交换机科技名词定义

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1、交换机科技名词定义 中文名称：交换机 英文名称：switch 定义：网络节点上话务承载装置、交换级、控制和 信令设备以及其他功能单元的集合体。交换机能把用户线路、电信电路和(或)其他要互连 的功能单元根据单个用户的请求连接起来。 所属学科：通信科技（一级学科） ；交换选路 （二级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 百科名片以太网交换机交换机(英文:Switch，意为“开关”)是一种用于电信号转发的网络设备。它 可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网 交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。目录概念 原理 技术发展史起源 人工交

2、换 电路程控交换机 以太网交换机 光交换 分类 功能 交换方式 几种交换技术 1. 端口交换 2. 帧交换 3. 信元交换 发展前景 层数区别二层交换 三层交换 四层交换 如何选用合适的第四层交换 管理方式通过串口管理 通过 Web 管理 通过网管软件管理 主要用途 选购标准 品牌型号介绍华为交换机 思科交换机 概念 原理 技术发展史 起源 人工交换 电路程控交换机 以太网交换机 光交换分类 功能 交换方式 几种交换技术 1. 端口交换 2. 帧交换 3. 信元交换 发展前景 层数区别 二层交换 三层交换 四层交换 如何选用合适的第四层交换管理方式 通过串口管理 通过 Web 管理 通过网管软

3、件管理 主要用途选购标准品牌型号介绍 华为交换机 思科交换机展开 编辑本段概念交换（switching）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的统称。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。 在计算机网络1系统中，交换概念的 提出改进了共享工作模式。我们以前介绍过的 HUB 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

4、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。 编辑本段原理工作在数据链路层。交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的 所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处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 MAC 地址表中。使用交换 机也可以把网络“分段”，通过对照 MAC 地址表，交换机只允

5、许必要的网络流量通过交换 机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域，但它不能划分网络层广播，即广 播域。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网 段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点 A 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 210Mbps20Mbps，而使用 10Mbps 的共享式 HUB 时，一个 HUB 的总流通量也不会超出 10Mbps。总之

6、，交换机是一种基于 MAC 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。 编辑本段技术发展史 起源“交换机”是一个舶来词，源自英文“Switch，原意是“开关”，我国技术界在引入这个词 汇时，翻译为“交换”。在英文中，动词“交换”和名词“交换机”是同一个词（注意这里的“交 换”特指电信技术中的信号交换，与物品交换不是同一个概念） 。 1993 年，局域网交 换设备出现，1994 年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化

7、、 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。与桥接器一样，交换机按每一个包中的 MAC 地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换 机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性 能。 交换技术允许共享型和专用型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。现在已有以太网、快速以太网、FDDI 和 ATM 技术的交换产品。 类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲 突网域，为每个工作站提

8、供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况 下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡， 不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点 的增加、移动和网络变化的操作。 利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在 所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网 端口对含有 64 个八进制数的数据包，可提供 14880bps 的传输速率。这意味着一台具有 12 个端口、支持 6 道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供 89280bps 的总体吞吐率 （6 道信息流14880b

9、ps道信息流） 。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下 得以实现上述性能，其端口造价低于传统型桥接器。 人工交换电信号交换的历史应当追溯到电话出现的初期。当电话被发明后，只需要一根足够长 的导线，加上末端的两台电话，就可以使相距很远的两个人进行语音交谈。 电话增多 后，要使每个拥有电话的人都能相互通信，我们不可能每两台电话机之间有拉上一根线。 于是人们设立了电话局，每个电话用户都接一根线到电话局的一个大电路板上。当 A 希望 和 B 通话时，就请求电话局的接线员接通 B 的电话。接线员用一根导线，一头插在 A 接 到电路板上的孔，另一头插到 B 的孔，这就是“接续”，相当于临时给 A

