什么是交换机(什么是交换机接口处理器或接口卡和数据总站间所能)

什么是交换机(什么是交换机接口处理器或接口卡和数据总站间所能)

什么是交换机？

交换机和集线器之间的差异

技术进步导致交换机价格快速下降，普通用户有能力购买这样的设备。但是和早期的网络设备相比(主要是和HUB hub相比)，它有什么优势呢？这也是大多数用户关心的问题。我们来比较两种实现结果相同但工作机制不同的设备：交换机和集线器。

从工作现象来看，它们都是通过多个端口连接到以太网的设备，可以通过网络连接一个星型结构的多个用户，共享资源或者交换数据。但是细分他们的工作状态就完全不一样了。

集线器的工作机制是广播。无论从哪个端口收到什么类型的数据包，都会以广播的形式发送到所有其他端口。连接这些端口的网卡(NIC)会对信息进行判断和处理，符要求的就留下来处理，否则就丢弃，容易导致广播风暴。当网络很大时，网络性能会受到很大影响。从其工作状态来看，集线器的执行效率低(向所有端口发送数据包)，安全性差(所有网卡都能接收，但非目的网卡丢弃数据包)。而且一次只能处理一个数据包，当数据包同时出现在多个端口时就会发生冲突。数据包是串行处理的，因此它不适较大的网络主干。

开关的工作完全不同。现在低端交换机都是二层交换机，基于MAC地址进行交换。它分析以太网数据包的报头信息(包括原始MAC地址、目标MAC地址、信息长度等。)，获取目标MAC地址，查找交换机中存储的地址对照表(MAC地址对应的端口)，确认该MAC地址的网卡连接到哪个端口，然后只将数据包发送到对应的端口，有效抑制广播风暴。这是交换机和集线器的区别。而交换机内部转发的报文背板带宽远大于端口带宽，因此报文处于并行状态，效率高，可以满足大型网络环境下大量数据并行处理的要求。

局域网交换机分类

从传输介质和传输速度来看，局域网交换机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交换机和令牌环网交换机等。这些交换机适用于以太网、快速以太网、FDDI、ATM和令牌环网等。

根据最广泛的通用分类方法，局域网交换机可分为三类：DesktopSwitch、WorkgroupSwitch和CampusSwitch。

1.桌面交换机是最常见的交换机，应用非常广泛，尤其是一般办公室、小型机房、业务受理集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。就传输速度而言，大多数现代台式交换机提供多个具有10/100Mbps自适应能力的端口。

2.组交换机，即工作组交换机，通常用作扩展设备。当桌面交换机不能满足需求时，大多直接考虑组交换机。虽然组交换机只有很少的端口，但它支持更多的MAC地址，并具有良好的扩展能力。端口的传输速度基本都是100Mbps。

3.校园网交换机，比较少见，只在大型网络中使用，一般作为网络的骨干交换机。它具有快速数据交换能力和全双工能力，可以提供容错等智能特性，还支持扩展选项和第三层交换中的虚拟局域网(VLAN)等功能。

根据架构特点，人们还把局域网交换机分为机架式、带扩展槽的固定配置式和不带扩展槽的固定配置式。

1.机架式交换机这是一种插槽式交换机，扩展性好，可以支持不同的网络类型，如以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、令牌环、FDDI等，但价格昂贵，很多高端交换机都采用机架式结构。

2.带扩展槽的固定配置交换机。它是一种带有固定数量端口和少量扩展槽的交换机。在支持固定端口类型网络的基础上，该交换机还可以通过扩展其他网络类型模块来支持其他类型的网络。这种开关的价格在中间。

3.无扩展槽的固定配置交换机。这种交换机只支持一种类型的网络(一般是以太网)，可以应用于小型企业或办公室的局域网。它最便宜，应用最广泛。

局域网交换机的常见技术指标

局域网交换机中有很多基本的技术指标，全面反映了交换机的技术性能和功能，是用户选购产品时参考的重要数据来源。比较重要的技术指标如下。

1.机架插槽数量：指机架交换机可以插入的模块数量。

2.扩展槽数量：指带有扩展槽的固定配置交换机可以插入的模块数量。

3.可堆叠数量：指可堆叠交换机的堆叠单元中可堆叠交换机的数量。显然，该参数也表示堆叠单元中可以提供的端口密度和信息点连接能力。

4.支持的网络类型：一般不带扩展槽的固定配置交换机只支持一种类型的网络，而带扩展槽的机架式交换机和固定配置交换机可以支持多种类型的网络，如以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、令牌环和FDDI等。交换机支持的网络类型越多，其可用性和可扩展性就越强。

5.SONET端口的数量：SONET(同步光传输)

6．背板吞吐量：背板吞吐最也称背板带宽，单位是每秒通过的数据包个数（pps），表示交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的数据量。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时成本也将会越高。

7．MAC地址表大小：连接到局域网上的每个端口或设备都需要一个MAC地址，其他设备要用到此地址来定位特定的端口及更新路由表和数据结构。一个设备的MAC地址表的大小反映了连接到该设备能支持的节点数。

