艾銻知識——網(wǎng)絡交換機

2020-04-15 18:21 作者：艾銻無限 瀏覽量：

交換機的英文名稱之為“Switch”，它是集線器的升級換代產(chǎn)品，從外觀上來看，它與集線器基本上沒有多大區(qū)別，都是帶有多個端口的長方體。交換機是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳酚缮系募夹g統(tǒng)稱。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設備。
    “交換”和“交換機”最早起源于電話通訊系統(tǒng)PSTN。我們以前經(jīng)常在電影或電視中看到一些老的影片時常看到有人在電話機旁狂搖幾下（注意不是撥號），然后就說：給我接XXX，話務員接到要求后就會把相應端線頭插在要接的端子上，即可通話。其實這就是最原始的電話交換機系統(tǒng)，只不過它是一種人工電話交換系統(tǒng)，不是自動的，也不是我們所指的計算機交換機，但是今天的交換機也就是在這個電話交換機技術上發(fā)展而來的。

    交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流量控制。目前一些高檔交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN（虛擬局域網(wǎng)）的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有路由和防火墻的功能。

    交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線上。控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內存中的MAC地址（網(wǎng)卡的硬件地址）對照表以確定目的MAC的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣直接將數(shù)據(jù)迅速包傳送到目的節(jié)點，而不是所有節(jié)點，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口。這種方式我們可以明顯地看出一方面效率高，不會浪費網(wǎng)絡資源，只是對目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)，一般來說不易產(chǎn)生網(wǎng)絡堵塞；另一個方面數(shù)據(jù)傳輸安全，因為它不是對所有節(jié)點都同時發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)時其它節(jié)點很難偵聽到所發(fā)送的信息。這也是交換機為什么會很快取代集線器的重要原因之一。

    交換機與集線器的區(qū)別主要體現(xiàn)在如下幾個方面：
    （1）在OSI/RM（OSI參考模型）中的工作層次不同
    交換機和集線器在OSI／RM開放體系模型中對應的層次就不一樣，集線器是同時工作在第一層（物理層）和第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），而交換機至少是工作在第二層，更高級的交換機可以工作在第三層（網(wǎng)絡層）和第四層（傳輸層）。

    （2）交換機的數(shù)據(jù)傳輸方式不同
    集線器的數(shù)據(jù)傳輸方式是廣播（broadcast）方式，而交換機的數(shù)據(jù)傳輸是有目的的，數(shù)據(jù)只對目的節(jié)點發(fā)送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情況下第一次使用廣播方式發(fā)送，然后因為交換機具有MAC地址學習功能，第二次以后就不再是廣播發(fā)送了，又是有目的的發(fā)送。這樣的好處是數(shù)據(jù)傳輸效率提高，不會出現(xiàn)廣播風暴，在安全性方面也不會出現(xiàn)其它節(jié)點偵聽的現(xiàn)象。

    （3）帶寬占用方式不同

    在帶寬占用方面，集線器所有端口是共享集線器的總帶寬，而交換機的每個端口都具有自己的帶寬，這樣就交換機實際上每個端口的帶寬比集線器端口可用帶寬要高許多，也就決定了交換機的傳輸速度比集線器要快許多。

    （4）傳輸模式不同
    集線器只能采用半雙工方式進行傳輸?shù)模驗榧€器是共享傳輸介質的，這樣在上行通道上集線器一次只能傳輸一個任務，要么是接收數(shù)據(jù)，要么是發(fā)送數(shù)據(jù)。而交換機則不一樣，它是采用全雙工方式來傳輸數(shù)據(jù)的，因此在同一時刻可以同時進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，這不但令數(shù)據(jù)的傳輸速度大大加快，而且在整個系統(tǒng)的吞吐量方面交換機比集線器至少要快一倍以上，因為它可以接收和發(fā)送同時進行，實際上還遠不止一倍，因為端口帶寬一般來說交換機比集線器也要寬許多倍。

    總之，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡設備。目前，主流的交換機廠商以國外的CISCO(思科)、3COM、安奈特為代表，國內主要有華為、D-LINK等。

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