交換機的重要技術參數

2019-11-05 01:46:28

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供稿：網友

　　下面我將對交換機的重要技術參數作一一介紹，方便網友在選購交換機時比較不同廠商的不同產品。每一個參數都影響到交換機的性能、功能和不同集成特性。
　　
　　　1、轉發技術：交換機采用直通轉發技術或存儲轉發技術？
　　
　　　2、延時：交換機數據交換延時多少？
　　
　　　3、治理功能：交換機提供給擁護多少可治理功能？
　　
　　　4、單/多MAC地址類型：每個端口是單MAC地址，還是多MAC地址？
　　
　　　5、外接監視支持：交換機是否答應外接監視工具治理端口、電路或交換機所有流量？
　　
　　　6、擴展樹：交換機是否提供擴展樹算法或其他算法，檢測并限制拓撲環?
　　
　　　7、全雙工：交換機是否答應端口同時收/發，全雙工通訊？
　　
　　　8、高速端口集成：交換機是否提供高速端口連接要害業務服務器或上行主干？
　　
　　　下面逐項討論各項參數：
　　
　　　1) 轉發技術：（Forwarding Technologies）
　　
　　　轉發技術是指交換機所采用的用于決定如何轉發數據包的轉發機制。各種轉發技術各有優缺點。
　　
　　直通轉發技術：（Cut-through）
　　
　　交換機一旦解讀到數據包目的地址，就開始向目的端口發送數據包。通常，交換機在接收到數據包的前6個字節時，就已經知道目的地址，從而可以決定向哪個端口轉發這個數據包。直通轉發技術的優點是轉發速率快、減少延時和提高整體吞吐率。其缺點是交換機在沒有完全接收并檢查數據包的正確性之前就已經開始了數據轉發。這樣，在通訊質量不高的環境下，交換機會轉發所有的完整數據包和錯誤數據包，這實際上是給整個交換網絡帶來了許多垃圾通訊包，交換機會被誤解為發生了廣播風暴。總之，直通轉發技術適用與網絡鏈路質量較好、錯誤數據包較少的網絡環境。
　　
　　存儲轉發技術：（Store-and-Forward）
　　
　　存儲轉發技術要求交換機在接收到全部數據包后再決定如何轉發。這樣一來，交換機可以在轉發之前檢查數據包完整性和正確性。其優點是：沒有殘缺數據包轉發，減少了潛在的不必要數據轉發。其缺點是：轉發速率比直接轉發技術慢。所以，存儲轉發技術比較適應與普通鏈路質量的網絡環境。
　　
　　碰撞逃避轉發技術：（Collision-avoidance）
　　
　　某些廠商（3Com）的交換機還提供這種廠商特定的轉發技術。碰撞逃避轉發技術通過減少網絡錯誤繁殖，在高轉發速率和高正確率之間選擇了一條折衷的解決辦法。
　　
　　　2) 延時：（Latency）
　　
　　　交換機延時是指從交換機接收到數據包到開始向目的端口復制數據包之間的時間間隔。有許多因素會影響延時大小，比如轉發技術等等。采用直通轉發技術的交換機有固定的延時。因為直通式交換機不管數據包的整體大小，而只根據目的地址來決定轉發方向。所以，它的延時是固定的，取決于交換機解讀數據包前6個字節中目的地址的解讀速率。采用存儲轉發技術的交換機由于必須要接收完了完整的數據包才開始轉發數據包，所以它的延時與數據包大小有關。數據包大，則延時大；數據包小，則延時小。
　　
　　　3) 治理功能：（Management）
　　
　　　交換機的治理功能是指交換機如何控制用戶訪問交換機，以及用戶對交換機的可視程度如何。通常，交換機廠商都提供治理軟件或滿足第三方治理軟件遠程治理交換機。一般的交換機滿足SNMP MIB I / MIB II統計治理功能。而復雜一些的交換機會增加通過內置RMON組（mini-RMON）來支持RMON主動監視功能。有的交換機還答應外接RMON探監視可選端口的網絡狀況。
　　
　　　4) 單/多MAC地址類型：（Single- versus Multi-MAC）
　　
　　　單MAC交換機的每個端口只有一個MAC硬件地址。多MAC交換機的每個端口捆綁有多個MAC硬件地址。單MAC交換機主要設計用于連接最終用戶、網絡共享資源或非橋接路由器。它們不能用于連接集線器或含有多個網絡設備的網段。多MAC交換機在每個端口有足夠存儲體記憶多個硬件地址。多MAC交換機的每個端口可以看作是一個集線器，而多MAC交換機可以看作是集線器的集線器。每個廠商的交換機的存儲體Buffer的容量大小各不相同。這個Buffer容量的大小限制了這個交換機所能夠提供的交換地址容量。一旦超過了這個地址容量，有的交換機將丟棄其它地址數據包，有的交換機則將數據包復制到各個端口不作交換。
　　
　　　5) 外接監視支持：（Extendal Monitoring）
　　
　　　一些交換機廠商提供“監視端口”（monitoring port），答應外接網絡分析儀直接連接到交換機上監視網絡狀況。但各個廠商的實現方法各不相同。
　　
　　　6) 擴展樹：（Spanning Tree）
　　
　　　由于交換機實際上是多端口的透明橋接設備，所以交換機也有橋接設備的固有問題—“拓撲環”問題（Topology Loops）。當某個網段的數據包通過某個橋接設備傳輸到另一個網段，而返回的數據包通過另一個橋接設備返回源地址。這個現象就叫“拓撲環”。一般，交換機采用擴展樹協議算法讓網絡中的每一個橋接設備相互知道，自動防止拓撲環現象。交換機通過將檢測到的“拓撲環”中的某個端口斷開，達到消除“拓撲環”的目的，維持網絡中的拓撲樹的完整性。在網絡設計中，“拓撲環”常被推薦用于要害數據鏈路的冗余備份鏈路選擇。所以，帶有擴展樹協議支持的交換機可以用于連接網絡中要害資源的交換冗余。
