交换机路由器的配置在第6章以及配置手册，本章节主要目的是应对上午的选择题，下午大题详细见第6章以及配置手册

交换机基础

交换机的分类

根据交换方式划分

类型 定义 优点 缺点
存储转发式交换 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 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) 延迟大，因为交换机要做很多处理
直通式交换 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 延迟小、交换速度快 没有检错能力，不能实现非对称交换
碎片过滤式交换 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)，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 - -

根据交换的协议划分

类型 定义 特点 备注
二层交换机 默认类型的交换机，主要工作在OSI模型的第二层（数据链路层） 基于MAC地址转发数据，用于连接同一局域网内的设备，支持VLAN划分但不能直接跨VLAN通信 广泛应用于网络接入层和汇聚层，所有网络设备厂商均提供
三层交换机 集成了路由功能的交换机，工作在第三层（网络层） 除了具备二层交换功能，还能基于IP地址进行路由选择，实现不同VLAN间的通信，可配置多VLAN的IP地址作为网关 适用于网络的核心层或某些汇聚层，华为、锐捷、华三、迪普等均有产品
多层交换机 通过插入不同功能板卡扩展更多网络服务的交换机 可以通过添加防火墙板卡、负载均衡(LB)板卡、入侵防御系统(IPS)板卡等，实现安全、优化和监控等功能 华三、迪普等厂商主推此类多功能集成交换机
华为、锐捷等也有相应产品，但可能不是市场推广的重点

根据交换机的结构划分

分类 描述 特点
固定端口交换机 具有固定数量端口，通常用于网络的接入层 - 端口数量固定，如常见的24口、48口
- 一般适用于网络的接入层
- 通常包含24或48个下行电口连接终端，以及额外的上行光口
- 结构紧凑，成本较低，适用于基本网络需求
模块化交换机 提供可插拔的接口模块，可根据需要扩展端口类型和数量 - 端口配置高度灵活，可通过插入不同模块增加万兆光口、千兆电口等
- 适用于网络的核心层或大型汇聚层
- 支持热插拔，易于维护和升级
- 成本相对较高，但扩展性和适应性强

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。

根据配置方式划分

配置方式 定义 特点
堆叠交换机 支持通过特定技术将多台交换机通过虚拟化技术虚拟成一台逻辑交换机，，如华为CSS、华为ISTACK、华三IRF、锐捷VSU、思科VSS - 扩展端口密度和提升交换能力
- 统一管理和配置，简化网络运维
- 高可用性，主备切换减少单点故障影响
- 需要专用堆叠线缆和厂商支持
- 可能存在兼容性限制
非堆叠交换机 不支持堆叠功能，扩展端口需通过级联等方式 - 独立配置和管理每台交换机
- 扩展灵活，无需专用堆叠技术
- 适用于小型网络或对性能、管理要求不高的场景
- 可能导致网络架构复杂，管理难度大

根据管理类型划分

管理类型 定义 特点
网管交换机 支持网络管理功能，可通过多种方式配置和监控 - 支持SNMP、CLI、Web界面等管理方式
- 可监控网络状态，配置VLAN、QoS等高级功能
- 适合企业级应用，便于故障排查和网络优化
- 成本相对较高
非网管交换机 不支持网络管理功能，即插即用 - 价格低廉，操作简单
- 功能简单，仅进行基本的信号转发
- 适用于家庭、小型办公室等对网络管理要求不高的环境
- 无法进行高级配置或监控网络状态
智能交换机 过渡概念，类似于网管交换机但提及较少，强调web管理能力 - 通常指具备基础网络管理功能，特别强调Web界面配置便利性
- 功能可能较网管交换机简化，但仍提供一定可配置性
- 现多被纳入网管交换机范畴，区别逐渐模糊

根据层次结构划分(重要)

层级 定义 特点
核心层交换机 网络架构的中心，负责连接各汇聚层设备，处理大量数据传输 - 高速、高性能，支持高带宽和低延迟
- 高可靠性，通常采用冗余设计
- 负责整个网络的关键路由和快速数据转发
- 部署位置为核心机房，数量较少
汇聚层交换机 位于接入层和核心层之间，负责局部区域的数据聚合和传输控制 - 中转流量，可能执行VLAN间路由、访问控制等策略
- 相对于核心层交换机，性能稍低，但依然需要较高的带宽和处理能力
- 根据网络规模，每栋楼或区域部署1至数台
接入层交换机 网络的边缘，直接与用户终端设备相连，如PC、打印机、IP电话等 - 数量最多，分布最广，每个楼层或区域都有
- 主要功能是接入控制，包括端口安全、VLAN分配等
- 性能要求相对较低，更注重成本效益和易于管理

