交換機如何工作

交換機如何工作

交換技術是一個具有簡化、低價、高性能和高端口密集特點的交換產品，體現了橋接技術的復雜交換技術在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器不同的是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。
交換技術允許共享型呵專用性大的局域網段進行帶寬調整，以減輕局域網之間信息流通出現的瓶頸問題。現在已經有以太網、快速以太網、FDDI和ATM技術個交換產品。
三種交換技術
端口交換
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。以太主模塊插入后通常被分配到某個背板的網段上，端口交換用于將以太模塊的端口在背板凳多個網段之間進行分配、平衡。根據支持的程度，端口進行還可以細分為：
*模塊交換：將整個模塊進行網段遷移
*端口組交換：通常模塊上的端口被劃分為若干組，每組端口允許進行網段遷移。
*端口級交換：支持每個端口在不同網段之間進行遷移。這種交換技術是基于OSI第一層上完成的，具有靈活性和負載平衡的能力等優點.如果配置得當,那么還可以在一定程度進行容錯,但沒有改變共享傳輸介質的特點,因而不能稱之為真正的交換.
幀交換
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,提供并行傳送的機制,以減小沖突域,獲得高的帶寬.一般來說每個公司的產品德實現技術均回游差異,但對網絡幀的處理方式有一下幾種:
*真通交換:提供線速處理能力,交換機只讀出網絡幀的前14個字節,便將網絡幀轉送到相應得斷口上.
*貯存轉發:通過對網絡幀的讀取進行驗錯和控制.
前一種方法的交換速度非常快,但缺乏對網絡幀進行更高級的控制,缺乏智能性和安全性,同時也無法支持具有不同速率的端口的交換.因此,各廠商把后一種技術作為重點.

信元交換
ATM技術代表了網絡和通信中眾多難題的一劑良藥.ATM采用固定長度53個字節的信元交換.由于長度固定,因而便于用硬件實現.ATM采用專用的非差別連接,并行運行,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采用了統計時分電路進行復用,因而能大大提高通道德利用率.ATM的帶寬可以達到25M、155M、622M甚至數GB的轉送能力。

局域網交換機的種類及選擇

局域網交換機根據使用的網絡技術可以分為：
*以太網交換機
*令牌環交換機
*FDDI交換機
*ATM交換機
*快速以太網交換機交換機

如果按交換機應用領域來劃分，可分為：
*臺式交換機
*工作組交換機
*主干交換機
*企業級交換機
*分段交換機
*端口交換機
*網絡交換機

局域網計算機是組成網絡系統的核心設備。對用戶而言，局域網交換機最主要的指標是端口的配置、數據、數據交換能力、包交換速度等因素。因此，在選擇交換機時要注意一下事項“
1.交換端口的數量
2.交換端口的型號
3.系統的擴充能力
4.主干線的連接手段
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.網絡管理能力

可堆疊交換機具有迅速部署、良好的價值、可伸縮性以及易于管理等優點，目前得到了廣泛的應用，特別是在電子商務應用中尤為流行。但是，完全根據每個用戶端口的價格來評估一臺可堆疊交換機并不能反映所有情況。事實上，如果廠商根據不符合實際條件的配置來計算每端口價格或做出其它斷言的話，只根據價格因素來判斷一種產品可能會誤導用戶。
更全面評估可堆疊交換機的途徑是增加對可伸縮性和可管理性能的評估。在談到可伸縮性時，許多廠商列舉了用戶端口的數量來支持他們對高可靠性的保證，這是不夠的，還要考慮這種配置有沒有上行鏈路，還需確定交換機出現阻塞或飽和的位置。這里有三點需要考慮：

內部可伸縮性：堆疊設備之間的互聯將可伸縮性限制到什么程度？

帶寬擴展：有多少端口可以在交換機過載前從10Mbps以太網升級到100Mbps以太網端口？

外部可伸縮性：交換機上行鏈路將向網絡其它部分傳送的數據流限制到什么程度？

以具有24個用戶端口的交換機為例。在這里我們有意使用“用戶端口”這個詞，因為在實際配置中，一定數量的端口已經被用于服務器或內部和外部連接。如果這24個端口都具有10Mbps的吞吐量，并且如果可堆疊設備與一個千兆以太網上行鏈路連接在一起，那么將8個端口升級到100Mbps 以太網將會使上行鏈路飽和。

計算過程如下：8個100Mbps端口等于800Mbps 吞吐量，而余下的16個10Mbps端口等于160Mbps吞吐量。總計960Mbps 的吞吐量意味著在不阻塞1Gbps上行鏈路的情況下，無法實施進一步的快速以太網升級。

此外，許多第3層可堆疊交換機不支持差別服務、服務類型或多協議標記交換，因而這類可堆疊交換機需要外部路由器或額外的第3層交換機來獲得所需要的管理特性。

可管理性

許多研究證明，涉及到運行和管理的費用在產品的生命期中耗費的資金比產品的最初購買費用要更多。因此，可管理性成為了評估總體價值的另一項關鍵因素。

可堆疊交換機固有的優勢在于管理單一邏輯實體比管理多臺必須獨立配置和監控的設備更容易。但是，這里仍有其它一些需要研究的因素，包括用于優先數據流的服務質量（QoS）、執行策略的能力、管理VLAN傳輸流的能力以及易于管理和操作性。

QoS特性集中在保存所需帶寬和轉發傳輸流來支持不同服務水平的需要。一般可堆疊交換機都支持描述優先級和VLAN的IEEE 802.1p及802.1Q標準。但是當涉及到對資源保留協議（用于為特定數據流保留規定帶寬的通用機制）的支持時結果卻不盡相同，而資源保留對于在建立連接時保證有足夠的帶寬可供使用是不可或缺的。

對策略的支持

策略是指控制交換機行為的規則，網絡管理員利用策略為應用流分配帶寬、優先級以及控制網絡訪問，其重點是滿足服務水平協議所需的帶寬管理策略及向交換機發布策略的方式。由于一次配置一臺交換機需要耗費大量人力，并有可能會出現輸入錯誤，因此策略必須發布到交換機組。在需要新策略時，大量的交換機應能夠被迅速修改，因此，需檢查可堆疊交換機是否支持目錄使能網絡和輕目錄訪問協議，以及通用開放策略服務（一種有望實施的特性更豐富的協議）。

用戶可以使用VLAN跨多臺交換機或堆疊設備來管理傳輸流。目前的產品都支持802.1Q標記定義的VLAN，許多產品還支持基于交換機端口、媒體訪問控制地址、第3層協議或策略的其它VLAN 。

交換是當前網絡技術發展的方向。路由技術是交換網絡的重要組成部分。交換網絡中路由技術選用得正確與否，將直接影響到網絡的整體性能的好壞。因此路由技術越來越受到生產廠家與網絡設計人員的重視。