算公式如下：
$$
包转发率 = \frac{线速带宽}{(最小帧大小 + 帧间隙) \times 8}= \frac{1000 Mbps}{(64 bytes + 8 bytes + 12 bytes) \times 8}
= \frac{1000}{(64 + 8 + 12)} Mpps
= \frac{1000}{84} Mpps
≈ 1.488 Mpps
$$这里64字节是最小的以太网帧大小，8字节是前导码和起始帧界定符（Preamble and Start Frame Delimiter, SFD）的大小，而12字节是帧间隔（Interframe Gap, IFG）的大小。因此，当提到一个千兆接口的线速包转发率时，它应当能够处理至少1.488百万个每秒的数据包。如果考虑到全双工操作并且假设发送和接收都在满负荷运行，则理论上的包处理能力将翻倍至约2.976 Mpps。然而，这通常是在理想条件下得出的结果，在实际应用中可能会因为硬件限制或设计因素有所不同。
MAC地址数：交换机MAC地址表中可以存储最大的MAC地址数量，二层交换机根据MAC地址进行转发
如果MAC地址表只有10K，而接入用户数量达到20K，那么有一半的用户无法上网，
有一种攻击就叫MAC地址泛洪攻击，使用一台终端模拟大量MAC地址的数据帧
VLAN表项：交换机最大支持VLAN数量，现在都是4094个即4K VLAN
例题
解析：交换机默认是二层交换机，肯定不支持三层的IP交换
以上三种交换方式的优缺点要清楚
解析：
- 硬交换、软路由
- 注意回顾学会CRC循环冗余校验