IT運維：交換機的分類

2020-04-14 17:06 作者：admin 瀏覽量：

從網絡覆蓋范圍劃分交換機可以分為以下兩類：
  1、廣域網交換機
    廣域網交換機主要是應用于電信城域網互聯、互聯網接入等領域的廣域網中，提供通信用的基礎平臺。
    2、局域網交換機
    這種交換機就是我們常見的交換機了。局域網交換機應用于局域網絡，用于連接終端設備，如服務器、工作站、集線器、路由器、網絡打印機等網絡設備，提供高速獨立通信通道。
根據交換機使用的網絡傳輸介質及傳輸速度的不同我們一般可以將局域網交換機分為以太網交換機、快速以太網交換機、千兆（G位）以太網交換機、10千兆（10G位）以太網交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環交換機等。
 1、以太網交換機
    首先要說明的一點是，這里所指的“以太網交換機”是指帶寬在100Mbps以下的以太網所用交換機。
    以太網交換機是最普遍和便宜的，它的檔次比較齊全，應用領域也非常廣泛，在大大小小的局域網都可以見到它們的蹤影。以太網包括三種網絡接口：RJ－45、BNC和AUI，所用的傳輸介質分別為：雙絞線、細同軸電纜和粗同軸電纜。不要以為一講以太網就都是RJ－45接口的，只不過雙絞線類型的RJ－45接口在網絡設備中非常普遍而已。當然現在的交換機通常不可能全是BNC或AUI接口的，因為目前采用同軸電纜作為傳輸介質的網絡現在已經很少見了，而一般是在RJ－45接口的基礎上為了兼顧同軸電纜介質的網絡連接，配上BNC或AUI接口。
  2、快速以太網交換機
    這種交換機是用于100Mbps快速以太網。快速以太網是一種在普通雙絞線或者光纖上實現100Mbps傳輸帶寬的網絡技術。要注意的是，一講到快速以太網就認為全都是純正100Mps帶寬的端口，事實上目前基本上還是10／100Mbps自適應型的為主。同樣一般來說這種快速以太網交換機通常所采用的介質也是雙絞線，有的快速以太網交換機為了兼顧與其它光傳輸介質的網絡互聯，或許會留有少數的光纖接口“SC”。
 3、千兆以太網交換機
    千兆以太網交換機是用于目前較新的一種網絡－－千兆以太網中，也有人把這種網絡稱之為“吉比特(GB)以太網”，那是因為它的帶寬可以達到1000Mbps。它一般用于一個大型網絡的骨干網段，所采用的傳輸介質有光纖、雙絞線兩種，對應的接口為“SC”和“RJ－45”接口兩種。
 4、10千兆以太網交換機
    10千兆以太網交換機主要是為了適應當今10千兆以太網絡的接入，它一般是用于骨干網段上，采用的傳輸介質為光纖，其接口方式也就相應為光纖接口。同樣這種交換機也稱之為“10G以太網交換機”。
 5、ATM交換機
    ATM交換機是用于ATM網絡的交換機產品。ATM網絡由于其獨特的技術特性，現在還只用于電信、郵政網的主干網段，因此其交換機產品在市場上很少看到。比在ADSL寬帶接入方式中如果采用PPPoA協議的話，在局端（NSP端）就需要配置ATM交換機，有線電視的Cable Modem互聯網接入法在局端也采用ATM交換機。它的傳輸介質一般采用光纖，接口類型同樣一般有兩種：以太網RJ－45接口和光纖接口，這兩種接口適合與不同類型的網絡互聯。相對于物美價廉的以太網交換機而言，ATM交換機的價格比較高，在普通局域網中應用很少。
 6、FDDI交換機
    FDDI技術是在快速以太網技術還沒有開發出來之前開發的，它主要是為了解決當時10Mbps以太網和16Mbps令牌網速度的局限，它的傳輸速度可達到100Mbps。但它當時是采用光纖作為傳輸介質的，比以雙絞線為傳輸介質的網絡成本高許多，所以隨著快速以太網技術的成功開發，FDDI技術也就失去了它應有的市場。正因如此，FDDI設備，如FDDI交換機也就比較少見了，FDDI交換機是用于老式中、小型企業的快速數據交換網絡中的，它的接口形式都為光纖接口。
