交換機如何工作

交換機如何工作

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，體現了橋接技術(shù)的復雜交換技術(shù)在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器不同的是交換機轉發(fā)延遲很小，操作接近單局域網(wǎng)性能，遠遠超過(guò)了普通橋接互聯(lián)網(wǎng)之間的轉發(fā)性能。
交換技術(shù)允許共享型呵專(zhuān)用性大的局域網(wǎng)段進(jìn)行帶寬調整，以減輕局域網(wǎng)之間信息流通出現的瓶頸問(wèn)題?，F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)最早出現在插槽式的集線(xiàn)器中，這類(lèi)集線(xiàn)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。根據支持的程度，端口進(jìn)行還可以細分為：
*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，具有靈活性和負載平衡的能力等優(yōu)點(diǎn).如果配置得當,那么還可以在一定程度進(jìn)行容錯,但沒(méi)有改變共享傳輸介質(zhì)的特點(diǎn),因而不能稱(chēng)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(wǎng)交換技術(shù),它通過(guò)對傳統傳輸媒介進(jìn)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(lái)說(shuō)每個(gè)公司的產(chǎn)品德實(shí)現技術(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(xiàn)速處理能力,交換機只讀出網(wǎng)絡(luò )幀的前14個(gè)字節,便將網(wǎng)絡(luò )幀轉送到相應得斷口上.
*貯存轉發(fā):通過(guò)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?？?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(shí)也無(wú)法支持具有不同速率的端口的交換.因此,各廠(chǎng)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(cháng)度53個(gè)字節的信元交換.由于長(cháng)度固定,因而便于用硬件實(shí)現.ATM采用專(zhuān)用的非差別連接,并行運行,可以通過(guò)一個(gè)交換機同時(shí)建立多個(gè)節點(diǎn),但不會(huì )影響每個(gè)節點(diǎn)之間的通信能力.ATM還容許在源節點(diǎn)和目標節點(diǎn)之間的通信能力.ATM采用了統計時(shí)分電路進(jìn)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(wǎng)交換機的種類(lèi)及選擇

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

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

局域網(wǎng)計算機是組成網(wǎng)絡(luò )系統的核心設備。對用戶(hù)而言，局域網(wǎng)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(shí)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(xiàn)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(wǎng)絡(luò )管理能力

可堆疊交換機具有迅速部署、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用，特別是在電子商務(wù)應用中尤為流行。但是，完全根據每個(gè)用戶(hù)端口的價(jià)格來(lái)評估一臺可堆疊交換機并不能反映所有情況。事實(shí)上，如果廠(chǎng)商根據不符合實(shí)際條件的配置來(lái)計算每端口價(jià)格或做出其它斷言的話(huà)，只根據價(jià)格因素來(lái)判斷一種產(chǎn)品可能會(huì )誤導用戶(hù)。
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(shí)，許多廠(chǎng)商列舉了用戶(hù)端口的數量來(lái)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(méi)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(diǎn)需要考慮：

內部可伸縮性：堆疊設備之間的互聯(lián)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(guò)載前從10Mbps以太網(wǎng)升級到100Mbps以太網(wǎng)端口？

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

以具有24個(gè)用戶(hù)端口的交換機為例。在這里我們有意使用“用戶(hù)端口”這個(gè)詞，因為在實(shí)際配置中，一定數量的端口已經(jīng)被用于服務(wù)器或內部和外部連接。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)端口升級到100Mbps 以太網(wǎng)將會(huì )使上行鏈路飽和。

計算過(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?60Mbps 的吞吐量意味著(zhù)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。

此外，許多第3層可堆疊交換機不支持差別服務(wù)、服務(wù)類(lèi)型或多協(xié)議標記交換，因而這類(lèi)可堆疊交換機需要外部路由器或額外的第3層交換機來(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(mǎi)費用要更多。因此，可管理性成為了評估總體價(jià)值的另一項關(guān)鍵因素。

可堆疊交換機固有的優(yōu)勢在于管理單一邏輯實(shí)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(yōu)先數據流的服務(wù)質(zhì)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(fā)傳輸流來(lái)支持不同服務(wù)水平的需要。一般可堆疊交換機都支持描述優(yōu)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(xié)議（用于為特定數據流保留規定帶寬的通用機制）的支持時(shí)結果卻不盡相同，而資源保留對于在建立連接時(shí)保證有足夠的帶寬可供使用是不可或缺的。

對策略的支持

策略是指控制交換機行為的規則，網(wǎng)絡(luò )管理員利用策略為應用流分配帶寬、優(yōu)先級以及控制網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)，其重點(diǎn)是滿(mǎn)足服務(wù)水平協(xié)議所需的帶寬管理策略及向交換機發(fā)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(huì )出現輸入錯誤，因此策略必須發(fā)布到交換機組。在需要新策略時(shí)，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(wǎng)絡(luò )和輕目錄訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，以及通用開(kāi)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(hù)可以使用VLAN跨多臺交換機或堆疊設備來(lái)管理傳輸流。目前的產(chǎn)品都支持802.1Q標記定義的VLAN，許多產(chǎn)品還支持基于交換機端口、媒體訪(fǎng)問(wèn)控制地址、第3層協(xié)議或策略的其它VLAN 。

交換是當前網(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(chǎng)家與網(wǎng)絡(luò )設計人員的重視。