CCNA手册交换机之工作原理

会计考友 · 发表于 2012-8-3 20:28:11

一、概述

　　交流手艺是一个具有简化、低价、高机能和高端口密集特点的交流产物，浮现了桥接手艺的复杂交流手艺在OSI参考模子的第二层操作。与桥接器一样，交流机按每一个包中的MAC地址相对简单地抉择妄想信息转发。而这种转发抉择计齐截般不考虑包中潜匿的更深的其他信息。与桥接器分歧的是交流机转发延迟很小，操作接近单个局域网机能，远远跨越了通俗桥接互联收集之间的转发机能。
　　交流手艺许可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通顺呈现的瓶颈问题。此刻已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM手艺的交流产物。
　　交流机能经济地将收集分成小的冲突网域，为每个工作站供给更高的带宽。和谈的透明性使得交流机在软件设置装备摆设简单的情形下直接安装在多和谈收集中；交流机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件进级；交流机对工作站是透明的，这样打点开销低廉，简化了收集节点的增添、移动和收集转变的操作。
　　操作专门设计的集成电路可使交流机以线路速度在所有的端口并需瞰脾信息，供给了比传统桥接器高得多的操作机能。专用集成电路手艺使得交流器在更多端口的情形下以上述机能运行，其端口造价低于传统型桥接器。

二、三种交流手艺

　　1．端口交流
　　端口交流手艺最早呈此刻插槽式的集线器中，这类集线器的背板凡是划分有多条以太网段（每条网段为一个广材暌跪），不用网桥或路由毗连，收集之间是互不相通的。以年夜主模块插入后凡是被分配到某个背板的网段上，端口交流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。按照撑持的水平，端口交流还可细分为：
　　模块交流：将整个模块进行网段迁移。
　　端口组交流：凡是模块上的端口被划分为若干组，每组端口许可进行网段迁移。
　　端口级交流：撑持每个端口在分歧网段之间进行迁移。这种交流手艺是基于OSI第一层上完成的，具有矫捷性和负载平衡能力等利益。如不美观设置装备摆设适当，那么还可以在必然水平进行客错，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流。
　　2．帧交流
　　帧交流是今朝应用最广的局域网交流手艺，它经由过程对传统传输前言进行微分段，供给并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产物的实现手艺均会有差异，但对收集帧的措置体例一般有以下几种：
　　纵贯交流：供给线速措置能力，交流机只读出收集帧的前14个字节，便将收集帧传送到响应的端口上。
　　存储转发：经由过程对收集帧的篡夺进行验错和节制。
　　前一种体例的交流速度很是快，但缺乏对收集帧进行更高级的节制，缺乏智能性和平安性，同时也无法撑持具有分歧速度的端口的交流。是以，各厂商把后一种手艺作为重点。
　　有的厂商甚至对收集帧进行分化，将帧分化成固定巨细的信元，该信元措置极易用硬件实现，措置速度快，同时能够完成高级节制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级节制。
　　3．信元交流
　　ATM手艺代表了收集和通信手艺成长的未来标的目的，也是解决今朝收集通信中众多灾题的一剂“岢々”，ATM采用固定长度53个字节的信元交流。因为长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非分歧毗连，并走运行，可以经由过程一个交流机同时成立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还答应在源节点和方针、节点成立多个虚拟链接，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改暌姑，因而能年夜年夜提高通道的操作率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。

三、局域网交流机的种类和选择

　　局域网交流机按照使用的收集手艺可以分为：
　　以年夜网交流机；
　　令牌环交流机；
　　FDDI交流机；
　　ATM交流机；
　　快速以太网交流机等。
　　如不美观按交流机应用规模来划分，可分为：
　　台式交流机；
　　工作组交流机；
　　骨清洁流机；
　　企业交流机；
　　分段交流机；
　　端口交流机；
　　收集交流机等。
　　局域网交流机是组成收集系统的焦点设备。对用户而言，局域网交流机最首要的指标是端口的设置装备摆设、数据交流能力、包交流速度等身分。是以，在选择交流机时要注重以下事项：
　　（1）交流端口的数目；
　　（2）交流端口的类型；
　　（3）系统的扩充能力；
　　（4）主干线毗连手段；
　　（5）交流机总交流能力；
　　（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，顺遂跟尾；
　　（10）收集打点能力。

