網絡交換機

網絡交換機，是一個擴大網絡的器材，能為子網絡中提供更多的連接端口，以便連接更多的計算機。隨着通信業的發展以及國民經濟信息化的推進，網絡交換機市場呈穩步上升態勢。它具有性能價格比高、高度靈活、相對簡單、易於實現等特點。所以，以太網技術已成為當今最重要的一種局域網組網技術，網絡交換機也就成為了最普及的交換機。

[]

目錄

分類

從廣義上來看，交換機分為兩種：廣域網交換機和局域網交換機。廣域網交換機主要應用於電信領域，提供通信基礎平台。而局域網交換機則應用於局域網絡，用於連接終端設備，如PC機及網絡打印機等。 按照現在複雜的網絡構成方式，網絡交換機被劃分為接入層交換機、匯聚層交換機和核心層交換機。其中，核心層交換機全部採用機箱式模塊化設計，已經基本上都設計了與之相配備的1000Base-T模塊。接入層支持1000Base-T的以太網交換機基本上是固定端口式交換機，以10/100M端口為主，並且以固定端口或擴展槽方式提供1000Base-T的上聯端口。匯聚層1000Base-T交換機同時存在機箱式和固定端口式兩種設計，可以提供多個1000Base-T端口，一般也可以提供1000Base-X等其他形式的端口。接入層和匯聚層交換機共同構成完整的中小型局域網解決方案。 從傳輸介質和傳輸速度上看，局域網交換機可以分為以太網交換機、快速以太網交換機、千兆以太網交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環交換機等多種，這些交換機分別適用於以太網、快速以太網、FDDI、ATM和令牌環網等環境。 從規模應用上又有企業級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。各廠商劃分的尺度並不完全一致，一般來講，企業級交換機都是機架式，部門級交換機可以是機架式，也可以是固定配置式，而工作組級交換機則一般為固定配置式，功能較為簡單。另一方面，從應用的規模來看，作為骨幹交換機時，支持500個信息點以上大型企業應用的交換機為企業級交換機，支持300個信息點以下中型企業的交換機為部門級交換機，而支持100個信息點以內的交換機為工作組級交換機。 根據架構特點，人們還將局域網交換機分為機架式、帶擴展槽固定配置式、不帶擴展槽固定配置式三種產品。機架式交換機是一種插槽式的交換機，這種交換機擴展性較好，可支持不同的網絡類型，如以太網、快速以太網、千兆以太網、ATM、令牌環及FDDI等，但價格較貴。不少高端交換機都採用機架式結構。帶擴展槽固定配置式交換機是一種有固定端口並帶少量擴展槽的交換機，這種交換機在支持固定端口類型網絡的基礎上，還可以通過擴展其他網絡類型模塊來支持其他類型網絡，這類交換機的價格居中。不帶擴展槽固定配置式交換機僅支持一種類型的網絡（一般是以太網），可應用於小型企業或辦公室環境下的局域網，價格最便宜，應用也最廣泛。 按照OSI的七層網絡模型，交換機又可以分為第二層交換機、第三層交換機、第四層交換機等，一直到第七層交換機。基於MAC地址工作的第二層交換機最為普遍，用於網絡接入層和匯聚層。基於IP地址和協議進行交換的第三層交換機普遍應用於網絡的核心層，也少量應用於匯聚層。部分第三層交換機也同時具有第四層交換功能，可以根據數據幀的協議端口信息進行目標端口判斷。第四層以上的交換機稱之為內容型交換機，主要用於互聯網數據中心。 按照交換機的可管理性，又可把交換機分為可管理型交換機和不可管理型交換機，它們的區別在於對SNMP、RMON等網管協議的支持。可管理型交換機便於網絡監控、流量分析，但成本也相對較高。目前，市面上生產可管理性交換機的廠商有華為，思科，飛魚星等主要網絡設備供應商。而有大中型網絡在匯聚層應該選擇可管理型交換機，在接入層視應用需要而定，核心層交換機則全部是可管理型交換機。 按照交換機是否可堆疊，交換機又可分為可堆疊型交換機和不可堆疊型交換機兩種。設計堆疊技術的一個主要目的是為了增加端口密度。 按照最廣泛的普通分類方法，局域網交換機可以分為桌面型交換機（Desktop Switch）、工作組型交換機（Workgroup Switch）和校園網交換機（Campus Switch）三類。桌面型交換機是最常見的一種交換機，使用最廣泛，尤其是在一般辦公室、小型機房和業務受理較為集中的業務部門、多媒體製作中心、網站管理中心等部門。在傳輸速度上，現代桌面型交換機大都提供多個具有10/100M自適應能力的端口。工作組型交換機常用來作為擴充設備，在桌面型交換機不能滿足需求時，大多直接考慮工作組型交換機。雖然工作組型交換機只有較少的端口數量，但卻支持較多的MAC地址，並具有良好的擴充能力，端口的傳輸速度基本上為100M。校園網交換機的應用相對較少，僅應用於大型網絡，且一般作為網絡的骨幹交換機，並具有快速數據交換能力和全雙工能力，可提供容錯等智能特性，還支持擴充選項及第三層交換中的虛擬局域網(VLAN)等多種功能。 根據交換技術的不同，有人又把交換機分為端口交換機、幀交換機和信元交換機三種。與橋接器不同的是，端口交換機轉發延遲很小，操作接近單局域網性能，遠遠超過了普通橋接互聯網之間的轉發性能。端口交換技術最早出現在插槽式的集線器中，這類集線器的背板通常劃分有多條以太網段，不用網橋或路由器連接，網絡之間是互不相通的。以太主模塊插入後通常被分配到某個背板的網段上。端口交換用於將以太模塊的端口在背板多個網段之間進行分配、平衡。幀交換是目前應用最廣泛的局域網交換技術，它通過對傳統傳輸媒介進行微分段，提供並行傳送的機制，以減小衝突域、獲得高的帶寬。ATM技術代表了網絡和通信中眾多難題的一劑「良藥」。ATM採用固定長度為53個字節的信元交換。由於長度固定，因而便於用硬件實現。ATM採用專用的非差別連接，並行運行，可以通過一個交換機同時建立多個節點，但不會影響每個節點之間的通信能力。ATM還容許在源節點和目標節點之間的通信能力。ATM採用統計時分電路進行復用，因而能大大提高通道利用率。ATM的帶寬可以達到25M、155M、622M甚至數G比特傳送能力。 事實上，從應用的角度劃分，交換機又可分為電話交換機（PBX）和數據交換機（Switch）。當然，目前非常時髦的在數據上的語音傳輸VoIP又有人稱之為「軟交換機」。 遵照交流機措置幀時分歧的操作模式，首要可分為兩類： 存儲轉發：交流機在轉發之前必需領受整個幀，並進行錯誤校檢，如無錯誤再將這一幀發往目的地址。幀經由過程交流機的轉發時延隨幀長度的分歧而轉變。 縱貫式：交流機只要搜檢到幀頭中所包含的目的地址就當即轉發該幀，而無需期待幀全數的被領受，也一直行錯誤校驗。因為以太網幀頭的長度老是固定的，是以幀經由過程交流機的轉發時延也連結不變。