　　
　　　7) 全雙工：（Full Duplex）
　　
　　　全雙工端口可以同時發送和接收數據，但這要交換機和所連接的設備都支持全雙工工作方式。具有全雙工功能的交換機具有以下優點：
　　
　　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）：沒有發送/接收碰撞。
　　
　　3、突破長度限制（ImPRoved Distance Limitation）：由于沒有碰撞，所以不受CSMA/CD鏈路長度的限制。通信鏈路的長度限制只與物理介質有關。
　　
　　　現在支持全雙工通信的協議有：快速以太網、千兆以太網和ATM。
　　
　　　8) 高速端口集成：（High-Speed Intergration）
　　
　　交換機可以提供高帶寬“管道”（固定端口、可選模塊或多鏈路隧道）滿足交換機的交換流量與上級主干的交換需求。防止出現主干通信瓶頸。常見的高速端口有：
　　
　　FDDI：應用較早，范圍廣。但有協議轉換花費。
　　
　　Fast Ethernet / Gigabit Ethernet：連接方便，協議轉換費用少；但受到網絡規模限制。
　　
　　ATM：可提供高速交換端口；但協議轉換費用大。
　　
　　　
　　
　　二、ATM交換（ATM Switch）
　　
　　　隨著ATM交換技術的發展，現在企業網絡中越來越多在高速網絡主干或邊緣網絡采用ATM交換技術。根據現有企業計算的發展要求，適應數據網絡交換的技術趨勢，我們有必要了解ATM。ATM的數據交換由一個一個固定長度的ATM信元組成。每個ATM信元都是53字節長（5個字節長的信頭和48字節長的信體）。信頭包括虛擬通路（VP）和虛擬電路（VC）標識等地址信息。ATM根據VP和VC來確定信元的發送源地址和接收目的地址。
　　
　　 ATM交換機中的連接分為永久虛擬電路（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永久性硬件電路連接。SVC是根據實時交換要求建立的臨時交換電路連接。兩者的最大區別是：PVC不論是否有數據傳輸，它都保持連接；而SVC在數據傳輸完成后就自動斷開。兩者的應用區別是：在通常的ATM交換中，有一些PVC用于保持信號和治理信息通訊，保持永久連接；而SVC主要用于大量的具體數據的傳輸。
　　
　　　ATM交換另一個特點是：ATM本身就是全雙工的。發送數據和接收數據在不同虛擬電路中同時進行，保持雙向高速通訊。為了滿足以太網幀（Frames）與ATM信元（Cells）的相互通訊要求，ATM協議標準規定了針對數據應用的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應得轉換為虛擬電路VC、虛擬通路VP地址信息，完成幀-信元轉換和信元-幀轉換工作。
　　
　　　ATM交換的廣泛應用，也給交換網絡的網絡監視和治理帶來了新的挑戰。
　　
　　　
　　
　　三、虛擬局域網（VLAN）
　　
　　　交換技術的發展，也加快了新的交換技術（VLAN）的應用速度。通過將企業網絡劃分為虛擬網絡VLAN網段，可以強化網絡治理和網絡安全，控制不必要的數據廣播。在共享網絡中，一個物理的網段就是一個廣播域。而在交換網絡中，廣播域可以是有一組任意選定的第二層網絡地址（MAC地址）組成的虛擬網段。這樣，網絡中工作組的劃分可以突破共享網絡中的地理位置限制，而完全根據治理功能來劃分。這種基于工作流的分組模式，大大提高了網絡規劃和重組的治理功能。
　　
　　　在同一個VLAN中的工作站，不論它們實際與哪個交換機連接，它們之間的通訊就好象在獨立的集線器上一樣。同一個VLAN中的廣播只有VLAN中的成員才能聽到，而不會傳輸到其他的 VLAN中去，這樣可以很好的控制不必要的廣播風暴的產生。同時，若沒有路由的話，不同VLAN之間不能相互通訊，這樣增加了企業網絡中不同部門之間的安全性。網絡治理員可以通過配置VLAN之間的路由來全面治理企業內部不同治理單元之間的信息互訪。交換機是根據用戶工作站的MAC地址來劃分VLAN的。所以，用戶可以自由的在企業網絡中移動辦公，不論他在何處接入交換網絡，他都可以與VLAN內其他用戶自如通訊。
　　
　　　VLAN可以是有混合的網絡類型設備組成，比如：10M以太網、100 M以太網、令牌網、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、服務器、集線器、網絡上行主干等等。
　　
　　　VLAN的治理需要比較復雜的專門軟件，它通過對用戶、MAC地址、交換機端口號、VLAN號等治理對象的綜合治理，來滿足整個網絡的VLAN劃分、監視等功能，以及其他擴展治理功能。現在比較通用的VLAN的劃分方法是基于MAC地址。但也有一些廠商的交換機提供更多的VLAN劃分方法：MAC地址、協議地址、交換機端口、網絡應用類型和用戶權限等等。
　　
　　　用戶在選擇交換機的同時，應當仔細考察選購的交換機的VLAN功能，根據自己企業的實際需要，選擇滿足要求而且治理方便的交換機。同時，應當非凡注重現在不同廠商的交換機的VLAN之間大多數是不兼容的。

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