交換機工作原理 2009.05.12
一、概述
1993年，局域網(wǎng)交換設備出現，1994年，國內掀起了交換網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的熱潮。其實(shí)，交換技術(shù)是一個(gè)具有簡(jiǎn)化、低價(jià)、高性能和高端口密集特點(diǎn)的交換產(chǎn)品，體現了橋接技術(shù)的復雜交換技術(shù)在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣，交換機按每一個(gè)包中的MAC地址相對簡(jiǎn)單地決策信息轉發(fā)。而這種轉發(fā)決策一般不考慮包中隱藏的更深的其他信息。與橋接器不同的是交換機轉發(fā)延遲很小，操作接近單個(gè)局域網(wǎng)性能，遠遠超過(guò)了普通橋接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )之間的轉發(fā)性能。
交換技術(shù)允許共享型和專(zhuān)用型的局域網(wǎng)段進(jìn)行帶寬調整，以減輕局域網(wǎng)之間信息流通出現的瓶頸問(wèn)題?，F在已有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術(shù)的交換產(chǎn)品。類(lèi)似傳統的橋接器，交換機提供了許多網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)功能。交換機能經(jīng)濟地將網(wǎng)絡(luò )分成小的沖突網(wǎng)域，為每個(gè)工作站提供更高的帶寬。協(xié)議的透明性使得交換機在軟件配置簡(jiǎn)單的情況下直接安裝在多協(xié)議網(wǎng)絡(luò )中；交換機使用現有的電纜、中繼器、集線(xiàn)器和工作站的網(wǎng)卡，不必作高層的硬件升級；交換機對工作站是透明的，這樣管理開(kāi)銷(xiāo)低廉，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的增加、移動(dòng)和網(wǎng)絡(luò )變化的操作。利用專(zhuān)門(mén)設計的集成電路可使交換機以線(xiàn)路速率在所有的端口并行轉發(fā)信息，提供了比傳統橋接器高得多的操作性能。如理論上單個(gè)以太網(wǎng)端口對含有64個(gè)八進(jìn)制數的數據包，可提供14880bps的傳輸速率。這意味著(zhù)一臺具有12個(gè)端口、支持6道并行數據流的“線(xiàn)路速率”以太網(wǎng)交換器必須提供89280bps的總體吞吐率（6道信息流Ｘ14880bps／道信息流）。專(zhuān)用集成電路技術(shù)使得交換器在更多端口的情況下以上述性能運行，其端口造價(jià)低于傳統型橋接器。
二、三種交換技術(shù)
1．端口交換
端口交換技術(shù)最早出現在插槽式的集線(xiàn)器中，這類(lèi)集線(xiàn)器的背板通常劃分有多條以太網(wǎng)段（每條網(wǎng)段為一個(gè)廣播域），不用網(wǎng)橋或路由連接，網(wǎng)絡(luò )之間是互不相通的。以大主模塊插入后通常被分配到某個(gè)背板的網(wǎng)段上，端口交換用于將以太模塊的端口在背板的多個(gè)網(wǎng)段之間進(jìn)行分配、平衡。根據支持的程度，端口交換還可細分為：
·模塊交換：將整個(gè)模塊進(jìn)行網(wǎng)段遷移。
·端口組交換：通常模塊上的端口被劃分為若干組，每組端口允許進(jìn)行網(wǎng)段遷移。
·端口級交換：支持每個(gè)端口在不同網(wǎng)段之間進(jìn)行遷移。這種交換技術(shù)是基于
OSI第一層上完成的，具有靈活性和負載平衡能力等優(yōu)點(diǎn)。如果配置得當，那么還可以在一定程度進(jìn)行客錯，但沒(méi)有改變共享傳輸介質(zhì)的特點(diǎn)，自而未能稱(chēng)之為真正的交換。
2．幀交換