交换机的性能参数

性能参数 定义 说明
端口类型 包括RJ45电口、光口(如SC、GBIC、SFP、SFP+、SFP28) 决定了连接类型和传输距离
传输模式 半双工、全双工 全双工提供双向同时传输，提高数据传输效率
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；衡量交换机整体处理能力
包转发率 单位时间内转发64字节数据包的数量，单位Mpps 如千兆口典型值1.488Mpps；衡量交换机实际数据包处理速度
MAC地址数 交换机MAC地址表可存储的最大MAC地址数 影响接入终端的数量，过少会导致部分用户无法接入网络；
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 最大支持VLAN数量 通常为4094个即4K，满足多数场景的VLAN隔离和管理需求

示例计算

48千兆电口+4千兆光口全双工交换机

示例计算 说明 备注
交换容量计算 (48 * 1Gbps + 4 * 1Gbps) * 2 = 104Gbps 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
包转发率计算 (48 + 4) * 1.488Mpps = 74.784Mpps - 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
- 则本例交换机的包转发率：(48+4)*1.488Mbps (厂商一般会虚标)

路由器管理

路由器的接口

  • 以下接口都是运营商甩给单位的，连接在单位的以太网出口路由器上面。

  • 理论上路由器每个接口都有一个三层的IP地址，而且在不同的网段

根据连接网络分类

接口类型 定义 特点
WAN口 广域网接口 - 用于连接外部网络，如互联网服务提供商(ISP)提供的宽带线缆
- 实现局域网与广域网的数据传输
- 可能支持ADSL、VDSL、光纤等多种连接方式
- 通常只有一个，用于上行数据
LAN口 局域网接口 - 用于连接内部网络的设备，如电脑、打印机、网络摄像头等
- 提供局域网内部的数据交换
- 数量较多，常见有4、8、16、24个端口
- 通常使用RJ45接口，支持以太网连接
- 用于下行数据传输，速率通常与路由器规格匹配，如100Mbps、1Gbps、10Gbps

根据物理形态分类

物理形态 定义 应用场景 当前状态
RJ45端口 常规以太网电口 最广泛使用的网络接口，连接电脑、路由器、交换机等设备 普遍使用 20200720112159290
以太网光口 SC/GBIC/SFP/SPF+/SFP28 高速、远距离数据传输，适用于数据中心、企业骨干网等 广泛应用于现代网络
AUI端口 用于令牌环或总线型以太网接口 已淘汰，不再常见 过时，不再使用
Serial串口 用于连接DDN、帧中继、X.25、PSTN等网络(会考察) 已极少使用，被IP/以太网技术取代 过时，仅在某些特定老旧系统中保留 image-20230313211858513
ISDN BRI/PRI端口 ISDN线路互联(会考察)
- BRI速率为144Kbps
- PRI速率为2.048Mbps		 早期远程访问和电话系统使用，已逐步被淘汰 过渡期技术，部分地区可能仍有遗留应用
SDH技术 POS接口 公安、金融行业使用，速率155M/622M/2.5G/10G等
(看到前面这些数字，表明是SDH技术的POS接口)		 高速数据传输，适用于需要极高稳定性和可靠性的专网环境 在特定行业领域仍有应用

注：

  • 电口和光口

  • Serial串口

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企业网络的架构

上述接口都是运营商甩给单位的，连接在单位的以太网出口路由器上面。不能直接连接交换机，交换机上都是只有RJ45端口和以太网光口，没有Serial、POS、ISDN等接口。

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交换机和路由器的区别

特性 交换机 路由器
接口类型 大多为相同类型接口，如全是RJ45电口或光口，专用于局域网连接 接口类型多样，包括WAN口（连接广域网）、LAN口（连接局域网）等
NAT功能 绝大多数交换机不具备网络地址转换(NAT)功能，专注于局域网内部数据转发 支持NAT功能，可将私有IP转换为公网IP，实现内外网通信
接口数量 接口数量通常较多，适合构建多设备的局域网络，单个接口成本相对低 接口数量相对较少，但包含WAN口用于上行，单个接口成本相对较高
主要功能 二层数据链路层工作，基于MAC地址转发数据帧，构建局域网连接 三层网络层工作，根据IP地址进行路由决策，实现不同网络间的通信
应用场景 适用于局域网内部数据交换，提高网络传输效率 适用于连接不同网络，实现Internet接入及不同局域网之间的互联

交换机和路由器的管理方式

管理方式 描述 适用设备 安全性 常用度
Console接口 通过物理线缆连接终端进行配置，最基础且直接 交换机、路由器 高（物理层面） 非常常用
AUX端口+Modem 利用调制解调器进行远程管理，现已较少使用 路由器 中 不常用
Telnet 远程登录管理协议，明文传输，安全性较低 交换机、路由器 低 较少使用
SSH 安全外壳协议，加密传输，较Telnet更安全，推荐使用 交换机、路由器 高 非常常用
Web管理 通过浏览器Web访问设备IP进行配置，界面友好，路由器常用 路由器 中到高（依赖HTTPS） 常用
网管软件 集中管理多设备，需配合SNMP等协议，适合大规模网络管理 交换机、路由器 高（取决于实施） 企业常用
计算机网络软考中级网络工程师Before2025
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