什么是交換機(jī)

交換機(jī)(Switch)是一種用于電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。

我們常見(jiàn)的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。交換機(jī)比較適合接入計(jì)算機(jī)數(shù)量多、數(shù)據(jù)傳輸要求高的網(wǎng)絡(luò)使用。

以太網(wǎng)交換機(jī)

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)分為兩種：廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺(tái)。而局域網(wǎng)交換機(jī)則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如個(gè)人計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)

從規(guī)模應(yīng)用上，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)又可分為企業(yè)級(jí)交換機(jī)、部門(mén)級(jí)交換機(jī)和工作組交換機(jī)等。各廠商劃分的尺度并不完全一致。一般來(lái)講，企業(yè)級(jí)交換機(jī)都是機(jī)架式，部門(mén)級(jí)交換機(jī)可以是機(jī)架式，也可以是固定配置式，而工作組級(jí)交換機(jī)為固定配置式。

交換機(jī)的工作原理

1.工作原理

交換機(jī)擁有一條高帶寬的背部總線(xiàn)和內(nèi)部交換矩陣，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)所有的端口都掛接在這條背部總線(xiàn)上，并有固定的MAC(網(wǎng)卡的硬件地址)?？刂齐娐肥盏絹?lái)自節(jié)點(diǎn)A的數(shù)據(jù)包以后，處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(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(guò)內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，控制電路將用廣播的方式，把數(shù)據(jù)發(fā)送到所有的端口，接收端口回應(yīng)后，交換機(jī)會(huì)記錄新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過(guò)在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址，如圖所示。

2.交換機(jī)的特性

使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過(guò)對(duì)照IP地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過(guò)交換機(jī)。通過(guò)交換機(jī)的過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效地減少?zèng)_突域，但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。交換機(jī)在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)端口對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬，無(wú)須同其他設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)使用。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)B可同時(shí)向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個(gè)傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有自己的虛擬連接。

3.層

一層交換機(jī)：只支持物理層協(xié)議，電話(huà)程控交換機(jī)就是一層交換機(jī)。

二層交換機(jī)：支持物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，我們常見(jiàn)的以太網(wǎng)交換機(jī)就是二層交換機(jī)。

三層交換機(jī)：支持物理層、數(shù)據(jù)鏈路層及網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，現(xiàn)在很多帶路由功能的交換機(jī)就是三層交換機(jī)。

4.交換機(jī)堆疊

交換機(jī)堆疊是通過(guò)廠家提供的一條專(zhuān)用連接電纜，從一臺(tái)交換機(jī)的“UP”堆疊端口直接連接到另一臺(tái)交換機(jī)的“DOWN”堆疊端口，以實(shí)現(xiàn)單臺(tái)交換機(jī)端口數(shù)的擴(kuò)充。堆疊中所有的交換機(jī)從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上可視為一個(gè)交換機(jī)。堆疊在一起的交換機(jī)可以當(dāng)作一臺(tái)交換機(jī)來(lái)統(tǒng)一管理，如圖所示。

交換機(jī)堆疊

5.全雙工

全雙工是指數(shù)據(jù)交換時(shí)，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。以前的交換機(jī)分為全雙工、半雙工、全雙工/半雙工。全雙工就像打電話(huà)一樣，可以一邊說(shuō)一邊聽(tīng)到對(duì)方說(shuō)的話(huà)。半雙工則像對(duì)講機(jī)一樣，只能說(shuō)話(huà)或聽(tīng)對(duì)方說(shuō)話(huà)。全雙工/半雙工是自動(dòng)調(diào)節(jié)全雙工和半雙工。這個(gè)概念現(xiàn)在說(shuō)起來(lái)已經(jīng)有些過(guò)時(shí)了，因?yàn)榛旧纤械男滦徒粨Q機(jī)都是全雙工機(jī)制的。