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�(wǎng)�(luò)交換�
閱讀�9414時間�2011-08-16 15:00:01

  �(wǎng)�(luò)交換機網(wǎng)�(luò)交換機(NetworkSwitch)是集線器的升級換代產(chǎn)�,從外觀上來�,它與集線器基本上沒有多大區(qū)�,都是帶有多個端口的長方�。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的�(shè)備。隨著通信�(yè)的發(fā)展以及國民經(jīng)�(jì)信息化的推�(jìn),以太網(wǎng)交換機市場呈�(wěn)步上升態(tài)勀由于以太網(wǎng)具有性能價格比高、高度靈�、相對簡�、易于實�(xiàn)等特點。所�,以太網(wǎng)技�(shù)已成為當(dāng)今最重要的一種局域網(wǎng)組網(wǎng)技�(shù),以太網(wǎng)交換機也就成為了最普及的交換機�

概述

  隨著電子技�(shù)的飛速發(fā)�,計算機及其�(yīng)用日益普�,計算機�(wǎng)�(luò)也迅速發(fā)展起�。凡是將地理位置不同,具備獨立功能的多臺計算機、終端及其附屬設(shè)�,用通信�(shè)備和線路連接起來,并配以相應(yīng)的網(wǎng)�(luò)軟件實現(xiàn)計算機通信信息�(wǎng)的資源共享與�(shù)�(jù)通信,都稱為計算機通信�(wǎng)。當(dāng)�(wǎng)�(luò)�(guī)模擴(kuò)大時,單純靠延長�(wǎng)線已變得不現(xiàn)�。并且對于不同的局域網(wǎng),要實現(xiàn)互相之間的數(shù)�(jù)傳�,共享網(wǎng)�(luò)的資�,需要有專門的連接�(shè)備實�(xiàn)�(wǎng)�(luò)�(kuò)�。同�,網(wǎng)�(luò)中站點的增加,地理范圍的�(kuò)�,業(yè)�(wù)量的增長,促使網(wǎng)�(luò)互聯(lián)迅速向前發(fā)��

  �(wǎng)�(luò)互聯(lián)的高速發(fā)展,�(dǎo)致網(wǎng)�(luò)交換技�(shù)的出�(xiàn),網(wǎng)�(luò)交換機也隨之�(yīng)運而生。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的�(shè)�。網(wǎng)�(luò)交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)�(luò)�?fù)浣Y(jié)�(gòu)、錯誤校�、幀序列以及流量控制�

  隨著交換技�(shù)的發(fā)�,交換機由原來工作在OSI承M的第二層,發(fā)展到�(xiàn)在有可以工作在第四層的交換機出現(xiàn),所以根�(jù)工作的協(xié)議層交換機可分第二層交換�、第三層交換機和第四層交換機。由于第四層交換機交換技�(shù)尚未真正成熟且價格昂�,第四層交換機在實際�(yīng)用中目前還較少見�

性能

  �(wǎng)�(luò)交換機是一種連接�(wǎng)�(luò)分段的網(wǎng)�(luò)�(shè)備。從技�(shù)角度�,網(wǎng)�(luò)交換機運行在 OSI 模型的第2層(�(shù)�(jù)鏈路層)。網(wǎng)�(luò)交換機源于電子集線器(HUB�,其� HUB 是為星型�(wǎng)�(luò)提供的一種中心結(jié)點設(shè)備。在共享 HUB �,所有星型網(wǎng)�(luò)連接都接收同一個廣播幀。交換機類似于集線器,它也支持單個廣播域,但不同的是交換機上的每個端口同時也是它自己的沖突域(Collision Domain�。通常情況�,交換機比集線器更加智能�,網(wǎng)�(luò)交換機能�(jiān)測到所接收的數(shù)�(jù)�,并能判斷出該數(shù)�(jù)包的源和目的地設(shè)�,從而實�(xiàn)正確的轉(zhuǎn)�(fā)過程。網(wǎng)�(luò)交換機只對連接�(shè)備傳送信�,其目的是保存帶�,并提供� HUB 更好的相�(guān)性能�

