以太網(wǎng)交換機(jī)是基于以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的交換機(jī)，以太網(wǎng)采用共享總線型傳輸媒體方式的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)是每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)端口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無(wú)沖突地傳輸數(shù)據(jù)。

概念

1990 年問(wèn)世的交換式集線器(switching hub)，可明顯地提高局域網(wǎng)的性能。交換式集線器常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)(switch)或第二層交換機(jī)（表明此交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層）。

需要說(shuō)明的是，這里所指的“以太網(wǎng)交換機(jī)”是指?jìng)鬏攷捲?00Mbps以下的交換機(jī)，下面我們還會(huì)要講到一種“快速以太網(wǎng)交換機(jī)”、“千兆以太網(wǎng)交換機(jī)”和“萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)”其實(shí)也是以太網(wǎng)交換機(jī)，只不過(guò)它們所采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、或者傳輸介質(zhì)不一樣，當(dāng)然其接口形式也可能不一樣。

接口

以太網(wǎng)包括三種網(wǎng)絡(luò)接口：

RJ-45接口

這種接口應(yīng)用最為普遍。因其適配線纜\傳輸介質(zhì)制作簡(jiǎn)單，傳輸速率快。支持的雙工工作方式齊全。

BNC

所用的傳輸介質(zhì)為細(xì)同軸電纜，當(dāng)前已不常見(jiàn)。不要以為一講以太網(wǎng)就都是RJ－45接口的，只不過(guò)雙絞線類型的RJ－45接口在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中非常普遍而已。

AUI

所用的傳輸介質(zhì)為粗同軸電纜。當(dāng)前采用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)如今已經(jīng)很少見(jiàn)了，而一般是在RJ－45接口的基礎(chǔ)上為了兼顧同軸電纜介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)連接，配上BNC或AUI接口。

應(yīng)用

以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用最為普遍，價(jià)格也較便宜。檔次齊全。因此，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，在大大小小的局域網(wǎng)都可以見(jiàn)到它們的蹤影。以太網(wǎng)交換機(jī)通常都有幾個(gè)到幾十個(gè)端口。實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋。另外，它的端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的帶寬、提供半雙工、全雙工、自適應(yīng)的工作方式等。

特點(diǎn)

1.以太網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口都直接與主機(jī)相連，并且一般都工作在全雙工方式。

2.交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)的端口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無(wú)沖突地傳輸數(shù)據(jù)。

3、共享傳輸媒體的帶寬，對(duì)于普通 10 Mb/s 的共享式以太網(wǎng)，若共有 N 個(gè)用戶，則每個(gè)用戶占有的平均帶寬只有總帶寬(10 Mb/s)的 N 分之一。

涉及概念

Broadcast(廣播)

遞送報(bào)文分組的一種方式，按這種方式送出的報(bào)文分組將送到與發(fā)送系統(tǒng)連通的廣播地址所覆蓋的所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

Collision(沖突）

多個(gè)事件同時(shí)請(qǐng)求一個(gè)服務(wù)，而這個(gè)服務(wù)又不能區(qū)分和應(yīng)付多個(gè)請(qǐng)求所出現(xiàn)的現(xiàn)象。以太網(wǎng)交換機(jī)使用CSMA/CD 處理沖突和協(xié)調(diào)重新傳輸。

Full-duplex(全雙工）

全雙工是在通道中同時(shí)雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Α?

Half-duplex(半雙工）

在通道中同時(shí)只能沿著一個(gè)方向傳輸數(shù)據(jù)。

Stackable(堆疊)

堆疊是通過(guò)集線器的背板或是通過(guò)專用堆疊線纜連接起來(lái)的。堆疊后的數(shù)臺(tái)集線器或交換機(jī)在邏輯上是一個(gè)被網(wǎng)管的設(shè)備。

Spanning tree(生成樹(shù))

