交換機(jī)如何工作

交換機(jī)如何工作

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(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(guò)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?，F(xiàn)在已經(jīng)有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術(shù)個(gè)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(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凳多個(gè)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(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(jí)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(fù)載平衡的能力等優(yōu)點(diǎn).如果配置得當(dāng),那么還可以在一定程度進(jìn)行容錯(cuò),但沒有改變共享傳輸介質(zhì)的特點(diǎn),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(guò)對(duì)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(lái)說(shuō)每個(gè)公司的產(chǎn)品德實(shí)現(xiàn)技術(shù)均回游差異,但對(duì)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(gè)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(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)幀的讀取進(jìn)行驗(yàn)錯(cuò)和控制.
前一種方法的交換速度非?？?但缺乏對(duì)網(wǎng)絡(luò)幀進(jìn)行更高級(jí)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,各廠商把后一種技術(shù)作為重點(diǎn).

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(zhǎng)度53個(gè)字節(jié)的信元交換.由于長(zhǎng)度固定,因而便于用硬件實(shí)現(xiàn).ATM采用專用的非差別連接,并行運(yùn)行,可以通過(guò)一個(gè)交換機(jī)同時(shí)建立多個(gè)節(jié)點(diǎn),但不會(huì)影響每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信能力.ATM還容許在源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的通信能力.ATM采用了統(tǒng)計(jì)時(shí)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(lái)劃分，可分為：
*臺(tái)式交換機(jī)
*工作組交換機(jī)
*主干交換機(jī)
*企業(yè)級(jí)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(jì)算機(jī)是組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心設(shè)備。對(duì)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(shí)要注意一下事項(xiàng)“
1.交換端口的數(shù)量
2.交換端口的型號(hào)
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(cuò)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(jià)值、可伸縮性以及易于管理等優(yōu)點(diǎn)，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(gè)用戶端口的價(jià)格來(lái)評(píng)估一臺(tái)可堆疊交換機(jī)并不能反映所有情況。事實(shí)上，如果廠商根據(jù)不符合實(shí)際條件的配置來(lái)計(jì)算每端口價(jià)格或做出其它斷言的話，只根據(jù)價(jià)格因素來(lái)判斷一種產(chǎn)品可能會(huì)誤導(dǎo)用戶。
更全面評(píng)估可堆疊交換機(jī)的途徑是增加對(duì)可伸縮性和可管理性能的評(píng)估。在談到可伸縮性時(shí)，許多廠商列舉了用戶端口的數(shù)量來(lái)支持他們對(duì)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(diǎn)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(guò)載前從10Mbps以太網(wǎng)升級(jí)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(gè)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(gè)詞，因?yàn)樵趯?shí)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(gè)端口都具有10Mbps的吞吐量，并且如果可堆疊設(shè)備與一個(gè)千兆以太網(wǎng)上行鏈路連接在一起，那么將8個(gè)端口升級(jí)到100Mbps 以太網(wǎng)將會(huì)使上行鏈路飽和。

計(jì)算過(guò)程如下：8個(gè)100Mbps端口等于800Mbps 吞吐量，而余下的16個(gè)10Mbps端口等于160Mbps吞吐量?？傆?jì)960Mbps 的吞吐量意味著在不阻塞1Gbps上行鏈路的情況下，無(wú)法實(shí)施進(jìn)一步的快速以太網(wǎng)升級(jí)。

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(lái)獲得所需要的管理特性。

可管理性

許多研究證明，涉及到運(yùn)行和管理的費(fèi)用在產(chǎn)品的生命期中耗費(fèi)的資金比產(chǎn)品的最初購(gòu)買費(fèi)用要更多。因此，可管理性成為了評(píng)估總體價(jià)值的另一項(xiàng)關(guān)鍵因素。

可堆疊交換機(jī)固有的優(yōu)勢(shì)在于管理單一邏輯實(shí)體比管理多臺(tái)必須獨(dú)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(lái)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(jí)和VLAN的IEEE 802.1p及802.1Q標(biāo)準(zhǔn)。但是當(dāng)涉及到對(duì)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(shí)結(jié)果卻不盡相同，而資源保留對(duì)于在建立連接時(shí)保證有足夠的帶寬可供使用是不可或缺的。

對(duì)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(jí)以及控制網(wǎng)絡(luò)訪問，其重點(diǎn)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(tái)交換機(jī)需要耗費(fèi)大量人力，并有可能會(huì)出現(xiàn)輸入錯(cuò)誤，因此策略必須發(fā)布到交換機(jī)組。在需要新策略時(shí)，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(shí)施的特性更豐富的協(xié)議）。

用戶可以使用VLAN跨多臺(tái)交換機(jī)或堆疊設(shè)備來(lái)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(lái)越受到生產(chǎn)廠家與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員的重視。