 7、令牌環交換機
    主流局域網中曾經有一種被稱為“令牌環網”的網絡。它是由IBM在20世紀70年代開發主，在老式的令牌環網中，數據傳輸率為4Mbit/s或16Mbit/s，新型的快速令牌環網速度可達100Mbit/s，目前已經標準化了。令牌環網的傳輸方法在物理上采用星形拓撲結構，在邏輯上采用環形拓撲結構。與之相匹配的交換機產品就是令牌環交換機。由于令牌環網逐漸失去了市場，相應的純令牌環交換機產品也非常少見。但是在一些交換機中仍留有一些BNC或AUI接口，以方便令牌環網進行連接。
根據交換機所應用的網絡層次，我們又可以將網絡交換機劃分為可分為企業級交換機、校園網交換機、部門級交換機和工作組交換機、桌機型交換機五種。
 1、企業級交換機
    企業級交換機屬于一類高端交換機，一般采用模塊化的結構，可作為企業網絡骨干構建高速局域網，所以它通常用于企業網絡的最頂層。
    企業級交換機可以提供用戶化定制、優先級隊列服務和網絡安全控制，并能很快適應數據增長和改變的需要，從而滿足用戶的需求。對于有更多需求的網絡，企業級交換機不僅能傳送海量數據和控制信息，更具有硬件冗余和軟件可伸縮性特點，保證網絡的可靠運行。這種交換機從它所處的位置可以清楚地看出它自身的要求非同一般，起碼在帶寬、傳輸速率以背板容量上要比一般交換機要高出許多，所以企業級交換機一般都是千兆以上以太網交換機。企業級交換機所采用的端口一般都為光纖接口，這主要是為了保證交換機高的傳輸速率。那么什么樣的交換機可以稱之為企業級交換機呢？其實還沒有一個明確的標準，只是現在通常這么認為，如果是作為企業的骨干交換機時，能支持500個信息點以上大型企業應用的交換機為企業級交換機。
    企業交換機還可以接入一個大底盤。這個底盤產品通常支持許多不同類型的組件，比如快速以太網和以大網中繼器、FDDI集中器、令牌環MAU和路由器。企業交換機在建設企業級別的網絡時非常有用，尤其是對需要支持一些網絡技術和以前的系統。基于底盤設備通常有非常強大的管理特征，因此非常適合于企業網絡的環境。
 2、校園網交換機
    校園網交換機，這種交換機應用相對較少，主要應用于較大型網絡，且一般作為網絡的骨干交換機。這種交換機具有快速數據交換能力和全雙工能力，可提供容錯等智能特性，還支持擴充選項及第三層交換中的虛擬局域網（VLAN）等多種功能。
    這種交換機通常用于分散的校園網而得名，其實它不一定要應用校園網絡中，只表示它主要應用于物理距離分散的較大型網絡中。因為校園網比較分散，傳輸距離比較長，所以在骨干網段上，這類交換機通常采用光纖或者同軸電纜作為傳輸介質，交換機當然也就需提供SC光纖口和BNC或者AUI同軸電纜接口。
 3、部門級交換機
    部門級交換機是面向部門級網絡使用的交換機。這類交換機可以是固定配置，也可以是模塊配置，一般除了常用的RJ－45雙絞線接口外，還帶有光纖接口。部門級交換機一般具有較為突出的智能型特點，支持基于端口的VLAN（虛擬局域網），可實現端口管理，可任意采用全雙工或半雙工傳輸模式，可對流量進行控制，有網絡管理的功能，可通過PC機的串口或經過網絡對交換機進行配置、監控和測試。如果作為骨干交換機，則一般認為支持300個信息點以下中型企業的交換機為部門級交換機。
 4、工作組交換機
    工作組交換機是傳統集線器的理想替代產品，一般為固定配置，配有一定數目的10Base－T或100Base－TX以太網口。交換機按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉發，這種轉發決策一般不考慮包中隱藏的更深的其他信息。與集線器不同的是交換機轉發延遲很小，操作接近單個局域網性能，遠遠超過了普通橋接互聯網絡之間的轉發性能。