会计考友 · 发表于 2012-8-3 20:28:12

四、交流机应用中几个值得注重的问题

　　1．交流机收集中的瓶颈问题
　　交流机自己的措置速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其拭魅这是一种曲解，毗连入网的工作站或处事器使用的收集是以年夜网，它遵循CSMA／CD介质访谒轨则。在当前的客户／处事器模式的收集中多台工作站会同时访谒处事器，是以很是轻易形成处事器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交流机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以设置装备摆设一个或两个100Mbps端口），便操作户毗连处事器或高速主干网。用户也可以经由过程设计多台处事器（进行营业划分）或追加多个网卡来消弭瓶颈。交流机还可撑持生成树算法，便操作户架构容错的冗余毗连。
　　2．收集中的广播帧
今朝普遍使用的收集操作系统有Netware、Windows NT等，而Lan Server的处事器是经由过程发送收集广播帧来向客户机供给处事的。这类局域网中广播包的存在会年夜年夜降低交流机的效率，这时可以操作交流机的虚拟网功能（并非每种交流机都撑持虚拟网）将广播包限制在必然规模内。
　　每台文交流机的端口都撑持必然数目的MAC地址，这样交流机能够“记忆”住该端口一组毗连站点的情形，厂商供给的定位分歧的交流机端谈锋持MAC数也纷歧样，用户使用时必然要注重交流机端口的毗连端点数。如不美观跨越厂商给定的MAC数，交流机领受到一个收集帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交流机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播体例发向交流机的每个端口。
　　3．虚拟网的划分
　　虚拟网是交流机的主要功能，凡是虚拟网的实现形式有三种：
　　（１）静态端口分配
　　静态虚拟网的划分凡是是网管人员使用网管软件或直接设置交流机的端口，使其直接隶属某个虚拟网。这些端口一向连结这些隶属性，除非网管人员年夜头设置。这种体例虽然斗劲麻烦，但斗劲平安，轻易设置装备摆设和维护。
　　（２）动态虚拟网
　　撑持动态虚拟网的端口，可以借助智能打点软件自动确定它们的隶属。端口是经由过程借助收集包的MAC地址、逻辑地址或和谈类型来确定虚拟网的隶属。当一收集节点刚毗连入网时，交流机端口还未分配，于是交流机经由过程篡夺收集节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员设置装备摆设好后，用户的计较机可以矫捷地改变交流机端口，而不会改变该用户的虚拟网的隶属性，而且如不美观收集中呈现不决义的MAC地址，则可以向网管人员报警。
　　（３）多虚拟网端口设置装备摆设
该设置装备摆设撑持一用户或一端口可以同时访谒多个虚拟网。这样可以将一台收集处事器设置装备摆设成多个营业部门（每种营业设置成一个虚拟网）都可同时访谒，也可以同时访谒多个虚拟网的资本，还可让多个虚拟网间的毗连只需一个路由端口即可完成。但这样会带来平安上的隐患。虚拟网的业界规范正在拟定傍边，因而各个公司的产物还谈不上互操作性。Cisco公司开发了Inter－Switch Link（ISL）虚拟收集和谈，该和谈撑持跨主干网（ATM、FDDI、Fast Ethernet）的虚拟网。但该和谈被求全训斥为缺乏平安性上的考虑。传统的计较机收集中使用了年夜量的共享式Hub，经由过程矫捷接入计较机端口也可以获得好的效不美观。
　　4．高速局域网手艺的应用
　　快速以太网手艺虽然在某些方面与传统以年夜网连结了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了斗劲年夜的限制。经由过程100Mbps的交流机可以打破这些局限。同时也只有交流机端谈锋可以撑持双工高速传输。
　　今朝也呈现了CDDI／FDDI的交流手艺，此外该CDDI／FDDI的端口价钱也呈下降趋向，同时在传输距离和平安性方面也有斗劲年夜的优势，是以它是年夜型收集主干的一种斗劲好的选择。
　　3COM的首要交流产物有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的首要交流产物有LattisSwitch2800，BAY stack workgroup、System3O00／5000（供给某些可选交流模块）；Cisco的首要交流产物有Catalyst 1000／2000／3000／5000系列。
　　三家公司的产物形态看来都有相似之处，产物的价钱也斗劲接近，除了设计中要考虑收集情形的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需年夜整体上考虑，例如网管、收集应用等。跟着ATM手艺的成长和成熟以及市场竞争的加剧，帧交流机的价钱将会进一步下跌，它将成为工作组网的主要解决方案。

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