以太网交换机浅析

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1、课题：以太网交换机浅析班级： 成员：以太网交换机浅析小组成员：孙雅坤、袁鹭、张颖杰、付敏 班级：热能103班摘要：本文简单讲解了以太网交换机的发展起源以及工作原理，并为大家提供里交换机的选购标准以供参考关键词：以太网交换机，交换，原理，分类引言：随着网络技术的不断发展，人们对于网络的依赖程度越来越高，在生活工作的各个方面，处于同一空间的人们都需要共享网络资源，然而随着通信量和用户数的增加，传统的共享式以太网已经不能满足人们的需求，以太网交换机应运而生。1 交换机的起源和发展“交换机”是一个舶来词，源自英文“Switch”，原意是“开关”，我国技术界在引入这个词汇时，翻译为“交换”。在英文中，动

2、词“交换”和名词“交换机”是同一个词（注意这里的“交换”特指电信技术中的信号交换，与物品交换不是同一个概念）。 交换和交换机最早起源于电话通讯系统(PSTN)，交换是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术的统称。电话增多后，要使每个拥有电话的人都能相互通信，我们不可能每两台电话机之间有拉上一根线。于是人们设立了电话局，每个电话用户都接一根线到电话局的一个大电路板上。当A希望和B通话时，就请求电话局的接线员接通B的电话。接线员用一根导线，一头插在A接到电路板上的孔，另一头插到B的孔，这就是“接续”，相当于临时给A和B拉了一条电话线，这

3、时双方就可以通话了。当通话完毕后，接线员将电线拆下，这就是“拆线”。整个过程就是“人工交换”，它实际上就是一个“合上开关”和“断开开关”的过程。因此，把“交换”译为“开关”从技术上讲更容易让人理解。在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 2. 交换机的分类从网络覆盖范围上可分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信用的基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。 从传输介质和传输速度上可分为：以太网交换机、快速以太网交换机、千

4、兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。从规模应用上又可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。从工作协议层上划分可分为：第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。 3. 以太网交换机的工作原理a)工作原理交换机的所有的端口都挂接在一条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照MA

5、C地址表，交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发，可以有效的隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免共享冲突。以太网交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于210Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。b) 交换技术帧交换

6、（1）Cut-through(直通交换方式) 只检查数据包的包头（通常14字节）中目的地址，一确认即开始 传送(不需要存储，延迟最小，无检错功能）（2）Store and Forward (存储转发方式) 接收端口将传送来的整个数据包完整接收下来后存储在缓冲区中，然后进行检错，只有完好的数据包才能得以向目的地址转发。应用最广泛。 优点：无错转发，支持不同速度端口间的转发，改善网络性能 缺点：延迟最大（3）Fragment Free（碎片隔离方式，Modified Cut-through） 传送时会检查是否有冲突（少于64字节的“残帧”）发生，若有则丢弃该包中等延迟，广泛应用于低档交换机。c)

7、转发决策 交换机的转发决策有三种操作：丢弃、转发和扩散。丢弃：当本端口下的主机访问已知本端口下的主机时丢弃。 转发：当某端口下的主机访问已知某端口下的主机时转发。 扩散：当某端口下的主机访问未知端口下的主机时要扩散。 而每个操作都要记录下发包端的MAC地址，以备其它主机的访问。d) 交换机与集线器的区别 就以太网设备而言，交换机和集线器的本质区别就在于：当A发信息给B时，如果通过集线器，则接入集线器的所有网络节点都会收到这条信息（也就是以广播形式发送），只是网卡在硬件层面就会过滤掉不是发给本机的信息；而如果通过交换机，除非A通知交换机广播，否则发给B的信息C绝不会收到（获取交换机控制权限从而监

8、听的情况除外）。e)传输模式交换机的传输模式有全双工，半双工，全双工/半双工自适应 交换机的全双工是指交换机在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行。目前的交换机都支持全双工。全双工的好处在于迟延小，速度快。半双工是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当目前有两辆车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是实行半双工的产品。随着技术的不断进步，半双工会逐渐退出历史舞台。4. 交换机的选购标准交换机是非常的重要，他把握着一个网络的命脉，那么如何选购交换机？用什

9、么交换机？在选购交换机时交换机的优劣无疑十分的重要，而交换机的优劣要从总体构架、性能和功能三方面入手。交换机选购时。性能方面除了要满足RFC2544建议的基本标准，即吞吐量、时延、丢包率外，随着用户业务的增加和应用的深入，还要满足了一些额外的指标，如MAC地址数、路由表容量(三层交换机)、ACL数目、LSP容量、支持VPN数量等。（1）交换机功能是最直接指标一般的接入层交换机，简单的QoS保证、安全机制、支持网管策略、生成树协议和VLAN都是必不可少的功能，经过仔细分析，在某些功能进行进一步的细分，而这些细分功能正是导致产品差异的主要原因，也是体现产品附加值的重要途径。（2）交换机的应用级Qo

10、S保证交换机的QoS策略支持多级别的数据包优先级设置，既可分别针对MAC地址、VLAN、IP地址、端口进行优先级设置，给网吧业主在实际应用中为用户提供更大的灵活性。如此同时，交如果换机具有良好的拥塞控制和流量限制的能力，支持Diffserv区分服务，能够根据源/目的的MAC/IP智能的区分不同的应用流，从而满足实时网吧网络的多媒体应用的需求。注意的是，目前市场上的某些交换机号称具有QoS保证，实际上只支持单级别的优先级设置，为实际应用带来很多不便，所有网吧业主在选购的时候需要注意。(3) 交换机应有VLAN支持VLAN即虚拟局域网，通过将局域网划分为虚拟网络VLAN网段，可以强化网络管理和网络安全，控制不必要的数据广播，网络中工作组可以突破共享网络中的地理位置限制，而根据管理功能来划分子网。不同厂商的交换机对VLAN的支持能力不同，支持VLAN的数量也不同。结束语：网络的发展为人们提供了更多的便利，而通信设备的发展无疑使这种便利更加人性化的为人们服务。现在网络交换技术发展越来越快，更多的新产品涌现出来，我们这里只是为大家进行了简单的基本讲解，相信以后会有更好的交换机问世，大家可以通过各种渠道详细了解这方面的知识，我们相信，科技使生活更美好！