    工作組交換機一般沒有網絡管理的功能，如果是作為骨干交換機則一般認為支持100個信息點以內的交換機為工作組級交換機。
 5、桌面型交換機
    桌面型交換機，這是最常見的一種最低檔交換機，它區別于其他交換機的一個特點是支持的每端口MAC地址很少，通常端口數也較少（12口以內，但不是絕對），只具備最基本的交換機特性，當然價格也是最便宜的。
    這類交換機雖然在整個交換機中屬最低檔的，但是相比集線器來說它還是具有交換機的通用優越性，況且有許多應用環境也只需這些基本的性能，所以它的應用還是相當廣泛的。它主要應用于小型企業或中型以上企業辦公桌面。在傳輸速度上，目前桌面型交換機大都提供多個具有10／100Mbps自適應能力的端口。
 如果按交換機的端口結構來分，交換機大致可分為：固定端口交換機和模塊化交換機兩種不同的結構。其實還有一種是兩者兼顧，那就是在提供基本固定端口的基礎之上再配備一定的擴展插槽或模塊。
  1、固定端口交換機
    固定端口顧名思義就是它所帶有的端口是固定的，如果是8端口的，就只能有8個端口，再不能添加。16個端口也就只能有16個端口，不能再擴展。目前這種固定端口的交換機比較常見，端口數量沒有明確的規定，一般的端口標準是8端口、16端口和24端口。非標準的端口數主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。
    固定端口交換機雖然相對來說價格便宜一些，但由于它只能提供有限的端口和固定類型的接口，因此，無論從可連接的用戶數量上，還是從可使用的傳輸介質上來講都具有一定的局限性，但這種交換機在工作組中應用較多，一般適用于小型網絡、桌面交換環境。
    固定端口交換機因其安裝架構又分為桌面式交換機和機架式交換機。與集線器相同，機架式交換機更易于管理，更適用于較大規模的網絡，它的結構盡寸要符合19英寸國際標準，它是用來與其它交換設備或者是路由器、服務器等集中安裝在一個機柜中。而桌面式交換機，由于只能提供少量端口且不能安裝于機柜內，所以，通常只用于小型網絡。
  2、模塊化交換機
    模塊化交換機雖然在價格上要貴很多，但擁有更大的靈活性和可擴充性，用戶可任意選擇不同數量、不同速率和不同接口類型的模塊，以適應千變萬化的網絡需求。而且，模塊化交換機大都有很強的容錯能力，支持交換模塊的冗余備份，并且往往擁有可熱插拔的雙電源，以保證交換機的電力供應。在選擇交換機時，應按照需要和經費綜合考慮選擇模塊化或固定方式。一般來說，企業級交換機應考慮其擴充性、兼容性和排錯性，因此，應當選用模塊化交換機；而骨干交換機和工作組交換機則由于任務較為單一，故可采用簡單明了的固定式交換機。
我們知道網絡設備都是對應工作在OSI／RM（OSI參考模型）這一開放模型的一定層次上，工作的層次越高，說明其設備的技術性越高，性能也越好，檔次也就越高。交換機也一樣，隨著交換技術的發展，交換機由原來工作在OSI／RM的第二層，發展到現在有可以工作在第四的交換機出現，所以根據工作的協議層交換機可分第二層交換機、第三層交換機和第四層交換機。
  1、第二層交換機
    第二層交換機是對應于OSI／RM的第二協議層來定義的，因為它只能工作在OSI／RM開放體系模型的第二層－－數據鏈路層。第二層交換機依賴于鏈路層中的信息（如MAC地址）完成不同端口數據間的線速交換，主要功能包括物理編址、錯誤校驗、幀序列以及數據流控制。這是最原始的交換技術產品，目前桌面型交換機一般是屬于這類型，因為桌面型的交換機一般來說所承擔的工作復雜性不是很強，又處于網絡的最基層，所以也就只需要提供最基本的數據鏈接功能即可。目前第二層交換機應用最為普遍（主要是價格便宜，功能符合中、小企業實際應用需求），一般應用于小型企業或中型以上企業網絡的桌面層次。
 2、第三層交換機
