交換機(jī)如何工作

交換機(jī)如何工作

交換技術(shù)是一個具有簡化、低價、高性能和高端口密集特點的交換產(chǎn)品，體現(xiàn)了橋接技術(shù)的復(fù)雜交換技術(shù)在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器不同的是交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)延遲很小，操作接近單局域網(wǎng)性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通橋接互聯(lián)網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能。
交換技術(shù)允許共享型呵專用性大的局域網(wǎng)段進(jìn)行帶寬調(diào)整，以減輕局域網(wǎng)之間信息流通出現(xiàn)的瓶頸問題。現(xiàn)在已經(jīng)有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術(shù)個交換產(chǎn)品。
三種交換技術(shù)
端口交換
端口交換技術(shù)最早出現(xiàn)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(wǎng)段，不用網(wǎng)橋或路由器連接，網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)段上，端口交換用于將以太模塊的端口在背板凳多個網(wǎng)段之間進(jìn)行分配、平衡。根據(jù)支持的程度，端口進(jìn)行還可以細(xì)分為：
*模塊交換：將整個模塊進(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(fù)載平衡的能力等優(yōu)點.如果配置得當(dāng),那么還可以在一定程度進(jìn)行容錯,但沒有改變共享傳輸介質(zhì)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(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)交換技術(shù),它通過對傳統(tǒng)傳輸媒介進(jìn)行微分段,提供并行傳送的機(jī)制,以減小沖突域,獲得高的帶寬.一般來說每個公司的產(chǎn)品德實現(xiàn)技術(shù)均回游差異,但對網(wǎng)絡(luò)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(jī)只讀出網(wǎng)絡(luò)幀的前14個字節(jié),便將網(wǎng)絡(luò)幀轉(zhuǎn)送到相應(yīng)得斷口上.
*貯存轉(zhuǎn)發(fā):通過對網(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常快,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(shù)作為重點.

信元交換
ATM技術(shù)代表了網(wǎng)絡(luò)和通信中眾多難題的一劑良藥.ATM采用固定長度53個字節(jié)的信元交換.由于長度固定,因而便于用硬件實現(xiàn).ATM采用專用的非差別連接,并行運行,可以通過一個交換機(jī)同時建立多個節(jié)點,但不會影響每個節(jié)點之間的通信能力.ATM還容許在源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點之間的通信能力.ATM采用了統(tǒng)計時分電路進(jìn)行復(fù)用,因而能大大提高通道德利用率.ATM的帶寬可以達(dá)到25M、155M、622M甚至數(shù)GB的轉(zhuǎn)送能力。

局域網(wǎng)交換機(jī)的種類及選擇

局域網(wǎng)交換機(jī)根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以分為：
*以太網(wǎng)交換機(jī)
*令牌環(huán)交換機(jī)
*FDDI交換機(jī)
*ATM交換機(jī)
*快速以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)

如果按交換機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域來劃分，可分為：
*臺式交換機(jī)
*工作組交換機(jī)
*主干交換機(jī)
*企業(yè)級交換機(jī)
*分段交換機(jī)
*端口交換機(jī)
*網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

局域網(wǎng)計算機(jī)是組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心設(shè)備。對用戶而言，局域網(wǎng)交換機(jī)最主要的指標(biāo)是端口的配置、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)交換能力、包交換速度等因素。因此，在選擇交換機(jī)時要注意一下事項“
1.交換端口的數(shù)量
2.交換端口的型號
3.系統(tǒng)的擴(kuò)充能力
4.主干線的連接手段
5.交換機(jī)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(xiàn)有設(shè)備兼容,順利銜接
10.網(wǎng)絡(luò)管理能力

可堆疊交換機(jī)具有迅速部署、良好的價值、可伸縮性以及易于管理等優(yōu)點，目前得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在電子商務(wù)應(yīng)用中尤為流行。但是，完全根據(jù)每個用戶端口的價格來評估一臺可堆疊交換機(jī)并不能反映所有情況。事實上，如果廠商根據(jù)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(jù)價格因素來判斷一種產(chǎn)品可能會誤導(dǎo)用戶。
更全面評估可堆疊交換機(jī)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(shù)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(jī)出現(xiàn)阻塞或飽和的位置。這里有三點需要考慮：

內(nèi)部可伸縮性：堆疊設(shè)備之間的互聯(lián)將可伸縮性限制到什么程度？

帶寬擴(kuò)展：有多少端口可以在交換機(jī)過載前從10Mbps以太網(wǎng)升級到100Mbps以太網(wǎng)端口？

外部可伸縮性：交換機(jī)上行鏈路將向網(wǎng)絡(luò)其它部分傳送的數(shù)據(jù)流限制到什么程度？

以具有24個用戶端口的交換機(jī)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(shù)量的端口已經(jīng)被用于服務(wù)器或內(nèi)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(shè)備與一個千兆以太網(wǎng)上行鏈路連接在一起，那么將8個端口升級到100Mbps 以太網(wǎng)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(jìn)一步的快速以太網(wǎng)升級。

此外，許多第3層可堆疊交換機(jī)不支持差別服務(wù)、服務(wù)類型或多協(xié)議標(biāo)記交換，因而這類可堆疊交換機(jī)需要外部路由器或額外的第3層交換機(jī)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(chǎn)品的生命期中耗費的資金比產(chǎn)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(guān)鍵因素。

可堆疊交換機(jī)固有的優(yōu)勢在于管理單一邏輯實體比管理多臺必須獨立配置和監(jiān)控的設(shè)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(yōu)先數(shù)據(jù)流的服務(wù)質(zhì)量（QoS）、執(zhí)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(zhuǎn)發(fā)傳輸流來支持不同服務(wù)水平的需要。一般可堆疊交換機(jī)都支持描述優(yōu)先級和VLAN的IEEE 802.1p及802.1Q標(biāo)準(zhǔn)。但是當(dāng)涉及到對資源保留協(xié)議（用于為特定數(shù)據(jù)流保留規(guī)定帶寬的通用機(jī)制）的支持時結(jié)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(jī)行為的規(guī)則，網(wǎng)絡(luò)管理員利用策略為應(yīng)用流分配帶寬、優(yōu)先級以及控制網(wǎng)絡(luò)訪問，其重點是滿足服務(wù)水平協(xié)議所需的帶寬管理策略及向交換機(jī)發(fā)布策略的方式。由于一次配置一臺交換機(jī)需要耗費大量人力，并有可能會出現(xiàn)輸入錯誤，因此策略必須發(fā)布到交換機(jī)組。在需要新策略時，大量的交換機(jī)應(yīng)能夠被迅速修改，因此，需檢查可堆疊交換機(jī)是否支持目錄使能網(wǎng)絡(luò)和輕目錄訪問協(xié)議，以及通用開放策略服務(wù)（一種有望實施的特性更豐富的協(xié)議）。

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

交換是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的方向。路由技術(shù)是交換網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。交換網(wǎng)絡(luò)中路由技術(shù)選用得正確與否，將直接影響到網(wǎng)絡(luò)的整體性能的好壞。因此路由技術(shù)越來越受到生產(chǎn)廠家與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員的重視。