幀交換是目前應用最廣的局域網(wǎng)交換技術(shù)，它通過(guò)對傳統傳輸媒介進(jìn)行微分段，提供并行傳送的機制，以減小沖突域，獲得高的帶寬。一般來(lái)講每個(gè)公司的產(chǎn)品的實(shí)現技術(shù)均會(huì )有差異，但對網(wǎng)絡(luò )幀的處理方式一般有以下幾種：
·直通交換：提供線(xiàn)速處理能力，交換機只讀出網(wǎng)絡(luò )幀的前14個(gè)字節，便將網(wǎng)絡(luò )幀傳送到相應的端口上。
·存儲轉發(fā)：通過(guò)對網(wǎng)絡(luò )幀的讀取進(jìn)行驗錯和控制。
前一種方法的交換速度非?？?，但缺乏對網(wǎng)絡(luò )幀進(jìn)行更高級的控制，缺乏智能性和安全性，同時(shí)也無(wú)法支持具有不同速率的端口的交換。因此，各廠(chǎng)商把后一種技術(shù)作為重點(diǎn)。有的廠(chǎng)商甚至對網(wǎng)絡(luò )幀進(jìn)行分解，將幀分解成固定大小的信元，該信元處理極易用硬件實(shí)現，處理速度快，同時(shí)能夠完成高級控制功能（如美國MADGE公司的LET集線(xiàn)器），如優(yōu)先級控制。
3．信元交換
ATM技術(shù)代表了網(wǎng)絡(luò )和通訊技術(shù)發(fā)展的未來(lái)方向，也是解決目前網(wǎng)絡(luò )通信中眾多難題的一劑“良藥”，ATM采用固定長(cháng)度53個(gè)字節的信元交換。由于長(cháng)度固定，因而便于用硬件實(shí)現。ATM采用專(zhuān)用的非差別連接，并行運行，可以通過(guò)一個(gè)交換機同時(shí)建立多個(gè)節點(diǎn)，但并不會(huì )影響每個(gè)節點(diǎn)之間的通信能力。ATM還容許在源節點(diǎn)和目標、節點(diǎn)建立多個(gè)虛擬鏈接，以保障足夠的帶寬和容錯能力。ATM采用了統計時(shí)分電路進(jìn)行復用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的帶寬可以達到25M、155M、622M甚至數Gb的傳輸能力。
三、局域網(wǎng)交換機的種類(lèi)和選擇
局域網(wǎng)交換機根據使用的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)可以分為：
·以大網(wǎng)交換機；
·令牌環(huán)交換機；
·FDDI交換機；
·ATM交換機；
·快速以太網(wǎng)交換機等。
如果按交換機應用領(lǐng)域來(lái)劃分，可分為：
·臺式交換機；
·工作組交換機；
·主干交換機；
·企業(yè)交換機；
·分段交換機；
·端口交換機；
·網(wǎng)絡(luò )交換機等。
局域網(wǎng)交換機是組成網(wǎng)絡(luò )系統的核心設備。對用戶(hù)而言，局域網(wǎng)交換機最主要的指標是端口的配置、數據交換能力、包交換速度等因素。因此，在選擇交換機時(shí)要注意以下事項：
（1）交換端口的數量；
（2）交換端口的類(lèi)型；
（3）系統的擴充能力；
（4）主干線(xiàn)連接手段；
（5）交換機總交換能力；
（6）是否需要路由選擇能力；
（7）是否需要熱切換能力；
（8）是否需要容錯能力；
（9）能否與現有設備兼容，順利銜接；
（10）網(wǎng)絡(luò )管理能力。
四、交換機應用中幾個(gè)值得注意的問(wèn)題
1．交換機網(wǎng)絡(luò )中的瓶頸問(wèn)題
交換機本身的處理速度可以達到很高，用戶(hù)往往迷信廠(chǎng)商宣傳的Gbps級的高速背板。其實(shí)這是一種誤解，連接入網(wǎng)的工作站或服務(wù)器使用的網(wǎng)絡(luò )是以大網(wǎng)，它遵循CSMA／CD介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)規則。在當前的客戶(hù)／服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò )中多臺工作站會(huì )同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器，因此非常容易形成服務(wù)器瓶頸。有的廠(chǎng)商已經(jīng)考慮到這一點(diǎn)，在交換機中設計了一個(gè)或多個(gè)高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一個(gè)或兩個(gè)100Mbps端口），方便用戶(hù)連接服務(wù)器或高速主干網(wǎng)。用戶(hù)也可以通過(guò)設計多臺服務(wù)器（進(jìn)行業(yè)務(wù)劃分）或追加多個(gè)網(wǎng)卡來(lái)消除瓶頸。交換機還可支持生成樹(shù)算法，方便用戶(hù)架構容錯的冗余連接。
