解讀交換機(jī)設(shè)備的重要技術(shù)參數(shù)
下面我將對(duì)交換機(jī)的重要技術(shù)參數(shù)作一一介紹，方便網(wǎng)友在選購(gòu)交換機(jī)時(shí)比較不同廠商的不同產(chǎn)品。每一個(gè)參數(shù)都影響到交換機(jī)的性能、功能和不同集成特性。
一、基本參數(shù)
1、轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：交換機(jī)采用直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)或存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)？
2、延時(shí)：交換機(jī)數(shù)據(jù)交換延時(shí)多少？
3、管理功能：交換機(jī)提供給擁護(hù)多少可管理功能？
4、單/多MAC地址類(lèi)型：每個(gè)端口是單MAC地址，還是多MAC地址？
5、外接監(jiān)視支持：交換機(jī)是否允許外接監(jiān)視工具管理端口、電路或交換機(jī)所有流量？
6、擴(kuò)展樹(shù)：交換機(jī)是否提供擴(kuò)展樹(shù)算法或其他算法，檢測(cè)并限制拓?fù)洵h(huán)?
7、全雙工：交換機(jī)是否允許端口同時(shí)收/發(fā)，全雙工通訊？
8、高速端口集成：交換機(jī)是否提供高速端口連接關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器或上行主干？
下面逐項(xiàng)討論各項(xiàng)參數(shù)：
(1) 轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：（Forwarding Technologies）
轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是指交換機(jī)所采用的用于決定如何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。各種轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)。
直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：（Cut-through）
交換機(jī)一旦解讀到數(shù)據(jù)包目的地址，就開(kāi)始向目的端口發(fā)送數(shù)據(jù)包。通常，交換機(jī)在接收到數(shù)據(jù)包的前6個(gè)字節(jié)時(shí)，就已經(jīng)知道目的地址，從而可以決定向哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包。直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)發(fā)速率快、減少延時(shí)和提高整體吞吐率。其缺點(diǎn)是交換機(jī)在沒(méi)有*接收并檢查數(shù)據(jù)包的正確性之前就已經(jīng)開(kāi)始了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。這樣，在通訊質(zhì)量不高的環(huán)境下，交換機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)所有的完整數(shù)據(jù)包和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包，這實(shí)際上是給整個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了許多垃圾通訊包，交換機(jī)會(huì)被誤解為發(fā)生了廣播風(fēng)暴。總之，直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)適用與網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量較好、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包較少的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：（Store-and-Forward）
存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)要求交換機(jī)在接收到全部數(shù)據(jù)包后再?zèng)Q定如何轉(zhuǎn)發(fā)。這樣一來(lái)，交換機(jī)可以在轉(zhuǎn)發(fā)之前檢查數(shù)據(jù)包完整性和正確性。其優(yōu)點(diǎn)是：沒(méi)有殘缺數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，減少了潛在的不必要數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。其缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)發(fā)速率比直接轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)慢。所以，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)比較適應(yīng)與普通鏈路質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
碰撞逃避轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：（Collision-avoidance）
某些廠商（3Com）的交換機(jī)還提供這種廠商特定的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。碰撞逃避轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)通過(guò)減少網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤繁殖，在高轉(zhuǎn)發(fā)速率和高正確率之間選擇了一條折衷的解決辦法。
(2) 延時(shí)：（Latency）
