交换机如何工作

交换机如何工作

交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单局域网性能，远远超过了普通桥接互联网之间的转发性能。
交换技术允许共享型呵专用性大的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已经有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术个交换产品。
三种交换技术
端口交换
端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段，不用网桥或路由器连接，网络之间是互不相通的。以太主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板凳多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口进行还可以细分为：
*模块交换：将整个模块进行网段迁移
*端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。
*端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡的能力等优点.如果配置得当,那么还可以在一定程度进行容错,但没有改变共享传输介质的特点,因而不能称之为真正的交换.
帧交换
帧交换是目前应用最广泛的局域网交换技术,它通过对传统传输媒介进行微分段,提供并行传送的机制,以减小冲突域,获得高的带宽.一般来说每个公司的产品德实现技术均回游差异,但对网络帧的处理方式有一下几种:
*真通交换:提供线速处理能力,交换机只读出网络帧的前14个字节,便将网络帧转送到相应得断口上.
*贮存转发:通过对网络帧的读取进行验错和控制.
前一种方法的交换速度非常快,但缺乏对网络帧进行更高级的控制,缺乏智能性和安全性,同时也无法支持具有不同速率的端口的交换.因此,各厂商把后一种技术作为重点.

信元交换
ATM技术代表了网络和通信中众多难题的一剂良药.ATM采用固定长度53个字节的信元交换.由于长度固定,因而便于用硬件实现.ATM采用专用的非差别连接,并行运行,可以通过一个交换机同时建立多个节点,但不会影响每个节点之间的通信能力.ATM还容许在源节点和目标节点之间的通信能力.ATM采用了统计时分电路进行复用,因而能大大提高通道德利用率.ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数GB的转送能力。

局域网交换机的种类及选择

局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：
*以太网交换机
*令牌环交换机
*FDDI交换机
*ATM交换机
*快速以太网交换机交换机

如果按交换机应用领域来划分，可分为：
*台式交换机
*工作组交换机
*主干交换机
*企业级交换机
*分段交换机
*端口交换机
*网络交换机

局域网计算机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意一下事项“
1.交换端口的数量
2.交换端口的型号
3.系统的扩充能力
4.主干线的连接手段
5.交换机总交换能力
6.是否需要路由选择能力
7.是否需要热切换能力
8.是否需要容错能力
9.能否与现有设备兼容,顺利衔接
10.网络管理能力

可堆叠交换机具有迅速部署、良好的价值、可伸缩性以及易于管理等优点，目前得到了广泛的应用，特别是在电子商务应用中尤为流行。但是，完全根据每个用户端口的价格来评估一台可堆叠交换机并不能反映所有情况。事实上，如果厂商根据不符合实际条件的配置来计算每端口价格或做出其它断言的话，只根据价格因素来判断一种产品可能会误导用户。
更全面评估可堆叠交换机的途径是增加对可伸缩性和可管理性能的评估。在谈到可伸缩性时，许多厂商列举了用户端口的数量来支持他们对高可靠性的保证，这是不够的，还要考虑这种配置有没有上行链路，还需确定交换机出现阻塞或饱和的位置。这里有三点需要考虑：

内部可伸缩性：堆叠设备之间的互联将可伸缩性限制到什么程度？

带宽扩展：有多少端口可以在交换机过载前从10Mbps以太网升级到100Mbps以太网端口？

外部可伸缩性：交换机上行链路将向网络其它部分传送的数据流限制到什么程度？

以具有24个用户端口的交换机为例。在这里我们有意使用“用户端口”这个词，因为在实际配置中，一定数量的端口已经被用于服务器或内部和外部连接。如果这24个端口都具有10Mbps的吞吐量，并且如果可堆叠设备与一个千兆以太网上行链路连接在一起，那么将8个端口升级到100Mbps 以太网将会使上行链路饱和。

计算过程如下：8个100Mbps端口等于800Mbps 吞吐量，而余下的16个10Mbps端口等于160Mbps吞吐量。总计960Mbps 的吞吐量意味着在不阻塞1Gbps上行链路的情况下，无法实施进一步的快速以太网升级。

此外，许多第3层可堆叠交换机不支持差别服务、服务类型或多协议标记交换，因而这类可堆叠交换机需要外部路由器或额外的第3层交换机来获得所需要的管理特性。

可管理性

许多研究证明，涉及到运行和管理的费用在产品的生命期中耗费的资金比产品的最初购买费用要更多。因此，可管理性成为了评估总体价值的另一项关键因素。

可堆叠交换机固有的优势在于管理单一逻辑实体比管理多台必须独立配置和监控的设备更容易。但是，这里仍有其它一些需要研究的因素，包括用于优先数据流的服务质量（QoS）、执行策略的能力、管理VLAN传输流的能力以及易于管理和操作性。

QoS特性集中在保存所需带宽和转发传输流来支持不同服务水平的需要。一般可堆叠交换机都支持描述优先级和VLAN的IEEE 802.1p及802.1Q标准。但是当涉及到对资源保留协议（用于为特定数据流保留规定带宽的通用机制）的支持时结果却不尽相同，而资源保留对于在建立连接时保证有足够的带宽可供使用是不可或缺的。

对策略的支持

策略是指控制交换机行为的规则，网络管理员利用策略为应用流分配带宽、优先级以及控制网络访问，其重点是满足服务水平协议所需的带宽管理策略及向交换机发布策略的方式。由于一次配置一台交换机需要耗费大量人力，并有可能会出现输入错误，因此策略必须发布到交换机组。在需要新策略时，大量的交换机应能够被迅速修改，因此，需检查可堆叠交换机是否支持目录使能网络和轻目录访问协议，以及通用开放策略服务（一种有望实施的特性更丰富的协议）。

用户可以使用VLAN跨多台交换机或堆叠设备来管理传输流。目前的产品都支持802.1Q标记定义的VLAN，许多产品还支持基于交换机端口、媒体访问控制地址、第3层协议或策略的其它VLAN 。

交换是当前网络技术发展的方向。路由技术是交换网络的重要组成部分。交换网络中路由技术选用得正确与否，将直接影响到网络的整体性能的好坏。因此路由技术越来越受到生产厂家与网络设计人员的重视。