2．網(wǎng)絡(luò )中的廣播幀
目前廣泛使用的網(wǎng)絡(luò )操作系統有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服務(wù)器是通過(guò)發(fā)送網(wǎng)絡(luò )廣播幀來(lái)向客戶(hù)機提供服務(wù)的。這類(lèi)局域網(wǎng)中廣播包的存在會(huì )大大降低交換機的效率，這時(shí)可以利用交換機的虛擬網(wǎng)功能（并非每種交換機都支持虛擬網(wǎng)）將廣播包限制在一定范圍內。
每臺文交換機的端口都支持一定數目的MAC地址，這樣交換機能夠“記憶”住該端口一組連接站點(diǎn)的情況，廠(chǎng)商提供的定位不同的交換機端口支持MAC數也不一樣，用戶(hù)使用時(shí)一定要注意交換機端口的連接端點(diǎn)數。如果超過(guò)廠(chǎng)商給定的MAC數，交換機接收到一個(gè)網(wǎng)絡(luò )幀時(shí)，只有其目的站的MAC地址不存在于該交換機端口的MAC地址表中，那么該幀會(huì )以廣播方式發(fā)向交換機的每個(gè)端口。
3．虛擬網(wǎng)的劃分
虛擬網(wǎng)是交換機的重要功能，通常虛擬網(wǎng)的實(shí)現形式有三種：
(1) 靜態(tài)端口分配
靜態(tài)虛擬網(wǎng)的劃分通常是網(wǎng)管人員使用網(wǎng)管軟件或直接設置交換機的端口，使其直接從屬某個(gè)虛擬網(wǎng)。這些端口一直保持這些從屬性，除非網(wǎng)管人員重新設置。這種方法雖然比較麻煩，但比較安全，容易配置和維護。
(2) 動(dòng)態(tài)虛擬網(wǎng)
支持動(dòng)態(tài)虛擬網(wǎng)的端口，可以借助智能管理軟件自動(dòng)確定它們的從屬。端口是通過(guò)借助網(wǎng)絡(luò )包的MAC地址、邏輯地址或協(xié)議類(lèi)型來(lái)確定虛擬網(wǎng)的從屬。當一網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)剛連接入網(wǎng)時(shí)，交換機端口還未分配，于是交換機通過(guò)讀取網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的MAC地址動(dòng)態(tài)地將該端口劃入某個(gè)虛擬網(wǎng)。這樣一旦網(wǎng)管人員配置好后，用戶(hù)的計算機可以靈活地改變交換機端口，而不會(huì )改變該用戶(hù)的虛擬網(wǎng)的從屬性，而且如果網(wǎng)絡(luò )中出現未定義的MAC地址，則可以向網(wǎng)管人員報警。
(3) 多虛擬網(wǎng)端口配置
該配置支持一用戶(hù)或一端口可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)多個(gè)虛擬網(wǎng)。這樣可以將一臺網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器配置成多個(gè)業(yè)務(wù)部門(mén)（每種業(yè)務(wù)設置成一個(gè)虛擬網(wǎng)）都可同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)，也可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)多個(gè)虛擬網(wǎng)的資源，還可讓多個(gè)虛擬網(wǎng)間的連接只需一個(gè)路由端口即可完成。