交換機(jī)延時(shí)是指從交換機(jī)接收到數(shù)據(jù)包到開(kāi)始向目的端口復(fù)制數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間間隔。有許多因素會(huì)影響延時(shí)大小，比如轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)等等。采用直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機(jī)有固定的延時(shí)。因?yàn)橹蓖ㄊ浇粨Q機(jī)不管數(shù)據(jù)包的整體大小，而只根據(jù)目的地址來(lái)決定轉(zhuǎn)發(fā)方向。所以，它的延時(shí)是固定的，取決于交換機(jī)解讀數(shù)據(jù)包前6個(gè)字節(jié)中目的地址的解讀速率。采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機(jī)由于必須要接收完了完整的數(shù)據(jù)包才開(kāi)始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，所以它的延時(shí)與數(shù)據(jù)包大小有關(guān)。數(shù)據(jù)包大，則延時(shí)大；數(shù)據(jù)包小，則延時(shí)小。
(3) 管理功能：（Management）
交換機(jī)的管理功能是指交換機(jī)如何控制用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)交換機(jī)，以及用戶(hù)對(duì)交換機(jī)的可視程度如何。通常，交換機(jī)廠商都提供管理軟件或滿(mǎn)足第三方管理軟件遠(yuǎn)程管理交換機(jī)。一般的交換機(jī)滿(mǎn)足SNMP MIB I / MIB II統(tǒng)計(jì)管理功能。而復(fù)雜一些的交換機(jī)會(huì)增加通過(guò)內(nèi)置RMON組（mini-RMON）來(lái)支持RMON主動(dòng)監(jiān)視功能。有的交換機(jī)還允許外接RMON探監(jiān)視可選端口的網(wǎng)絡(luò)狀況。
(4) 單/多MAC地址類(lèi)型：（Single- versus Multi-MAC）
單MAC交換機(jī)的每個(gè)端口只有一個(gè)MAC硬件地址。多MAC交換機(jī)的每個(gè)端口捆綁有多個(gè)MAC硬件地址。單MAC交換機(jī)主要設(shè)計(jì)用于連接zui終用戶(hù)、網(wǎng)絡(luò)共享資源或非橋接路由器。它們不能用于連接集線(xiàn)器或含有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)段。多MAC交換機(jī)在每個(gè)端口有足夠存儲(chǔ)體記憶多個(gè)硬件地址。多MAC交換機(jī)的每個(gè)端口可以看作是一個(gè)集線(xiàn)器，而多MAC交換機(jī)可以看作是集線(xiàn)器的集線(xiàn)器。每個(gè)廠商的交換機(jī)的存儲(chǔ)體Buffer的容量大小各不相同。這個(gè)Buffer容量的大小限制了這個(gè)交換機(jī)所能夠提供的交換地址容量。一旦超過(guò)了這個(gè)地址容量，有的交換機(jī)將丟棄其它地址數(shù)據(jù)包，有的交換機(jī)則將數(shù)據(jù)包復(fù)制到各個(gè)端口不作交換。
(5) 外接監(jiān)視支持：（Extendal Monitoring）
一些交換機(jī)廠商提供監(jiān)視端口（monitoring port），允許外接網(wǎng)絡(luò)分析儀直接連接到交換機(jī)上監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀況。但各個(gè)廠商的實(shí)現(xiàn)方法各不相同。
(6) 擴(kuò)展樹(shù)：（Spanning Tree）
由于交換機(jī)實(shí)際上是多端口的透明橋接設(shè)備，所以交換機(jī)也有橋接設(shè)備的固有問(wèn)題-拓?fù)洵h(huán)問(wèn)題（Topology Loops）。當(dāng)某個(gè)網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包通過(guò)某個(gè)橋接設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€(gè)網(wǎng)段，而返回的數(shù)據(jù)包通過(guò)另一個(gè)橋接設(shè)備返回源地址。這個(gè)現(xiàn)象就叫拓?fù)洵h(huán)。一般，交換機(jī)采用擴(kuò)展樹(shù)協(xié)議算法讓網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)橋接設(shè)備相互知道，自動(dòng)防止拓?fù)洵h(huán)現(xiàn)象。交換機(jī)通過(guò)將檢測(cè)到的拓?fù)洵h(huán)中的某個(gè)端口斷開(kāi)，達(dá)到消除拓?fù)洵h(huán)的目的，維持網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)錁?shù)的完整性。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，拓?fù)洵h(huán)常被推薦用于關(guān)鍵數(shù)據(jù)鏈路的冗余備份鏈路選擇。所以，帶有擴(kuò)展樹(shù)協(xié)議支持的交換機(jī)可以用于連接網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵資源的交換冗余。
(7) 全雙工：（Full Duplex）
全雙工端口可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但這要交換機(jī)和所連接的設(shè)備都支持全雙工工作方式。具有全雙工功能的交換機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、高吞吐量（Throughput）：兩倍于單工模式通信吞吐量。
2、避免碰撞（Collision Avoidance）：沒(méi)有發(fā)送/接收碰撞。
3、突破長(zhǎng)度限制（Improved Distance Limitation）：由于沒(méi)有碰撞，所以不受CSMA/CD鏈路長(zhǎng)度的限制。通信鏈路的長(zhǎng)度限制只與物理介質(zhì)有關(guān)。
現(xiàn)在支持全雙工通信的協(xié)議有：快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)和ATM。
(8) 高速端口集成：（High-Speed Intergration）
交換機(jī)可以提供高帶寬管道（固定端口、可選模塊或多鏈路隧道）滿(mǎn)足交換機(jī)的交換流量與上級(jí)主干的交換需求。防止出現(xiàn)主干通信瓶頸。常見(jiàn)的高速端口有：
FDDI：應(yīng)用較早，范圍廣。但有協(xié)議轉(zhuǎn)換花費(fèi)。
Fast Ethernet / Gigabit Ethernet：連接方便，協(xié)議轉(zhuǎn)換費(fèi)用少；但受到網(wǎng)絡(luò)規(guī)模限制。
ATM：可提供高速交換端口；但協(xié)議轉(zhuǎn)換費(fèi)用大。
二、ATM交換（ATM Switch）