遵循IEEE803.1d 標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)環(huán)路時(shí)，該協(xié)議可以采用生成樹(shù)的算法從邏輯上斷開(kāi)其中一條連接，使其成為備份線路。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)斷路時(shí)，該協(xié)議會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)上述備份線路，確保網(wǎng)絡(luò)正常工作。一種用于在網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)環(huán)路并邏輯地阻塞冗余路徑，以確保在任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間只存在一條路徑的技術(shù)。為提高可靠性，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備間常需建立冗余連接。但是以太網(wǎng)的邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是星型或總線型的，因此鏈路中不允許出現(xiàn)環(huán)路。Spanning Tree 可以解決上述矛盾。

Uplink(級(jí)聯(lián))

級(jí)聯(lián)是通過(guò)集線器（或交換機(jī)）的某個(gè)端口與其它集線器或交換機(jī)相連的，級(jí)聯(lián)后每臺(tái)集線器或交換機(jī)在邏輯上仍是多個(gè)被網(wǎng)管的設(shè)備。通過(guò)級(jí)聯(lián)端口相連的設(shè)備不需要Cross-over 電纜。

工作原理

以太網(wǎng)交換機(jī)工作于OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型的第二層（即數(shù)據(jù)鏈路層），是一種基于MAC（Media Access Control，介質(zhì)訪問(wèn)控制）地址識(shí)別、完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

交換機(jī)上用于鏈接計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備的插口稱作端口。計(jì)算機(jī)借助網(wǎng)卡通過(guò)網(wǎng)線連接到交換機(jī)的端口上。網(wǎng)卡、交換機(jī)和路由器的每個(gè)端口都具有一個(gè)MAC地址，由設(shè)備生產(chǎn)廠商固化在設(shè)備的EPROM中。MAC由IEEE負(fù)責(zé)分配，每個(gè)MAC地址都是全球唯一的。MAC地址是長(zhǎng)度為48位的二進(jìn)制，前24位由設(shè)備生產(chǎn)廠商標(biāo)識(shí)符，后24位位生產(chǎn)廠商自行分配的序列號(hào)。

交換機(jī)在端口上接受計(jì)算機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)幀，根據(jù)幀頭的目的MAC地址查找MAC地址表然后將該數(shù)據(jù)幀從對(duì)應(yīng)端口上轉(zhuǎn)發(fā)出去，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

交換機(jī)的工作過(guò)程可以概括為“學(xué)習(xí)、記憶、接收、查表、轉(zhuǎn)發(fā)”等幾個(gè)方面：通過(guò)“學(xué)習(xí)”可以了解到每個(gè)端口上所連接設(shè)備的MAC地址；將MAC地址與端口編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系“記憶”在內(nèi)存中，生產(chǎn)MAC地址表；從一個(gè)端口“接收”到數(shù)據(jù)幀后，在MAC地址表中“查找”與幀頭中目的MAC地址相對(duì)應(yīng)的端口編號(hào)，然后，將數(shù)據(jù)幀從查到的端口上“轉(zhuǎn)發(fā)”出去。

交換機(jī)分割沖突域，每個(gè)端口獨(dú)立成一個(gè)沖突域。每個(gè)端口如果有大量數(shù)據(jù)發(fā)送，則端口會(huì)先將收到的等待發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到寄存器中，在輪到發(fā)送時(shí)再發(fā)送出去。

轉(zhuǎn)發(fā)方式

1.直通轉(zhuǎn)發(fā)（cut-through switching ）

2.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（Store-and-Forward switching）

3.無(wú)碎片轉(zhuǎn)發(fā)（segment-free switching）

由于第三種方法主要是第一種“直通轉(zhuǎn)發(fā)”的變形，所以只著重介紹第一二種方法。

無(wú)論是直通轉(zhuǎn)發(fā)還是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)都是一種二層的轉(zhuǎn)發(fā)方式，而且它們的轉(zhuǎn)發(fā)策略都是基于 目的MAC（DMAC)的，在這一點(diǎn)上這兩種轉(zhuǎn)發(fā)方式?jīng)]有區(qū)別。

它們之間的最大區(qū)別在于，它們何時(shí)去處理轉(zhuǎn)發(fā)，也就是交換機(jī)怎樣去處理數(shù)據(jù)包的接收進(jìn)程和轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)程的關(guān)系。

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/dabbei/p/3177359.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的以太网交换机的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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