但這樣會(huì )帶來(lái)安全上的隱患。虛擬網(wǎng)的業(yè)界規范正在制定當中，因而各個(gè)公司的產(chǎn)品還談不上互操作性。Cisco公司開(kāi)發(fā)了Inter－Switch Link（ISL）虛擬網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，該協(xié)議支持跨骨干網(wǎng)（ATM、FDDI、Fast、Ethernet）的虛擬網(wǎng)。但該協(xié)議被指責為缺乏安全性上的考慮。傳統的計算機網(wǎng)絡(luò )中使用了大量的共享式Hub，通過(guò)靈活接入計算機端口也可以獲得好的效果。
4. 高速局域網(wǎng)技術(shù)的應用
快速以太網(wǎng)技術(shù)雖然在某些方面與傳統以大網(wǎng)保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX對傳輸距離和級連都有了比較大的限制。通過(guò)100Mbps的交換機可以打破這些局限。同時(shí)也只有交換機端口才可以支持雙工高速傳輸。
目前也出現了CDDI／FDDI的交換技術(shù)，另外該CDDI／FDDI的端口價(jià)格也呈下降趨勢，同時(shí)在傳輸距離和安全性方面也有比較大的優(yōu)勢，因此它是大型網(wǎng)絡(luò )骨干的一種比較好的選擇。3COM的主要交換產(chǎn)品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交換產(chǎn)品有LattisSwitch2800，BAY tack workgroup、System3O00／5000（提供某些可選交換模塊）；Cisco的主要交換產(chǎn)品有Catalyst 1000／2000／3000／5000系列。三家公司的產(chǎn)品形態(tài)看來(lái)都有相似之處，產(chǎn)品的價(jià)格也比較接近，除了設計中要考慮網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的具體需要（強調端口的搭配合理）外，還需從整體上考慮，例如網(wǎng)管、網(wǎng)絡(luò )應用等。隨著(zhù)ATM技術(shù)的發(fā)展和成熟以及市場(chǎng)競爭的加劇，幀交換機的價(jià)格將會(huì )進(jìn)一步下跌，它將成為工作組網(wǎng)的重要解決方案。
局域網(wǎng)交換機如何選
在現代網(wǎng)絡(luò )設計中，通過(guò)使用以太交換機可顯著(zhù)地提高整個(gè)用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的應用性能，為此交換機也愈來(lái)愈受到更多網(wǎng)絡(luò ) 用戶(hù)的青睞。交換機設備除了在速度上給網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)帶來(lái)優(yōu)勢外，還可以比傳統的網(wǎng)絡(luò )共享設備提供更多的功能。隨著(zhù)交換機市 場(chǎng)競爭的愈趨激烈，交換設備的價(jià)格亦更加能為用戶(hù)所接受。在國際市場(chǎng)上，交換機已經(jīng)迅速代替集線(xiàn)器，成為用戶(hù)構造網(wǎng)絡(luò ) 時(shí)的首選。
10/100Mbps的交換機是目前國際市場(chǎng)上流行的網(wǎng)絡(luò )設備。它不僅能提高整體網(wǎng)絡(luò )速度，同時(shí)還能夠與原有 網(wǎng)絡(luò )上舊的10Mbps設備兼容，使舊的10Mbps以太網(wǎng)設備無(wú)縫集成到100Mbps快速以太網(wǎng)內。10/100 Mbps網(wǎng)卡的迅速普及，使快速以太網(wǎng)的技術(shù)應用到工作組中以至于桌面設備上。自適應的10/100Mbps交換機能 夠同時(shí)支持10Mbps或100Mbps的連接，這使得10/100Mbps的交換機成為中小型企業(yè)在需要支持混合新 舊技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )中一個(gè)理想的選擇。據國外統計，10/100Mbps交換機的銷(xiāo)量將由1998年的2100萬(wàn)端口增加到 今年的4700萬(wàn)端口。按端口數計算，會(huì )占到70%的以太網(wǎng)設備。