隨著ATM交換技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中越來(lái)越多在高速網(wǎng)絡(luò)主干或邊緣網(wǎng)絡(luò)采用ATM交換技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)有企業(yè)計(jì)算的發(fā)展要求，適應(yīng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換的技術(shù)趨勢(shì)，我們有必要了解ATM。ATM的數(shù)據(jù)交換由一個(gè)一個(gè)固定長(zhǎng)度的ATM信元組成。每個(gè)ATM信元都是53字節(jié)長(zhǎng)（5個(gè)字節(jié)長(zhǎng)的信頭和48字節(jié)長(zhǎng)的信體）。信頭包括虛擬通路（VP）和虛擬電路（VC）標(biāo)識(shí)等地址信息。ATM根據(jù)VP和VC來(lái)確定信元的發(fā)送源地址和接收目的地址。
ATM交換機(jī)中的連接分為*虛擬電路（PVC）和交換虛擬電路（SVC）兩種。PVC是在源地址與目的地址之間的*性硬件電路連接。SVC是根據(jù)實(shí)時(shí)交換要求建立的臨時(shí)交換電路連接。兩者的zui大區(qū)別是：PVC不論是否有數(shù)據(jù)傳輸，它都保持連接；而SVC在數(shù)據(jù)傳輸完成后就自動(dòng)斷開(kāi)。兩者的應(yīng)用區(qū)別是：在通常的ATM交換中，有一些PVC用于保持信號(hào)和管理信息通 訊，保持*連接；而SVC主要用于大量的具體數(shù)據(jù)的傳輸。
ATM交換另一個(gè)特點(diǎn)是：ATM本身就是全雙工的。發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)在不同虛擬電路中同時(shí)進(jìn)行，保持雙向高速通訊。為了滿(mǎn)足以太網(wǎng)幀（Frames）與ATM信元（Cells）的相互通訊要求，ATM協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了針對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用的ATM適配層（ATM Adaption Layer），它工作在幀交換和信元交換之間，將以太幀的邏輯電路層的地址信息對(duì)應(yīng)得轉(zhuǎn)換為虛擬電路VC、虛擬通路VP地址信息，完成幀-信元轉(zhuǎn)換和信元-幀轉(zhuǎn)換工作。
ATM交換的廣泛應(yīng)用，也給交換網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和管理帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。
三、虛擬局域網(wǎng)（VLAN）
交換技術(shù)的發(fā)展，也加快了新的交換技術(shù)（VLAN）的應(yīng)用速度。通過(guò)將企業(yè)網(wǎng)絡(luò)劃分為虛擬網(wǎng)絡(luò)VLAN網(wǎng)段，可以強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全，控制不必要的數(shù)據(jù)廣播。在共享網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)物理的網(wǎng)段就是一個(gè)廣播域。而在交換網(wǎng)絡(luò)中，廣播域可以是有一組任意選定的第二層網(wǎng)絡(luò)地址（MAC地址）組成的虛擬網(wǎng)段。這樣，網(wǎng)絡(luò)中工作組的劃分可以突破共享網(wǎng)絡(luò)中的地理位置限制，而*根據(jù)管理功能來(lái)劃分。這種基于工作流的分組模式，大大提高了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和重組的管理功能。
在同一個(gè)VLAN中的工作站，不論它們實(shí)際與哪個(gè)交換機(jī)連接，它們之間的通訊就好象在獨(dú)立的集線(xiàn)器上一樣。同一個(gè)VLAN中的廣播只有VLAN中的成員才能聽(tīng)到，而不會(huì)傳輸?shù)狡渌?VLAN中去，這樣可以很好的控制不必要的廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。同時(shí)，若沒(méi)有路由的話(huà)，不同VLAN之間不能相互通訊，這樣增加了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中不同部門(mén)之間的安全性。網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過(guò)配置VLAN之間的路由來(lái)全面管理企業(yè)內(nèi)部不同管理單元之間的信息互訪(fǎng)。交換機(jī)是根據(jù)用戶(hù)工作站的MAC地址來(lái)劃分VLAN的。所以，用戶(hù)可以自由的在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)辦公，不論他在何處接入交換網(wǎng)絡(luò)，他都可以與VLAN內(nèi)其他用戶(hù)自如通訊。
VLAN可以是有混合的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型設(shè)備組成，比如：10M以太網(wǎng)、100 M以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、服務(wù)器、集線(xiàn)器、網(wǎng)絡(luò)上行主干等等。
VLAN的管理需要比較復(fù)雜的專(zhuān)門(mén)軟件，它通過(guò)對(duì)用戶(hù)、MAC地址、交換機(jī)端口號(hào)、VLAN號(hào)等管理對(duì)象的綜合管理，來(lái)滿(mǎn)足整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的VLAN劃分、監(jiān)視等功能，以及其他擴(kuò)展管理功能?，F(xiàn)在比較通用的VLAN的劃分方法是基于MAC地址。但也有一些廠商的交換機(jī)提供更多的VLAN劃分方法：MAC地址、協(xié)議地址、交換機(jī)端口、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類(lèi)型和用戶(hù)權(quán)限等等。
用戶(hù)在選擇交換機(jī)的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)考察選購(gòu)的交換機(jī)的VLAN功能，根據(jù)自己企業(yè)的實(shí)際需要，選擇滿(mǎn)足要求而且管理方便的交換機(jī)。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)特別注意現(xiàn)在不同廠商的交換機(jī)的VLAN之間大多數(shù)是不兼容的。
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