    第三層同樣是對應于OSI／RM開放體系模型的第三層－－網絡層來定義的，也就是說這類交換機可以工作在網絡層，它比第二層交換機更加高檔，功能更加強。第三層交換機因為工作于OSI／RM模型的網絡層，所以它具有路由功能，它是將IP地址信息提供給網絡路徑選擇，并實現不同網段間數據的線速交換。當網絡規模較大時，可以根據特殊應用需求劃分為小面獨立的VLAN網段，以減小廣播所造成的影響時。通常這類交換機是采用模塊化結構，以適應靈活配置的需要。在大中型網絡中，第三層交換機已經成為基本配置設備。
 3、第四層交換機
    第四層交換機是采用第四層交換技術而開發出來的交換機產品，當然它工作于OSI／RM模型的第四層，即傳輸層，直接面對具體應用。第四層交換機支持的協議是各種各樣的，如HTTP，FTP、Telnet、SSL等。在第四層交換中為每個供搜尋使用的服務器組設立虛IP地址（VIP），每組服務器支持某種應用。在域名服務器（DNS）中存儲的每個應用服務器地址是VIP，而不是真實的服務器地址。當某用戶申請應用時，一個帶有目標服務器組的VIP連接請求（例如一個TCPSYN包）發給服務器交換機。服務器交換機在組中選取最好的服務器，將終端地址中的VIP用實際服務器的IP取代，并將連接請求傳給服務器。這樣，同一區間所有的包由服務器交換機進行映射，在用戶和同一服務器間進行傳輸。
    第四層交換技術相對原來的第二層、第三層交換技術具有明顯的優點，從操作方面來看，第四層交換是穩固的，因為它將包控制在從源端到宿端的區間中。另一方面，路由器或第三層交換，只針對單一的包進行處理，不清楚上一個包從哪來、也不知道下一個包的情況。它們只是檢測包報頭中的TCP端口數字，根據應用建立優先級隊列，路由器根據鏈路和網絡可用的節點決定包的路由；而第四層交換機則是在可用的服務器和性能基礎上先確定區間。
 如果按交換機是否支持網絡管理功能，我們可以將交換機又可大分為“網管型”和“非網管理型”兩大類。
 網管型交換機的任務就是使所有的網絡資源處于良好的狀態。網管型交換機產品提供了基于終端控制口（Console）、基于Web頁面以及支持Telnet遠程登錄網絡等多種網絡管理方式。因此網絡管理人員可以對該交換機的工作狀態、網絡運行狀況進行本地或遠程的實時監控，縱觀全局地管理所有交換端口的工作狀態和工作模式。網管型交換機支持SNMP協議，SNMP協議由一整套簡單的網絡通信規范組成，可以完成所有基本的網絡管理任務，對網絡資源的需求量少，具備一些安全機制。SNMP協議的工作機制非常簡單，主要通過各種不同類型的消息，即PDU（協議數據單位）實現網絡信息的交換。但是網管型交換機相對下面所介紹的非網管型交換機來說要貴許多。
網管型交換機采用嵌入式遠程監視（RMON）標準用于跟蹤流量和會話，對決定網絡中的瓶頸和阻塞點是很有效的。軟件代理支持4個RMON組（歷史、統計數字、警報和事件），從而增強了流量管理、監視和分析。統計數字是一般網絡流量統計；歷史是一定時間間隔內網絡流量統計；警報可以在預設的網絡參數極限值被超過時進行報警；時間代表管理事件。
還有網管型交換機提供基于策略的QoS（Quality of service）。策略是指控制交換機行為的規則，網絡管理員利用策略為應用流分配帶寬、優先級以及控制網絡訪問，其重點是滿足服務水平協議所需的帶寬管理策略及向交換機發布策略的方式。在交換機的每個端口處用來表示端口狀態、半雙工／全雙工和10BaseT／100BaseT的多功能發光二極管（LED）以及表示系統、冗余電源（RPS）和帶寬利用率的交換級狀態LED形成了全面、方便的可視管理系統。目前大多數部門級以下的交換機多數都是非網管型的，只有企業級及少數部門級的交換機支持網管功能。
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