由于工作組和桌面設備對10/100Mbps交換設備需求的增加，這使得骨干網(wǎng)要能提供更高的速度。千兆以太 網(wǎng)技術(shù)的迅速成熟和市場(chǎng)化，使其成為企業(yè)骨干網(wǎng)的理想技術(shù)選擇。千兆以太網(wǎng)不僅能提供適于網(wǎng)絡(luò )不斷擴展的帶寬需要，同 時(shí)它也能平滑的和企業(yè)原有的以太網(wǎng)，快速以太網(wǎng)設備相結合。據專(zhuān)門(mén)的市場(chǎng)預測，千兆以太網(wǎng)的交換市場(chǎng)將由1998年的 22萬(wàn)端口增長(cháng)到今年的180萬(wàn)端口。大部分千兆以太網(wǎng)的設備將用來(lái)取代目前很多用戶(hù)干網(wǎng)中使用的FDDI網(wǎng)絡(luò )設備。 因此，用戶(hù)在選擇桌面及工作組交換機設備時(shí)考察該交換機是否可提供千兆位聯(lián)接選擇，該設備的背板交換速率、幀轉發(fā)速率 、緩存空間指標，將成為保護其網(wǎng)絡(luò )設備投資，使其網(wǎng)絡(luò )適于將來(lái)大數據量傳輸的重要因素。
今年以來(lái)，各網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品公司紛紛推出交換機產(chǎn)品，國內市場(chǎng)交換機的價(jià)格也越來(lái)越為用戶(hù)所接受。但是，眾多的品牌 和系列產(chǎn)品也給用戶(hù)帶來(lái)了一定的選擇困難。到底采用什么樣的設備既能提高網(wǎng)絡(luò )性能，又可以保護投資恐怕是困擾很多網(wǎng)絡(luò ) 管理人員的一個(gè)問(wèn)題。最近，我們對美國安奈特(AlliedTelesynInternational)公司新上市的 兩個(gè)系列交換機產(chǎn)品AT-8200XL和AT-8300系列進(jìn)行了試驗比較。最近安奈特中國公司將其在中國市場(chǎng)的產(chǎn)品 線(xiàn)由原來(lái)單純的廣域網(wǎng)產(chǎn)品擴展到今天廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及光纖變頻器等全線(xiàn)產(chǎn)品。AT-8200XL和AT-8300這兩 個(gè)系列交換機作為安奈特中國公司首先推向國內市場(chǎng)的局域網(wǎng)產(chǎn)品，其份量的確不輕。
AT-8200XL和AT-8300這兩個(gè)系列交換機均為10/100Mbps自適應，具有網(wǎng)管功能，并支持 多至兩個(gè)的可選千兆位上行鏈路模塊。兩個(gè)系列的唯一區別在于A(yíng)T-8300系列全部支持堆疊，可以堆疊多至8層。AT -8300系列在使用堆疊模塊AT-STACK8交換矩陣的情況下，每層能做到1.328Gbps的帶寬，捆綁后的能 力可以到4Gbps的連接。很簡(jiǎn)單的在一個(gè)IP設備上支持多達192個(gè)端口，對于網(wǎng)絡(luò )管理員來(lái)說(shuō)是輕松了很多。這對于 既要求高端口密度，又要求速度的網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是非常理想的選擇。而AT-8200XL系列則不支持堆疊，對于不 要求堆疊的用戶(hù)，這是非常經(jīng)濟的選擇。由于可靠性和距離的因素，光纖在局域網(wǎng)中作為骨干的運用越來(lái)越廣泛，傳統的光纖 產(chǎn)品一般使用ST或SC全雙工接口。但這兩種接口占用交換機面板面積比較大，使用時(shí)較麻煩（需要有一對）。隨著(zhù)新技術(shù) 的應用，市場(chǎng)上出現了新型的MT-RJ和VF-45光纖接口。這兩種接口比傳統的ST/SC接口小一半，可以在一個(gè)設 備上提高端口密度。我們看到，這次安奈特的兩個(gè)系列交換機中，已經(jīng)推出了業(yè)屆領(lǐng)先的新型的MT-RJ和VF-45光纖 接口的產(chǎn)品。這兩個(gè)系列交換機背板交換速率為16Gbps，幀轉發(fā)率能達到950萬(wàn)pps。
