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互聯(lián)網(wǎng)基礎知識點(diǎn)：交換機
交換機，也時(shí)常被叫做SWITCH，我們這里稱(chēng)之的交換機是數據交換機，不是電話(huà)交換機。它是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發(fā)數據包功能的網(wǎng)絡(luò )設備。交換機可以“學(xué)習”MAC地址，并把其存放在內部地址表中，通過(guò)在數據幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的地址。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線(xiàn)和內部交換矩陣。交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線(xiàn)上，控制電路收到數據包以后，處理端口會(huì )查找內存中的地址對照表以確定目的MAC(網(wǎng)卡的硬件地址)的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個(gè)端口上，通過(guò)內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口，接收端口回應后交換機會(huì )“學(xué)習”新的地址，并把它添加入內部地址表中。
與HUB不同的是，交換機在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)端口對之間的數據傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò )設備獨自享有全部的帶寬，無(wú)須同其他設備競爭使用。當節點(diǎn)A向節點(diǎn)D發(fā)送數據時(shí)，節點(diǎn)B可同時(shí)向節點(diǎn)C發(fā)送數據，而且這兩個(gè)傳輸都享有網(wǎng)絡(luò )的全部帶寬，都有著(zhù)自己的虛擬連接。假使這里使用的是100Mbps的以太網(wǎng)交換機，那么該交換機這時(shí)的總流通量就等于2×100Mbps=200Mbps，而使用100Mbps的共享式HUB時(shí)，一個(gè)HUB的總流通量也不會(huì )超出100Mbps。
從廣義上來(lái)看，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)交換機主要應用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎平臺。而局域網(wǎng)交換機則應用于局域網(wǎng)絡(luò )，用于連接終端設備，如PC機及網(wǎng)絡(luò )打印機等。從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上可分為以太網(wǎng)交換機、快速以太網(wǎng)交換機、千兆以太網(wǎng)交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環(huán)交換機等。從規模應用上又可分為企業(yè)級交換機、部門(mén)級交換機和工作組交換機等。各廠(chǎng)商劃分的尺度并不是完全一致的，一般來(lái)講，企業(yè)級交換機都是機架式，部門(mén)級交換機可以是機架式(插槽數較少)，也可以是固定配置式，而工作組級交換機為固定配置式(功能較為簡(jiǎn)單)。另一方面，從應用的規模來(lái)看，作為骨干交換機時(shí)，支持500個(gè)信息點(diǎn)以上大型企業(yè)應用的交換機為企業(yè)級交換機，支持300個(gè)信息點(diǎn)以下中型企業(yè)的交換機為部門(mén)級交換機，而支持100個(gè)信息點(diǎn)以?xún)鹊慕粨Q機為工作組級交換機。
交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。目前交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN(虛擬局域網(wǎng))的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能。
交換機通過(guò)以下三種方式進(jìn)行交換
(1).直通式(Cut Through)
直通方式的以太網(wǎng)交換機可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線(xiàn)路矩陣電話(huà)交換機。它在輸入端口檢測到一個(gè)數據包時(shí)，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動(dòng)內部的動(dòng)態(tài)查找表轉換成相應的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數據包直通到相應的端口，實(shí)現交換功能。由于不需要存儲，延遲非常小、交換非�？�，這是它的優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是，因為數據包內容并沒(méi)有被以太網(wǎng)交換機保存下來(lái)，所以無(wú)法檢查所傳送的數據包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力。由于沒(méi)有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且容易丟包。
(2).存儲轉發(fā)(Store & Forward)
存儲轉發(fā)方式是計算機網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域應用最為廣泛的方式。它把輸入端口的數據包先存儲起來(lái)，然后進(jìn)行CRC(循環(huán)冗余碼校驗)檢查，在對錯誤包處理后才取出數據包的目的地址，通過(guò)查找表轉換成輸出端口送出包。正因如此，存儲轉發(fā)方式在數據處理時(shí)延時(shí)大，這是它的不足，但是它可以對進(jìn)入交換機的數據包進(jìn)行錯誤檢測，有效地改善網(wǎng)絡(luò )性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口間的轉換，保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作。
(3).碎片隔離(Fragment Free)
這是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數據包的長(cháng)度是否夠64個(gè)字節，如果小于64字節，說(shuō)明是假包，則丟棄該包;如果大于64字節，則發(fā)送該包。這種方式也不提供數據校驗。它的數據處理速度比存儲轉發(fā)方式快，但比直通式慢。
交換機的連接和HUB的連接一樣，也是通過(guò)RJ45線(xiàn)纜來(lái)連接其它的網(wǎng)絡(luò )設備或主機或者臺式機等。
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