細數交換機工作原理細節分析
2020-10-24 11:27:48
供稿：網友
交換機是怎么進行工作的和交換機工作原理是什么??？路由軟件大多都是經過處理的高效優化軟件，并不是簡單照搬路由器中的軟件，這些業務在物理服務器基礎上，需要復雜的載量平衡算法。
交換機本身的處理速度可以達到很高，用戶往往迷信廠商宣傳的Gbps級的高速背板。其實這是一種誤解，連接入網的工作站或服務器使用的網絡是以大網，它遵循CSMA／CD介質訪問規則。
在當前的客戶／服務器模式的網絡中多臺工作站會同時訪問服務器，因此非常容易形成服務器瓶頸。有的廠商已經考慮到這一點，在交換機中設計了一個或多個高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一個或兩個100Mbps端口）。
方便用戶連接服務器或高速主干網。用戶也可以通過設計多臺服務器（進行業務劃分）或追加多個網卡來消除瓶頸。交換機還可支持生成樹算法，方便用戶架構容錯的冗余連接。
1．網絡中的廣播幀
目前廣泛使用的網絡操作系統有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服務器是通過發送網絡廣播幀來向客戶機提供服務的。這類局域網中廣播包的存在會大大降低交換機的效率，這時可以利用交換機的虛擬網功能（并非每種交換機都支持虛擬網）將廣播包限制在一定范圍內。
每臺文交換機的端口都支持一定數目的MAC地址，這樣交換機能夠“記憶”住該端口一組連接站點的情況，廠商提供的定位不同的交換機端口支持MAC數也不一樣，用戶使用時一定要注意交換機端口的連接端點數。
如果超過廠商給定的MAC數，交換機接收到一個網絡幀時，只有其目的站的MAC地址不存在于該交換機端口的MAC地址表中，那么該幀會以廣播方式發向交換機的每個端口。
2．虛擬網的劃分
虛擬網是交換機工作原理的重要功能，通常虛擬網的實現形式有三種：
(1)靜態端口分配
靜態虛擬網的劃分通常是網管人員使用網管軟件或直接設置交換機的端口，使其直接從屬某個虛擬網。這些端口一直保持這些從屬性，除非網管人員重新設置。這種方法雖然比較麻煩，但比較安全，容易配置和維護。
（2）動態虛擬網
支持動態虛擬網的端口，可以借助智能管理軟件自動確定它們的從屬。端口是通過借助網絡包的MAC地址、邏輯地址或協議類型來確定虛擬網的從屬。當一網絡節點剛連接入網時。
交換機工作原理端口還未分配，于是交換機通過讀取網絡節點的MAC地址動態地將該端口劃入某個虛擬網。這樣一旦網管人員配置好后，用戶的計算機可以靈活地改變交換機端口，而不會改變該用戶的虛擬網的從屬性，而且如果網絡中出現未定義的MAC地址，則可以向網管人員報警。
（3）多虛擬網端口配置
該配置支持一用戶或一端口可以同時訪問多個虛擬網。這樣可以將一臺網絡服務器配置成多個業務部門（每種業務設置成一個虛擬網）都可同時訪問，也可以同時訪問多個虛擬網的資源，還可讓多個虛擬網間的連接只需一個路由端口即可完成。
但這樣會帶來安全上的隱患。虛擬網的業界規范正在制定當中，因而各個公司的產品還談不上互操作性。Cisco公司開發了Inter－Switch Link（ISL）虛擬網絡協議，該協議支持跨骨干網（ATM、FDDI、Fast Ethernet）的虛擬網。但該協議被指責為缺乏安全性上的考慮。傳統的計算機網絡中使用了大量的共享式Hub，通過靈活接入計算機端口也可以獲得好的效果。
3.高速局域網技術的應用
快速以太網技術雖然在某些方面與傳統以大網保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX對傳輸距離和級連都有了比較大的限制。通過100Mbps的交換機可以打破這些局限。同時也只有交換機端口才可以支持雙工高速傳輸。
目前也出現了CDDI／FDDI的交換技術，另外該CDDI／FDDI的端口價格也呈下降趨勢，同時在傳輸距離和安全性方面也有比較大的優勢，因此它是大型網絡骨干的一種比較好的選擇。
3COM的主要交換產品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交換產品有LattisSwitch2800，BAY stack workgroup、System3O00／5000（提供某些可選交換模塊）；Cisco的主要交換產品有Catalyst 1000／2000／3000／5000系列。
三家公司的產品形態看來都有相似之處，產品的價格也比較接近，除了設計中要考慮網絡環境的具體需要（強調端口的搭配合理）外，還需從整體上考慮，例如網管、網絡應用等。隨著ATM技術的發展和成熟以及市場競爭的加劇，幀交換機的價格將會進一步下跌，它將成為工作組網的重要解決方案。