AT-8200XL和AT-8300系列以太網(wǎng)交換機為用戶(hù)提供最佳的性能和最豐富的功能。其端口緩存高于目 前市場(chǎng)上同類(lèi)交換機產(chǎn)品所支持的指標，從而可解決目前某些網(wǎng)絡(luò )在數據流量增大時(shí)嚴重丟幀的問(wèn)題。由于采用最先進(jìn)的硬件 平臺和高度集成的ASIC技術(shù)，AT-8200XL和AT-8300系列能達到全線(xiàn)速數據包交換——200Mbps帶 寬和全雙工模式。這兩個(gè)系列每款產(chǎn)品均有兩個(gè)擴展插槽。擴展槽能使用千兆位級連模塊，100兆光纖模塊，10/100 兆銅纜模塊等，用戶(hù)可以靈活任意組合使用這些模塊。千兆位模塊包括LX和SX版本。２端口的100FX光纖模塊不僅有 傳統的SC全雙工接口，還有新的MT-RJ和VF-45光纖接口。
此外，在這兩個(gè)系列產(chǎn)品種，16端口型號除了銅纜或光纖的版本外還包括有兩個(gè)混合介質(zhì)版本。同時(shí)也有48v電 壓版本。AT-8288XL則包括8個(gè)100TX端口，8個(gè)100FX端口（SC/MT-RJ）。AT-D8224X L是48v電壓版本，主要客戶(hù)面向電信運營(yíng)商。（電信運營(yíng)商要求在斷電后，后備電源盡可能支持較長(cháng)時(shí)間。）可以說(shuō)，安奈特公司的這兩個(gè)系列產(chǎn)品可運用的領(lǐng)域還是非常廣的。
以太網(wǎng)交換機的參數剖析
交換機（Switch）性能的好壞將直接影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò )，因此了解一下交換機參數不僅是必要的，更有助于您更好地作出符合實(shí)際需要的選擇。目前，ATM交換機的價(jià)格居高不下，并且主要應用在大型網(wǎng)絡(luò )的骨干網(wǎng)或者廣域網(wǎng)中，所以，我們將討論的重點(diǎn)集中在以太網(wǎng)交換機的參數剖析。
背板帶寬與端口速率的選擇
交換機的端口速率已經(jīng)從10M、100M提高到現在的1000M，已經(jīng)有人提出了兆兆位交換機的概念。從目前網(wǎng)絡(luò )應用的熱點(diǎn)來(lái)看，10兆交換機已經(jīng)淡出市場(chǎng)。另外，由于10/100兆自適應網(wǎng)卡的價(jià)格大幅降低，使用戶(hù)能夠在桌面上享受到快速以太網(wǎng)技術(shù)，進(jìn)而越來(lái)越多的用戶(hù)在主干上將使用千兆以太網(wǎng)交換技術(shù)。1000M交換機一般應用在大型網(wǎng)絡(luò )的骨干網(wǎng)中，與ATM一樣，為用戶(hù)提供高速的主干帶寬。100M交換機將在中小型網(wǎng)絡(luò )的主干中發(fā)揮作用，或者在大型網(wǎng)絡(luò )中扮演二級交換機的角色。
對于100M交換機來(lái)說(shuō)，還有一種常見(jiàn)的參數是速率的自動(dòng)適配，即交換機的端口速率可以與網(wǎng)卡匹配，決定是以10M速率還是以100M速率連接。
雖然端口速率很重要，但是，影響交換速度的因素除了端口每秒吞吐多少數據包的能力外，還有：（1）背板帶寬：當然是越寬越好，它將為您的交換機在高負荷下提供高速交換；（2）包轉發(fā)率：即交換機每秒轉發(fā)數據包的數量。
交換方式
我們知道，交換機將每一個(gè)端口都掛在一條帶寬很高的背板總線(xiàn)（Core Bus）上，背板總線(xiàn)與交換引擎（Switch Engining）相連，由端口進(jìn)來(lái)的封裝數據包經(jīng)背板總線(xiàn)進(jìn)入交換引擎。交換機通過(guò)三種方式進(jìn)行數據包的交換：
Cut through：封裝數據包進(jìn)入交換引擎后，在規定時(shí)間內丟到背板總線(xiàn)上，再送到目的端口，這種交換方式交換速度快，但容易出現丟包現象；
