什么是交換機

交換機(Switch)是一種用于電信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨享的電信號通路。

我們常見的交換機是以太網(wǎng)交換機。交換機比較適合接入計算機數(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

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

網(wǎng)絡(luò)交換機

從規(guī)模應(yīng)用上，網(wǎng)絡(luò)交換機又可分為企業(yè)級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。各廠商劃分的尺度并不完全一致。一般來講，企業(yè)級交換機都是機架式，部門級交換機可以是機架式，也可以是固定配置式，而工作組級交換機為固定配置式。

交換機的工作原理

1.工作原理

交換機擁有一條高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣，它工作在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機所有的端口都掛接在這條背部總線上，并有固定的MAC(網(wǎng)卡的硬件地址)?？刂齐娐肥盏絹碜怨?jié)點A的數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個端口上。通過內(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，交換機會記錄新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。交換機可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址，如圖所示。

2.交換機的特性

使用交換機也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照IP地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效地減少沖突域，但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。當節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有自己的虛擬連接。

3.層

一層交換機：只支持物理層協(xié)議，電話程控交換機就是一層交換機。

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

三層交換機：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就是三層交換機。

4.交換機堆疊

交換機堆疊是通過廠家提供的一條專用連接電纜，從一臺交換機的“UP”堆疊端口直接連接到另一臺交換機的“DOWN”堆疊端口，以實現(xiàn)單臺交換機端口數(shù)的擴充。堆疊中所有的交換機從拓撲結(jié)構(gòu)上可視為一個交換機。堆疊在一起的交換機可以當作一臺交換機來統(tǒng)一管理，如圖所示。

交換機堆疊

5.全雙工

全雙工是指數(shù)據(jù)交換時，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。以前的交換機分為全雙工、半雙工、全雙工/半雙工。全雙工就像打電話一樣，可以一邊說一邊聽到對方說的話。半雙工則像對講機一樣，只能說話或聽對方說話。全雙工/半雙工是自動調(diào)節(jié)全雙工和半雙工。這個概念現(xiàn)在說起來已經(jīng)有些過時了，因為基本上所有的新型交換機都是全雙工機制的。