通通透透看交换机

Author: 邢伟一 Date: 2001年 5期

#1    交换的概念和原理
  ?牐牻换唬╯witching)是按照通信两端传输信息的需要,用人工或设备自动完成的方法,把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机(switch)就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
  ?牐牻换缓徒换换钤缙鹪从诘缁巴ㄑ断低常≒STN),我们现在还能在老电影中看到这样的场面:首长(主叫用户)拿起话筒来一阵猛摇,局端是一排插满线头的机器,戴着耳麦的话务小姐接到连接要求后,把线头插在相应的出口,为两个用户端建立起连接,直到通话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。当然现在我们早已普及了程控交换机,交换的过程都是自动完成。
  ?牐犜诩扑慊缦低持校换桓拍畹奶岢鍪嵌杂诠蚕砉ぷ髂J降母慕N颐且郧敖樯芄腍UB(集线器)就是一种共享设备,HUB本身不能识别目的地址,当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时,数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的,由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说,在这种工作方式下,同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯,如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。(^05050401a^)
  ?牐牻换换涤幸惶鹾芨叽淼谋巢孔芟吆湍诓拷换痪卣蟆=换换乃械亩丝诙脊医釉谡馓醣巢孔芟呱希刂频缏肥盏绞莅院螅?理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在才广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部地址表中。
  ?牐犑褂媒换换部梢园淹纭胺侄巍保ü哉盏刂繁恚换换辉市肀匾耐缌髁客ü换换Mü换换墓撕妥ⅲ梢杂行У母衾牍悴シ绫?,减少误包和错包的出现,避免共享冲突。
  ?牐牻换换谕皇笨炭山卸喔龆丝诙灾涞氖荽洹C恳欢丝诙伎墒游懒⒌耐危釉谄渖系耐缟璞付雷韵碛腥康拇恚扌胪渌璞妇赫褂谩5苯诘鉇向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽,都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机,那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB时,一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。
  ?牐犠苤换换且恢只贛AC地址识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。
  #1    交换机的分类及功能
  ?牐牬庸阋迳侠纯矗换换治街郑汗阌蛲换换途钟蛲换换9阌蛲换换饕τ糜诘缧帕煊颍峁┩ㄐ庞玫幕∑教ā6钟蛲换换蛴τ糜诰钟蛲纾糜诹又斩松璞福鏟C机及网络打印机等。从传输介质和传输速度上可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。各厂商划分的尺度并不是完全一致的,一般来讲,企业级交换机都是机架式,部门级交换机可以是机架式(插槽数较少),也可以是固定配置式,而工作组级交换机为固定配置式(功能较为简单)。另一方面,从应用的规模来看,作为骨干交换机时,支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机,支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机,而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。本文所介绍的交换机指的是局域网交换机。(^05050401b^)
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  #1    交换机的交换方式
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  ?牐?1.直通式(Cut Through)
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  ?牐?2.存储转发(Store & Forward)
  ?牐牬娲⒆⒎绞绞羌扑慊缌煊蛴τ米钗惴旱姆绞健K咽淙攵丝诘氖莅却娲⑵鹄矗缓蠼蠧RC(循环冗余码校验)检查,在对错误包处理后才取出数据包的目的地址,通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此,存储转发方式在数据处理时延时大,这是它的不足,但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测,有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换,保持高速端口与低速端口间的协同工作。
  ?牐?3.碎片隔离(Fragment Free)
  ?牐犝馐墙橛谇傲秸咧涞囊恢纸饩龇桨浮K觳槭莅某ざ仁欠窆?64个字节,如果小于64字节,说明是假包,则丢弃该包;如果大于64字节,则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快,但比直通式慢。
  #1    交换机的应用
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  ?牐犎绻绲睦寐食?40%,并且碰撞率大于10%,交换机可以帮你解决一点问题。带有100Mbps快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机可以全双工方式运行,可以建立起专用的20Mbps到200Mbps连接。
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  ?牐牫沧拔恢弥猓绻谀切└涸亟闲。畔⒘拷系偷耐缰幸裁つ刻砑咏换换幕埃部赡芷鸬礁好嬗跋臁J苁莅拇?理时间、交换机的缓冲区大小以及需要重新生成新数据包等因素的影响,在这种情况下使用简单的HUB要比交换机更为理想。因此,我们不能一概认为交换机就比HUB有优势,尤其当用户的网络并不拥挤,尚有很大的可利用空间时,使用HUB更能够充分利用网络的现有资源。