Store ＆ Forward：封裝數據包進(jìn)入交換引擎后被存在一個(gè)緩沖區，由交換引擎轉發(fā)到背板總線(xiàn)上，這種交換方式克服了丟包現象，但降低了交換速度；
Fragment Free：介于上述兩者之間的一種解決方案。
當然，不是所有的交換機都支持上述三種交換方式，有些交換機只支持前面兩種交換方式，并不支持Fragment Free。
模塊化還是固定配置？
目前，市場(chǎng)上的交換機從設計理念上講只有兩種：一種是機箱式交換機（也稱(chēng)為模塊化交換機），另一種是獨立式固定配置交換機。
機箱式交換機最大的特色就是具有很強的可擴展性，它能提供一系列擴展模塊，諸如千兆以太網(wǎng)模塊、FDDI模塊、ATM模塊、快速以太網(wǎng)模塊、令牌環(huán)模塊等等，所以能夠將具有不同協(xié)議、不同拓撲結構的網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)。它最大的缺點(diǎn)就是價(jià)格昂貴。機箱式交換機一般作為骨干交換機來(lái)使用。
固定配置交換機，一般具有固定端口的配置，比如Cisco的Catalyst 1900/ 2900交換機，3Com的SuperStack Ⅱ系列，Bay的BayStack 350/ 450交換機等。固定配置交換機的可擴充性顯然不如機箱式交換機，但是成本卻要低得多。
所以，在選擇交換機時(shí)應按照需要和經(jīng)費來(lái)綜合考慮是到底購買(mǎi)機箱式還是固定配置的交換機。一般來(lái)說(shuō)，大型網(wǎng)絡(luò )的中心交換機應考慮其擴充性和冗余性，適合采用機箱式交換機；而二級交換機或者中小型網(wǎng)絡(luò )的主干則可采用簡(jiǎn)單明了的獨立式交換機。
專(zhuān)用芯片與通用芯片
一臺交換機實(shí)際上就是一臺計算機，因此也有自己的處理器（CPU）。在100M/1000M交換機中，處理器的任務(wù)十分繁重。有些交換機的生產(chǎn)廠(chǎng)商，采用通用的CPU芯片，由于通用CPU芯片不是專(zhuān)為交換機設計的，所以工作效率比較低，如果多個(gè)端口同時(shí)工作，則會(huì )引起丟包、堵塞等狀況發(fā)生。
大多數交換機生產(chǎn)廠(chǎng)商，采用自己專(zhuān)門(mén)設計的ASIC芯片。這種芯片由于是針對交換機而設計的，效率比較高。所以，在選用交換機時(shí)，要特別注意交換機是否采用了ASIC專(zhuān)用芯片。
您需要哪一種VLAN？
為了減少碰撞和廣播風(fēng)暴、增強安全性，用戶(hù)通常要求交換機具有劃分VLAN功能，也就是說(shuō)，在交換機上實(shí)現劃分子網(wǎng)。VLAN是一組可以互換單一播送數據包的交換機上的端口。當一個(gè)數據包從一個(gè)屬于某VLAN的端口進(jìn)行廣播時(shí)，交換機收到數據包，然后將它拷貝到這一VLAN所包括的所有端口上。
一般來(lái)說(shuō)，不同VLAN之間是不能互相通信的，但是有些交換機支持一個(gè)端口既可以屬于這個(gè)VLAN，又可以屬于另外一個(gè)VLAN。
一些交換機依賴(lài)于附加的用于交換機之間進(jìn)行VLAN信息通信的協(xié)議，允許一個(gè)VLAN跨越到多臺交換機的端口上。
VLAN的劃分方式通常有如下幾種：最早的VLAN劃分是基于端口（Port Based ）的，即通過(guò)端口來(lái)劃分VLAN；現在的交換機還支持通過(guò)MAC地址（MAC Based ）和IP地址（Protocol Based ）來(lái)劃分VLAN；一些較新的交換機，還可以通過(guò)策略服務(wù)(Policy Servie)來(lái)管理VLAN，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了VLAN的劃分和管理。
大部分交換機VLAN都遵循IEEE 802.1Q標準，有些交換機則遵循CGMP （Cisco Group Management Protocol）專(zhuān)有標準。
第三層交換還是第四層交換?