8．支持的协议和标准：局域网交换机所支持的协议和标准内容，直接决定了交换机的网络适应能力。这些协议和标准一般是指由标准化组织所制定的联网规范和设备标准。由于交换机工作在第二层或第三层上，工作中要涉及到第三层以下的各类协议，一般来讲，根据开放互联网络模型可进行如下分类。

(1)层（物理层）协议包括EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、X.21和EIA530/EIA530A接口定义等，这些定义基本上决定了交换机上各物理接口的类型与作用。

(2)第二层（链路层）协议包括802.1d/SPT、802.1Q、802.1p及802.3x等。

(3)第三层（网络层）协议包括IP、IPX、RIP1/2、OSPF、BGP4、VRRP，以及组播协议等等。

局域网交换机选购要素

用户在选购局域网交换机时，应该主要考虑以下因素。

1、外型尺寸的选择

如果网络较大，或已完成楼宇级的综布线，工程要求网络设备上机架集中管理，应选机架式组型交换机或者校园网交换机。如果没有上述需求，桌面型的交换机具有更高的性能价格比。

2、可伸缩性

局域网交换机的可伸缩性是选择局域网交换机的一个重要问题。可伸缩性好并非仅仅是产品拥有很多端口数量。因为交换机应用最重要的事情之一，是确定其端口在什么情况下会出现拥塞。所以用户需要考虑下面两个方面的问题。

(1)内部可伸缩性在2个堆叠的交换机之间，的可伸缩性是多少？带宽的增长在交换机没有过载时，有多少个端口的传输速率可以从10Mbps提高到100Mbps？

(2)外部可伸缩性和交换机上联的最高速率有关。例如，有1台24用户端口的可堆叠局域网交换机，假设这24个端口能传输的流量全都是10Mbps，并且该交换机上联的速率为1Gbps，因此，如果其中有8个端口的速率提高到100Mbps，就会导致上联的饱和。因为8个端口的传输速率达到100Mbps时，总流量就是800Mbps。而剩下的16个端口，每个端口速率为10Mbps，总共才160Mbps。这样，24个端口流量总和为960Mbps。说明这台交换机再也无法处理快速以太网的连接了，否则就会出现拥塞。如果交换机上联的速率为2Gbps，则它最多只能处理19个快速以太网端口，否则就会发生拥塞。所以，交换机的可伸缩性，直接决定了局域网各信息点传输速率的升级能力。

3、可管理性

对局域网交换机来说，在运行和管理方面所付出的代价，同样远远超过购买成本。基于这方面考虑，可管理性已开始成为评定交换机的另一个关键因素。

一般来讲，交换机本身就具有一定的可管理性能，于可堆叠式交换机还具有可以把几个所堆叠的交换机作为1台交换机来管理的优点，而不需要对每一台局域网交换机分别进行管理和监视。需要注意的是，在可管理内容中包括了处理具有优先权流量的服务质量（QoS）、增强策略管理的能力、管理虚拟局域网流量的能力，以及配置和操作的难易程度。其中QoS性能主要表现在保留所需要的带宽，从而支持不同服务级别的需求。可管理性还涉及到交换机对策略的支持，策略是一组规则，它控制交换机工作。网络管理员采用策略分配带宽，并对每个应用流量和控制网络访问指定优先级。其重点是带宽管理策略，且必须满足服务级别协议SLA。分布式策略是堆成组叠交换机的重要内容，应该检查可堆叠交换机是否支持目录管理功能，如轻型目录访问协议（LDAP），以提高交换机的可管理性。

4、端口带宽及类型

选择什么类型的局域网交换机，用户应首先应根据自己组网带宽需要决定，再从交换机端口带宽设计方面来考虑。从端口带宽的配置看，目前市场上主要有以下三类。

种配置：n×10M＋m×100M低快速端口专用型

一般骨干网的传输速率为100Mbps全双工，分支速率为10Mbps。从技术角度看，这类配置的局域网交换机严格限制了网络的升级，用户无法实现高速多媒体网络，因此国内外厂商已基本停止生产这种产品。

第二种配置：n×10/100Mbps端口自适应型

目前这种交换机是市场上的主流产品，因为它们有自动协商功能（AutoNegotiation），能够检测出其下联设备的带宽是100M还是10M，是全双工还是半双工。当网卡与交换机相联时，如果网卡支持全双工，这条链路可以收发各占100M，实现200M的带宽，同样的情况可能出现在交换机到交换机的连接中，应用环境非常宽松。

第三种配置：n×1000M＋m×100M高速端口专用型

与类交换机配置方式相似，所不同的是不仅带宽要多几个数量级，而且端口类型也完全不同。采用这种配置方案的交换机，是当前高速网络和光纤网络接入方案中的重要设备，可彻底解决网络服务器之间的瓶颈问题。如3Com公司的3C39024（1×1000SX＋24×10/100BaseTX）、3C39036（1×1000SX＋36×10/100BaseTX）千兆上联服务器，解决了服务器到服务器的瓶颈问题。但成本要远远高于前两类产品。

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