  交換機中流量�(jiān)控過程較為復(fù)�,這是因為每個端口在�(shù)�(jù)傳輸之前都處于分離狀�(tài),即便相�,也只是在發(fā)送和接收端口相連接時。目前有兩種主要方法支持交換�(huán)境下�(wǎng)�(luò)管理器對�(wǎng)�(luò)流量的監(jiān)控:

  端口鏡像(Port Mirroring� � 交換機向�(wǎng)�(luò)�(jiān)控連接�(fā)送一組網(wǎng)�(luò)�(shù)�(jù)��

  SMON � RFC 2613中規(guī)定的“交換機�(jiān)控”是一種用來控制設(shè)施如“端口鏡像”的�(xié)��

  另外還有些方�,在無需交換機的�(xié)作下,支持網(wǎng)�(luò)中另一臺計算機上的“Snooping”行為,如偽 ARP MAC �(kuò)散行��

  LAN �(wǎng)�(luò)中最通用的網(wǎng)�(luò)交換機有 Ethernet 交換�。WAN �(wǎng)�(luò)中通用的有 ATM 交換�、幀中繼�10 Gigabit Ethernet 交換機。對于高終端 WAN 交換�,通常包含一臺(軟)路由器,以支持網(wǎng)�(luò)層(�3層)�(shù)�(jù)包處��

分類

  從廣義上來看,交換機分為兩種:廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換 �。廣域網(wǎng)交換機主要應(yīng)用于電信�(lǐng)域,提供通信基礎(chǔ)平臺。而局 域網(wǎng)交換機則�(yīng)用于局域網(wǎng)�(luò),用于連接終端�(shè)�,如 PC 機及�(wǎng) �(luò)打印機等�

  按照�(xiàn)在復(fù)雜的�(wǎng)�(luò)�(gòu)成方�� �(wǎng)�(luò)交換機被劃分為接入層� 換機、匯聚層交換機和核心層交換機。其中,核心層交換機全部� 用機箱式模塊化設(shè)�,已�(jīng)基本上都�(shè)計了與之相配備的 1000Base-T 模塊。接入層支持 1000Base-T 的以太網(wǎng)交換機基� 上是固定端口式交換機,以 10/100M 端口為主,并且以固定端口 或擴(kuò)展槽方式提供 1000Base-T 的上�(lián)端口。匯聚層 1000Base-T 交換機同時存在機箱式和固定端口式兩種�(shè)�,可以提供多� 1000Base-T 端口,一般也可以提供 1000Base-X 等其他形式的� �。接入層和匯聚層交換機共同構(gòu)成完整的中小型局域網(wǎng)解決� ��

  從傳輸介�(zhì)和傳輸速度上看� 局域網(wǎng)交換機可以分為以太網(wǎng)� 換機� 快速以太網(wǎng)交換�� 千兆以太�(wǎng)交換�� FDDI 交換�� ATM 交換機和令牌�(huán)交換機等多種,這些交換機分別適用于以太�(wǎng)、快 速以太網(wǎng)、FDDI、ATM 和令牌環(huán)�(wǎng)等環(huán)��

  從規(guī)模應(yīng)用上又有企業(yè)級交換機� 部門級交換機和工作組交換 機等。各廠商劃分的尺度并不完全一致,一般來�,企�(yè)級交換機 都是機架式,部門級交換機可以是機架式,也可以是固定配置式� 而工作組級交換機則一般為固定配置�� 功能較為簡單� 另一方面� 從應(yīng)用的�(guī)模來�,作為骨干交換機時,支持 500 個信息點以上 大型企業(yè)�(yīng)用的交換機為企業(yè)級交換機,支� 300 個信息點以下 中型企業(yè)的交換機為部門級交換機,而支� 100 個信息點以內(nèi)� 交換機為工作組級交換��

  根據(jù)架構(gòu)特點,人們還將局域網(wǎng)交換機分為機架式、帶�(kuò)展槽 固定配置�、不帶擴(kuò)展槽固定配置式三種產(chǎn)�。機架式交換機是一 種插槽式的交換機,這種交換機擴(kuò)展性較好,可支持不同的�(wǎng)�(luò)� �,如以太�(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、ATM、令牌環(huán)� FDDI �,但價格較貴。不少高端交換機都采用機架式�(jié)�(gòu)。帶�(kuò)展槽� 定配置式交換機是一種有固定端口并帶少量�(kuò)展槽的交換機� 這種 交換機在支持固定端口類型�(wǎng)�(luò)的基�(chǔ)�� 還可以通過�(kuò)展其他網(wǎng) �(luò)類型模塊來支持其他類型網(wǎng)�(luò),這類交換機的價格居中。不帶擴(kuò) 展槽固定配置式交換機僅支持一種類型的�(wǎng)�(luò)(一般是以太�(wǎng)�� 可應(yīng)用于小型企業(yè)或辦公室�(huán)境下的局域網(wǎng),價�,應(yīng)用也 最廣泛� 分配到某個背板的�(wǎng)段上。端� 交換用于將以太模塊的端口在背板多個網(wǎng)段之間�(jìn)行分配、平�� 幀交換是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)交換技�(shù)� 它通過對傳�(tǒng)傳輸� 介�(jìn)行微分段,提供并行傳送的機制,以減小沖突�、獲得高的帶 �。ATM 技�(shù)代表了網(wǎng)�(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�。由于長度固定,因而便� 用硬件實�(xiàn)。ATM 采用專用的非差別連接,并行運�,可以通過 一個交換機同時建立多個節(jié)�� 但不會影響每個節(jié)點之間的通信� �。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 �(tǒng)計時分電路�(jìn)行復(fù)用,因而能大大提高通道利用�。ATM 的帶 寬可以達(dá)� 25M�155M�622M 甚至�(shù) G 比特傳送能��

  事實上, 從應(yīng)用的角度劃分� 交換機又可分為電話交換機 (PBX� 和數(shù)�(jù)交換機(Switch)。當(dāng)�,目前非常時髦的在數(shù)�(jù)上的語音 傳輸 VoIP 又有人稱之為“軟交換機��

選擇

  通過�(yīng)用技�(shù)的比較,可以看出,二層交換機主要用在小型局域網(wǎng)�,機器數(shù)量在�、三十臺以下,這樣的網(wǎng)�(luò)�(huán)境下,廣播包影響不大,二層交換機的快速交換功�、多個接入端口和低廉價格為小型網(wǎng)�(luò)用戶提供了很完善的解決方案。在這種小型�(wǎng)�(luò)中根本沒必要引入路由功能從而增加管理的難度和費�,所以沒有必要使用路由器或三層交換機�

  三層交換機是為IP�(shè)計的,接口類型簡�,擁有很強二層包處理能力,所以適用于大型局域網(wǎng),為了減小廣播風(fēng)暴的危害,必須把大型局域網(wǎng)按功能或地域等因素劃成一個一個的小局域網(wǎng),也就是把機器分為一個一個的小網(wǎng)�,這樣會導(dǎo)致不同網(wǎng)段之間存在大量的互訪,單純使用二層交換機沒辦法實�(xiàn)�(wǎng)間的互訪,而單純使用路由器則由于端口數(shù)量有限,路由速度較慢,而限制了�(wǎng)�(luò)的規(guī)模和訪問速度,所以這種�(huán)境下由二層交換技�(shù)和路由技�(shù)有機�(jié)合而成的三層交換機就最為適合�

  路由器端口類型多,支持的三層�(xié)議多,路由能力強,所以適合于在大型網(wǎng)�(luò)之間的互連,一般大型網(wǎng)�(luò)的互連端口不�,互連設(shè)備的主要功能不在于在端口之間�(jìn)行快速交換,而是要選擇路徑�(jìn)行負(fù)載分�(dān),鏈路備份和最重要的與其它�(wǎng)�(luò)�(jìn)行路由信息交換,所有這些都是路由完成的功�。三層交換機的最重要目的是加快大型局域網(wǎng)�(nèi)部的�(shù)�(jù)交換,揉合�(jìn)去的路由功能也是為這目的服�(wù)的,所以它的路由功能沒有同一檔次的路由器�。在�(wǎng)�(luò)流量很大,但又要求響�(yīng)速度很高的情況下,由三層交換機做�(wǎng)�(nèi)的交�,由路由器專門�(fù)�(zé)�(wǎng)�(luò)的路由工作,這樣就可以充分發(fā)揮不同設(shè)備的�(yōu)��

  在選擇交換機具體�(shè)備時根據(jù)以上情況�(jìn)行分析后,還要參考以下幾項設(shè)備指�(biāo)�

  1、轉(zhuǎn)�(fā)技�(shù)

  直通轉(zhuǎn)�(fā)技�(shù)就是交換機獲取到�(shù)�(jù)包目的地址,就開始向目的端口發(fā)送數(shù)�(jù)�。通常,交換機在接收到�(shù)�(jù)包的�6個字節(jié)�,就已經(jīng)知道目的地址,從而可以決定向哪個端口轉(zhuǎn)�(fā)這個數(shù)�(jù)�。直通轉(zhuǎn)�(fā)技�(shù)速率�、延時少和吞吐率�。但�(dāng)�(wǎng)�(luò)中誤碼率較高�,交換機會轉(zhuǎn)�(fā)所有的完整�(shù)�(jù)包和錯誤�(shù)�(jù)包,這將給整個交換網(wǎng)�(luò)帶來許多錯誤通訊�。直通轉(zhuǎn)�(fā)技�(shù)適用于網(wǎng)�(luò)鏈路�(zhì)量好的網(wǎng)�(luò)�(huán)��

  存儲�(zhuǎn)�(fā)技�(shù)要求交換機在接收到全部數(shù)�(jù)包后再決定如何轉(zhuǎn)�(fā),交換機在轉(zhuǎn)�(fā)之前檢查�(shù)�(jù)包完整性和正確�。它的優(yōu)點是:沒有殘缺數(shù)�(jù)包轉(zhuǎn)�(fā),減少了潛在的不必要�(shù)�(jù)�(zhuǎn)�(fā)。它的缺點是:轉(zhuǎn)�(fā)速率比直接轉(zhuǎn)�(fā)技�(shù)�。所�,存儲轉(zhuǎn)�(fā)技�(shù)比較適應(yīng)于普通鏈路質(zhì)量的�(wǎng)�(luò)�(huán)��

  2、背板吞吐量及緩沖區(qū)大小

  背板吞吐最也稱背板帶寬,單位是每秒通過的數(shù)�(jù)包個數(shù)(pps),表示交換機接口處理器或接口卡和�(shù)�(jù)總線間所能吞吐的�(shù)�(jù)量。一臺交換機的背板帶寬越�,所能處理數(shù)�(jù)的能力就越強�

  緩沖區(qū)大小,又叫做包緩沖區(qū)大小,是一種數(shù)�(jù)隊列機制,由交換機用來�(jìn)行不同網(wǎng)�(luò)�(shè)備之間的速度匹配。速率高的�(shè)備所�(fā)送的�(shù)�(jù)可以存儲在緩沖區(qū)�(nèi),直到被慢速設(shè)備處理為�。緩沖區(qū)大小由緩沖調(diào)度算法算�,過大的緩沖空問需要相對多的尋址時間,緩沖空間過小會在發(fā)生擁塞時引起丟包出錯�

  3、延�

  交換機延時是指從交換機接收到�(shù)�(jù)包到開始向目的端口復(fù)制數(shù)�(jù)包之問的時間間隔。有許多因素會影響延時大�,比如轉(zhuǎn)�(fā)技�(shù)、緩沖區(qū)大小等等�

  4、管理功�

  為方便網(wǎng)管員管理,及用戶控制訪問交換機,通常交換機應(yīng)支持SNMP MIB I/MIB II�(tǒng)計管理功能以滿足常用�(wǎng)管管理軟�,如OPENVIEW、SUN Solstice Domain Manager或IBM�(wǎng)�(luò)管理(NetView)�(yuǎn)程管理交換機,甚至還會增加通過�(nèi)置RMON�(mini—RMON)來支持RMON主動�(jiān)視功�,或提供通過WEB頁面、命令行方式(eLI)對設(shè)備�(jìn)行遠(yuǎn)程的�(jiān)�,以最終實�(xiàn)故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等常用管理功能�

  5、MAC地址表大小及MAC地址類型

  連接到局域網(wǎng)上的每個端口或�(shè)備都需要一個MAC地址,其他設(shè)備要用到此地址來定位特定的端口及更新路由表和數(shù)�(jù)�(jié)�(gòu)。MAC地址表大小能反映出該�(shè)備所支持的節(jié)點數(shù)能力。單MAC地址類型交換機連接最終用戶或非橋接設(shè)�,不能接集線器等多網(wǎng)�(luò)�(shè)備網(wǎng)�。多MAC地址交換機則可以在每端口存多個MAC地址具有較強的多節(jié)點支持力�

  6、擴(kuò)展樹

  為保障網(wǎng)�(luò)的安全性,常對�(guān)鍵數(shù)�(jù)鏈路提供冗余備份鏈路,由于交換機實際上是多端口的透明橋接�(shè)�,從而引�(fā)“拓?fù)洵h(huán)”問題。交換機通過采用�(kuò)展樹�(xié)議算法讓�(wǎng)�(luò)中的每一個橋接設(shè)備相互知�,自動防止拓?fù)洵h(huán)�(xiàn)象。交換機并將檢測到的“拓?fù)洵h(huán)”中的某個端口斷�,以�(dá)到消除“拓?fù)洵h(huán)”的目的,維持網(wǎng)�(luò)中的�?fù)錁涞耐暾浴?/FONT>

  7、是否全雙工

  全雙工端口可以同時發(fā)送和接收�(shù)�(jù),但這要求交換機和所連接的設(shè)備都支持全雙工工作方��

  具有全雙工功能的交換機可實現(xiàn)高吞吐量(兩倍于單工模式端口吞吐�)、避免碰�、突破CSMA圮D鏈路長度限制,通信鏈路的長度限制只與物理介�(zhì)有關(guān),交換機端口能實�(xiàn)全伴雙工自動�(zhuǎn)��

  8、高速端口集�

  交換機可以提供高帶寬”管道�(固定端口、可選模塊或多鏈路隧�)滿足交換機的交換流量與上級主干的交換需�。防止出�(xiàn)主干通信瓶頸。如FDDI、ATM、G比特光模塊等�

  9、VLAN�(shù)�

  此參�(shù)反映了一臺設(shè)備所能支持的VLAN�(shù)�,就目前交換機所能支持的VLAN�(shù)�(1024以上)來看,足以滿足一般企�(yè)的需��

  10、擴(kuò)充性配�

  機架插槽�(shù)、擴(kuò)展槽�(shù)、可堆疊�(shù)�10�1013�000M以太�(wǎng)端口�(shù)、ATM端口�(shù)、SONET端口�(shù)、FDDI端口�(shù)、電源數(shù)等多個硬件指�(biāo)將直接反映交換機的擴(kuò)充能力及與其它骨干網(wǎng)�(luò)�(shè)備的互聯(lián)互通能力�

  對不同的用戶在選擇中還有不同的要�,如實施對數(shù)�(jù)流的訪問控制(ACL)、服�(wù)�(zhì)量保�(QoS)、帶寬管理以及各種控制和服務(wù)策略、支持的包過�、負(fù)載均衡及在三層交換機對各種路由協(xié)議的支持程度等等�

  總之,在�(jìn)行網(wǎng)�(luò)�(guī)劃設(shè)計和選擇交換機時,應(yīng)仔細(xì)考察交換機的各種功能,隨著交換技�(shù)的高速發(fā)�,越來越多的交換機融合了其它�(wǎng)�(luò)�(shè)備的新功�,交換機的選擇更需全面考慮、實時跟蹤新�(chǎn)��