功能

交換機的主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。目前交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN（虛擬局域網）的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火牆的功能。 交換機除了能夠連接同種類型的網絡之外，還可以在不同類型的網絡（如以太網和快速以太網）之間起到互連作用。如今許多交換機都能夠提供支持快速以太網或FDDI等的高速連接端口，用於連接網絡中的其它交換機或者為帶寬占用量大的關鍵服務器提供附加帶寬。 一般來說，交換機的每個端口都用來連接一個獨立的網段，但是有時為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網絡計算機直接連接到交換機的端口上。這樣，網絡的關鍵服務器和重要用戶就擁有更快的接入速度，支持更大的信息流量。 學習功能：以太網交換機了解每一端口相連設備的MAC地址，並將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。 轉發過濾：當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉發到連接目的節點的端口而不是所有端口（如該數據幀為廣播/組播幀則轉發至所有端口）。 消除迴路：當交換機包括一個冗餘迴路時，以太網交換機通過生成樹協議避免迴路的產生，同時允許存在後備路徑。 進修：以太網交流機體味每一端口相連設備的MAC地址，並將地址同響應的端口映射起來存放在交流機緩存中的MAC地址表中。 轉發/過濾：當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉發到毗連目的節點的端口而不是所有端口（如該數據幀為廣播/組播幀則轉發至所有端口）。 原理 播報 1.交換機根據收到數據幀中的源MAC地址建立該地址同交流機端口的映射，並將其寫入MAC地址表中。 2.交換機將數據幀中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表進行比較，以決定由哪個端口進行轉發。 3.如數據幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，則向所有端口轉發。這一過程稱為泛洪（flood）。 4.廣播幀和組播幀向所有的端口轉發。