交换机(二)

王梦瑶

二、三种交换技术
　　1．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（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大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的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：
　　•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能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。
　　2．帧交换
　　帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，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。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：
　　•直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。
　　•存储转发：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。
　　有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。
　　3．信元交换
　　ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络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，但并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、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。
•以大网交换机；　　　　•令牌环交换机；
　　•FDDI交换机；　　　　•ATM交换机；
　　•快速以太网交换机等。
　　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；　　　　•企业交换机；
　　•分段交换机；　　　　•端口交换机；
　　•网络交换机等。
　　局域网交换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、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项：
　　（1）交换端口的数量；　　（2）交换端口的类型；
　　（3）系统的扩充能力；　　（4）主干线连接手段；
　　（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。
交换机的工作原理

　　传统的交换机本质上是具有流量控制能力的多端口网桥，即传统的（二层） 交换机。把路由技术引入交换机，可以完成网络层路由选择，故称为三层交换，这是交换机的新进展。交换机（二层交换）的工作原理交换机和网桥一样，是工作在链路层的联网设备，它的各个端口都具有桥接功能，每个端口可以连接一个LAN或一台高性能网站或服务器，能够通过自学习来了解每个端口的设备连接情况。所有端口由专用处理器进行控制，并经过控制管理总线转发信息。

　　同时可以用专门的网管软件进行集中管理。 除此之外，交换机为了提高数据交换的速度和效率，一般支持多种方式。

　　（1）存储转发：

　　所有常规网桥都使用这种方法。它们在将数据帧发柱其他端口之前，要把收到的帧完全存储在内部的存储器中，对其检验后再发往其他端口，这样其延时等于接收一个完整的数据帧的时间及处理时间的总和。如果级联很长时，会导致严重的性能问题，但这种方法可以过滤掉错误的数据帧。

　　（2）切入法：

　　这种方法只检验数据帧的目标地址，这使得数据帧几乎马上就 可以传出去，从而大大降低延时。

　　其缺点是：错误帧也会被传出去。错误帧的概率较小的情况下，可以采用切入法以提高传输速度。而错误帧的概率较大的情况下，可以采用存储转发法／以减少错误帧的重传。