交换机的基础知识

交换机的基础知识

    许多新型的Client／Server应用程序以及多媒体技术的出现，致使了传统 的共享式网络远远不能知足要求，这也就推进了局域网交换机的出现。

    一、交换机的定义
     局域网交换机拥有许多端口，每一个端口有本身的专用带宽，而且能够链接不一样的网段。交换机各个端口之间的通讯是同时的、并行的，这就大大提升了信息吞吐量。为了进一步提升性能，每一个端口还能够只链接一个设备。
    为了实现交换机之间的互连或与高档服务器的链接，局域网交换机通常拥有一个或几个高速端口，如100M以太网端口、FDDI端口或155M ATM端口，从而保证整个网络的传输性能。

    二、交换机的特性
     经过集线器共享局域网的用户不只是共享带宽，并且是竞争带宽。可能因为个别用户须要更多的带宽而致使其余用户的可用带宽相对减小，甚至被迫等待，于是也就耽误了通讯和信息处理。利用交换机的网络微分段技术，能够将一个大型的共享式局域网的用户分红许多独立的网段，减小竞争带宽的用户数量，增长每一个用户的可用带宽，从而缓解共享网络的拥挤情况。因为交换机能够将信息迅速而直接地送到目的地能大大提升速度和带宽，能 保护用户之前在介质方面的投资，并提供良好的可扩展性，所以交换机不可是网桥的理想替代物，并且是集线器的理想替代物。

    与网桥和集线器相比，交换机从下面几方面改进了性能：
    （1）经过支持并行通讯，提升了交换机的信息吞吐量。
    （2）将传统的一个大局域网上的用户分红若干工做组，每一个端口链接一台设备 或链接一个工做组，有效地解决拥挤现像。这种方法人们称之为网络微分 段（Micro一segmentation）技术。
    （3）虚拟网（VirtuaI LAN）技术的出现，给交换机的使用和管理带来了更大 的灵活性。咱们将在后面专门介绍虚拟网。
    （4）端口密度能够与集线器相媲美,通常的网络系统都是有一个或几个服务器，而绝大部分都是普通的客户机。客户机都须要访问服务器，这样就致使服务器的通讯和事务处理能力成为整个网络性能好坏的关键。
    交换机就主要从提升链接服务器的端口的速率以及相应的帧缓冲区的大小，来提升整个网络的性能，从而知足用户的要求。一些高档的交换机还采用全双工技术进一步提升端口的带宽。之前的网络设备基本上都是采用半双工的工做方式，即当一台主机发送数据包的时候， 它就不能接收数据包，当接收数据包的时候，就不能发送数据包。因为采用全双工技术，即主机在发送数据包的同时，还能够接收数据包，普通的10M端口就能够变成20M端口，普通的100M端口就能够变成200M 端口，这样就进一步提升了信息吞吐量。

    三、交换机的工做原理
    传统的交换机本质上是具备流量控制能力的多端口网桥，即传统的（二层） 交换机。把路由技术引入交换机，能够完成网络层路由选择，故称为三层交换，这是交换机的新进展。交换机（二层交换）的工做原理交换机和网桥同样，是工做在链路层的联网设备，它的各个端口都具备桥接功能，每一个端口能够链接一个LAN或一台高性能网站或服务器，可以经过自学习来了解每一个端口的设备链接状况。全部端口由专用处理器进行控制，并通过控制管理总线转发信息。
    同时能够用专门的网管软件进行集中管理。 除此以外，交换机为了提升数据交换的速度和效率，通常支持多种方式。
    （1）存储转发：     全部常规网桥都使用这种方法。它们在将数据帧发柱其余端口以前，要把收到的帧彻底存储在内部的存储器中，对其检验后再发往其余端口，这样其延时等于接收一个完整的数据帧的时间及处理时间的总和。若是级联很长时，会致使严重的性能问题，但这种方法能够过 滤掉错误的数据帧。     （2）切入法：     这种方法只检验数据帧的目标地址，这使得数据帧几乎立刻就 能够传出去，从而大大下降延时。 其缺点是：错误帧也会被传出去。错误帧的几率较小的状况下，能够采用切入法以提升传输速度。而错误帧的几率较大的状况下，能够采用存储转发法／以减小错误帧的重传。    四、交换机的配置    咱们下面以Cisco公司的Catlystl900交换机为例，介绍交换机的通常配置过程。    对一台新的Catlystl900交换机，使用它的缺省配置就能够工做了。这由于它是一种将软件装在FlashMemory中的硬件设备，当加电时，它首先要进行一系列自检，对全部端口进行测试以后，交换机就处于工做状态。这时它的交换表是空的，它能够经过自学习来了解各个端口的设备链接状况，并将设备的 MAC地址记录在交换表中，当有信息交换时，交换机就根据交换表来进行数据转发。    但为了便于对它进行网络管理，Catlystl900交换机本身有一个MAC地址，这样就能够为它分配一个IP地址和屏蔽码。网络管理员须经过交换机的串口接一台终端或仿真终端，才能为它指定一个IP地址，其缺省值是0．0．0．0。指定IP地址之后，网络管理员就能够经过网络进行远程管理了。Catlystl900交换机的配置界面是菜单形式，缺省配置下，它的全部端口都属于同一个VLAN，不少状况下都不须要做什么修改。