以太网交换机与VLAN构建：交换技术与实践

"本章详细介绍了利用以太网交换机组建VLAN的相关知识，包括交换式以太网的特点、交换机的工作原理、VLAN的组网方法和特点，以及实践中的应用。" 在传统的共享式以太网中，存在一些显著的问题。首先，由于其覆盖的地理范围受到限制，随着网络速度的提升，覆盖范围会变得更小。其次，网络的总带宽是固定的，所有节点共享这一带宽，当节点数量增加时，冲突的概率增大，导致带宽利用率降低。此外，共享式以太网不支持多种速率，且在同一时间内只能有一个节点发送数据，效率低下，以广播方式发送数据也进一步降低了效率。 为了解决这些问题，提出了交换技术，通过分段大型以太网来减少冲突域，提高网络性能。分段是将大型以太网分割成若干个小的以太网，每个段内部使用CSMA/CD介质访问控制，段与段之间通过交换设备连接。常见的交换设备有局域网交换机和路由器，前者在数据链路层工作，用于连接相似网络，后者在互联层工作，实现不同类型的网络互联。 以太网交换机组网可以显著改善网络性能。当一台计算机直接连接到交换机端口时，该计算机可以独享该端口的带宽；若一个网段连接到交换机，网段内的所有计算机共享该端口带宽。交换机在工作过程中，通过地址学习来建立端口与MAC地址的映射表，以便进行通信过滤，避免不必要的数据流动。地址学习是通过读取帧的源地址并记录其进入的端口来实现的，并通过计时器更新表项以保持其有效性。 通信过滤是交换机的关键功能，它根据端口/MAC地址映射表和帧的目的地址决定是否转发数据或者转发到哪个端口。如果目标地址不在表中，交换机会向所有其他端口广播数据。数据转发有两种方式：直接交换，它在检测到目的地址后立即转发，但没有差错检测，适用于低延迟场景；另一种方式是存储转发，它会先完全接收帧再进行差错检查和转发，虽然延迟稍高，但提供了更可靠的数据传输。 通过以太网交换机，可以实现虚拟局域网（VLAN）的划分，这使得网络管理员能够以软件方式创建逻辑工作组，而无需物理移动站点。VLAN有助于提高网络安全性，隔离流量，优化带宽利用率，并简化管理。 利用以太网交换机组建VLAN是一种有效的网络优化策略，它克服了共享式以太网的局限，提升了网络性能，增强了网络管理的灵活性和效率。通过深入理解交换机的工作原理和VLAN的配置方法，可以更好地设计和管理现代企业网络。