10、和 B 拉了一条电话 线，这时双方就可以通话了。当通话完毕后，接线员将电线拆下，这就是“拆线”。整个过 程就是“人工交换”，它实际上就是一个“合上开关”和“断开开关”的过程。因此，把“交换”译 为“开关”从技术上讲更容易让人理解。 电路程控交换机人工交换的效率太低，不能满足大规模部署电话的需要。随着半导体技术的发展和开 关电路技术的成熟，人们发现可以利用电子技术替代人工交换。电话终端用户只要向电子 设备发送一串电信号，电子设备就可以根据预先设定的程序，将请求方和被请求方的电路 接通，并且独占此电路，不会与第三方共享（当然，由于设计缺陷的缘故，可能会出现多 人共享电路的情况，也就是俗称的“串线”

11、） 。这种交换方式被称为“程控交换”。而这种设备 也就是“程控交换机”。 由于程控交换的技术长期被发达国家垄断，设备昂贵，我国的 电话普及率一直不高。随着当年华为、中兴通讯等企业陆续自主研制出程控交换机，电话 在我国得到迅速地普及。 目前，语音程控交换机普遍使用的通信协议为七号信令 （Signalling System No.7） 以太网交换机随着计算机及其互联技术（也即通常所谓的“网络技术”）的迅速发展，以太网成为了 迄今为止普及率最高的短距离二层计算机网络。而以太网的核心部件就是以太网交换机。 不论是人工交换还是程控交换，都是为了传输语音信号，是需要独占线路的“电路交换”。 而以太网是一种

12、计算机网络，需要传输的是数据，因此采用的是“包交换”。但无论采取哪 种交换方式，交换机为两点间提供“独享通路”的特性不会改变。就以太网设备而言，交换 机和集线器的本质区别就在于：当 A 发信息给 B 时，如果通过集线器，则接入集线器的所 有网络节点都会收到这条信息（也就是以广播形式发送） ，只是网卡在硬件层面就会过滤掉 不是发给本机的信息；而如果通过交换机，除非 A 通知交换机广播，否则发给 B 的信息 C 绝不会收到（获取交换机控制权限从而监听的情况除外） 。 目前，以太网交换机厂商根据市场需求，推出了三层甚至四层交换机。但无论如何，其核心功能仍是二层的以太 网数据包交换，只是带有了一定的处

13、理 IP 层甚至更高层数据包的能力。 光交换光交换是人们正在研制的下一代交换技术。目前所有的交换技术都是基于电信号的， 即使是目前的光纤交换机也是先将光信号转为电信号，经过交换处理后，再转回光信号发 到另一根光纤。由于光电转换速率较低，同时电路的处理速度存在物理学上的瓶颈，因此 人们希望设计出一种无需经过光电转换的“光交换机”，其内部不是电路而是光路，逻辑原 件不是开关电路而是开关光路。这样将大大提高交换机的处理速率。 编辑本段分类交换机的传输模式有全双工，半双工，全双工/半双工自适应 交换机的全双工是 指交换机在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样， 说话的同

14、时也能够听到对方的声音。目前的交换机都支持全双工。全双工的好处在于迟延 小，速度快。 提到全双工，就不能不提与之密切对应的另一个概念，那就是“半双工”， 所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一条窄窄的马路，同 时只能有一辆车通过，当目前有两辆车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另 一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设 备都是实行半双工的产品。随着技术的不断进步，半双工会逐渐退出历史舞台。 从 广义上来看，网络交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应 用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机

15、则应用于局域网络，用于连接终 端设备，如 PC 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

16、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。 编辑本段功能交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前 交换机还具备了一些新的功能，如对 VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持， 甚至有的还具有防火墙的功能。 学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的 MAC 地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的 MAC 地址表中。 转发 /过滤：当一个数据帧的目的地址在 MAC 地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的 端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口） 。 消除回路：当 交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存 在后备路径。 交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络 （如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太 网或 FDDI 等的高速连接端口，用于连接网