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1、从零开始学布线：数据链路层设备一 交换机1993年，局域网交换机（也称为交换器）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、低价、高性能和高端口密集特 点的交换产品，体现了桥接的复杂交换技术在OSI参考 模型的第2层。交换机在0SI/RM中的位置如图所示交换机在OSI/RM中的位置与桥接器一样，交换机按每一数据包中的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 了普通桥接互连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
2、整。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。在理论上，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8928
3、0bps的总体 吞吐率（6道信息流xl4880bps/道信息流）o专用集成 电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运 行，其端口造价低于传统型桥接器。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。1. 三种交换技术（1）端口交换端口交换技术是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。以太网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 分为以下3种：口模块交换：将整个模块进行网段迁移。
4、口端口组交换：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。口端口级交换：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0SI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 可以在一定程度上进行容错，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。(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：口直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网 络帧的前14字节，便将网络帧
5、传送到相应的端口上。口存储转发：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信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
6、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之间建立多个虚拟链接，以保障 足够的带宽和容错能力。ATM采用了异步时分多路复用 技术，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以 达到 25Mbps、155Mbps. 622Mbps 甚至数 Gbps 的传输 能力。2, 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交换机及快 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
7、口交换机和网络交换机等。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。3, 交换机应用中几个值得注意的问题（1）交换机网络中的瓶颈问题交换机本身的处理速度可以达到很高，用户迷信厂 商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连 接入网的工作站或服务器使
8、用的网络是以太网，它遵循 CSMA/CD介质访问规则。在当前的客户/服务器模式的 网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形 成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机 中设计了一个或多个高速端口（如 3C0MLinkSwitchl000 可以配置一个或两个 100Mbps 端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可 以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡 来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架 构容错的冗余连接。（2）网络中的广播帧目前广泛使用的网络操作系统有NetWare、 WindowsNT等，而LANServer的服务器是通过发送网 络广播帧来向
9、客户机提供服务的。这类局域网中广播包 的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机 的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包 限制在一定范围内。每台交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这 样交换机能够“记忆”住该端口 一组连接站点的情况， 厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一 样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。 如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧 时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的 MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每 个端口。（3）虚拟网的划分虚拟网是交换机的重要功能，通常虚拟网的实现形 式有3种：1）
10、静态端口分配。静态虚拟网的划分通常是网管人 员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从 属某个虚拟网。这些端口一直保持这些属性，除非网管 人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全， 容易配置和维护。2）动态虚拟网。支持动态虚拟网的端口，可以借助 智能管理软件动态确定它们的从属。端口是通过借助网 络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的 从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分 配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将 该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后， 用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变 该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中
11、出现未定义 的MAC地址，则可以向网管人员报警。3）多虚拟网端口配置。该配置支持一用户或一端口 可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器 配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网）都可 同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让 多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这 样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定 中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公 司开发了 Inter-Swi tchLink （ISL）虚拟网络协议，该 协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、FastEthernet）的虚 拟网。但该协议被认为缺乏安全性考虑。传统的计算机 网络中使
12、用了大量的共享式集线器，通过灵活接入计算 机端口也可以获得好的效果。4）高速局域网技术的应用快速以太网技术虽然在某些方面与传统以太网保持 了很好的兼容性，但100BASE-TX. 100BASAE-T4及 100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。 通过1 OOMbp s的交换机可以打破这些局限，同时也只有 交换机端口才可以支持双工高速传输。3COM的主要交换产品有LinkSwitch系列和 LANplex系列；BAY的主要交换产品有 LattisSwitch2800, BAYSTACKWorkgroupSystem3000/5000 （提供某些可选交换模块）；Cisco的 主要
13、交换产品有 Gatalyst 1000/2000/3000/5000 系 列。3家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价 格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要 （强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网 管、网络应用等。5）交换机产品在组建局域网络时，对交换机产品是要考虑的，目 前市场上的交换机一般分为低端产品、中端产品、高端 产品。低端产品一般不带二层交换、三层交换功能。适用 于网络上连网户小于100的用户。中端产品一般带二层交换、三层交换功能。带二层 交换功能适用于网络上连网户小于200300个用户。带 三级交换功能适用于300500个用户。高端产品具有4层交换功能、47层交换功能。适 用特大型服务单位用户组网时，应考虑具体应用情况去 选择交换机产品。欢迎，学习更多弱电信息化知识