用戶(hù)在第二層交換機上劃分子網(wǎng)（VLAN），其子網(wǎng)之間的通信有賴(lài)于路由器的溝通，這就是傳統網(wǎng)絡(luò )的做法。路由器的低效率和大時(shí)延使之成為網(wǎng)絡(luò )流量的瓶頸。于是一種同時(shí)具有第二層交換機和第三層路由器功能，并且其時(shí)延大大小于傳統路由器的全新設備應運而生了。這就是第三層交換機。第三層交換機適用在有多個(gè)子網(wǎng)而不同的子網(wǎng)之間需要互通的場(chǎng)合，例如大型企業(yè)網(wǎng)或者校園網(wǎng)的骨干交換機。
值得一提的是，第三層交換的實(shí)現技術(shù)目前還沒(méi)有公認的標準，不同的廠(chǎng)商有不同的作法，例如：ATM論壇的MPOA、3Com的Fast IP、Cisco的Tag Switch、Ascend的IP Navigator等，當然，還有極具發(fā)展潛力的MPLS。
有些第三層交換機具有通過(guò)辨別第四層協(xié)議端口的能力，有人就將其稱(chēng)為第四層交換機。從根本上來(lái)說(shuō)，第四層交換實(shí)際上就是一種第三層交換，不過(guò)是有一些增值的軟件。第四層交換實(shí)際上不在傳輸層上工作，它還是在第三層上進(jìn)行交換操作，只不過(guò)是對第三層交換更加敏感而已。
交換機之間的連接
需要交換機之間互相連接嗎？有人認為用一根交叉的雙絞線(xiàn)（1、2和3、6對調）將它們連接起來(lái)就萬(wàn)事大吉了，其實(shí)不然，交換機之間的連接還要考慮冗余和因此引起的帶寬瓶頸問(wèn)題。
冗余連接突破瓶頸
我們知道，在以太網(wǎng)環(huán)境下是不允許出現環(huán)路的，生成樹(shù)（Spanning Tree）則可以在交換機之間實(shí)現冗余連接又避免出現環(huán)路。當然，這要求交換機支持Spanning Tree。
不過(guò)，Spanning Tree冗余連接的工作方式是Stand By，也就是說(shuō)，除了一條鏈路工作外，其余鏈路實(shí)際上是處于待機（Stand By）狀態(tài)，這顯然影響傳輸的效率。一些最新的技術(shù)，例如FEC（Fast Ethernet Channel）、ALB（Advanced Load Balancing）和Port Trunking 技術(shù)，則可以允許每條冗余連接鏈路實(shí)現負載分擔。其中FEC和ALB技術(shù)是用來(lái)實(shí)現交換機與服務(wù)器之間的連接（Server to Switch），而Port Trunking技術(shù)則是實(shí)現交換機之間的連接（Switch to Switch）。通過(guò)Port Trunking的冗余連接，交換機之間可以實(shí)現幾倍于線(xiàn)速帶寬的連接。
堆疊
提供堆疊接口的交換機之間可以通過(guò)專(zhuān)用的堆疊線(xiàn)連接起來(lái)。通常，堆疊的帶寬是交換機端口速率的幾十倍，例如，一臺100M交換機，堆疊后兩臺交換機之間的帶寬可以達到幾百兆甚至上千兆。多臺交換機的堆疊是靠一個(gè)提供背板總線(xiàn)帶寬的多口堆疊母模塊與單口的堆疊子模塊相聯(lián)實(shí)現的，并插入不同的交換機實(shí)現交換機的堆疊。 上聯(lián) 交換機可以通過(guò)上聯(lián)端口實(shí)現與骨干交換機的連接。例如，一臺具有24個(gè)10M和1個(gè)100M端口的交換機，就可以通過(guò)100M端口與100M主干交換機實(shí)現100M速率的連接。
交換機工作原理信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng),文件與資源并不在本站的服務(wù)器上，本站并不保證資源的真實(shí)性。 但將盡最大努力過(guò)濾政治和色情內容，謝謝您的支持！
