艾銻知識(shí)——網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

2020-04-15 18:21 作者：艾銻無限 瀏覽量：

交換機(jī)的英文名稱之為“Switch”，它是集線器的升級(jí)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(gè)端口的長方體。交換機(jī)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動(dòng)完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)統(tǒng)稱。廣義的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。
    “交換”和“交換機(jī)”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(shí)常看到有人在電話機(jī)旁狂搖幾下（注意不是撥號(hào)），然后就說：給我接XXX，話務(wù)員接到要求后就會(huì)把相應(yīng)端線頭插在要接的端子上，即可通話。其實(shí)這就是最原始的電話交換機(jī)系統(tǒng)，只不過它是一種人工電話交換系統(tǒng)，不是自動(dòng)的，也不是我們所指的計(jì)算機(jī)交換機(jī)，但是今天的交換機(jī)也就是在這個(gè)電話交換機(jī)技術(shù)上發(fā)展而來的。

    交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列以及流量控制。目前一些高檔交換機(jī)還具備了一些新的功能，如對(duì)VLAN（虛擬局域網(wǎng)）的支持、對(duì)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(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)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(huì)查找內(nèi)存中的MAC地址（網(wǎng)卡的硬件地址）對(duì)照表以確定目的MAC的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)端口上，通過內(nèi)部交換矩陣直接將數(shù)據(jù)迅速包傳送到目的節(jié)點(diǎn)，而不是所有節(jié)點(diǎn)，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(huì)浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，只是對(duì)目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)，一般來說不易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)堵塞；另一個(gè)方面數(shù)據(jù)傳輸安全，因?yàn)樗皇菍?duì)所有節(jié)點(diǎn)都同時(shí)發(fā)送，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)其它節(jié)點(diǎn)很難偵聽到所發(fā)送的信息。這也是交換機(jī)為什么會(huì)很快取代集線器的重要原因之一。

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

    （2）交換機(jī)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(jī)的數(shù)據(jù)傳輸是有目的的，數(shù)據(jù)只對(duì)目的節(jié)點(diǎn)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?yàn)榻粨Q機(jī)具有MAC地址學(xué)習(xí)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(huì)出現(xiàn)廣播風(fēng)暴，在安全性方面也不會(huì)出現(xiàn)其它節(jié)點(diǎn)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(jī)的每個(gè)端口都具有自己的帶寬，這樣就交換機(jī)實(shí)際上每個(gè)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(jī)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(jìn)行傳輸?shù)模驗(yàn)榧€器是共享傳輸介質(zhì)的，這樣在上行通道上集線器一次只能傳輸一個(gè)任務(wù)，要么是接收數(shù)據(jù)，要么是發(fā)送數(shù)據(jù)。而交換機(jī)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(shí)刻可以同時(shí)進(jìn)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(gè)系統(tǒng)的吞吐量方面交換機(jī)比集線器至少要快一倍以上，因?yàn)樗梢越邮蘸桶l(fā)送同時(shí)進(jìn)行，實(shí)際上還遠(yuǎn)不止一倍，因?yàn)槎丝趲捯话銇碚f交換機(jī)比集線器也要寬許多倍。

    總之，交換機(jī)是一種基于MAC地址識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。目前，主流的交換機(jī)廠商以國外的CISCO(思科)、3COM、安奈特為代表，國內(nèi)主要有華為、D-LINK等。

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