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網(wǎng)絡(luò)交換機的分類與選擇
發(fā)表時間:2021年05月18日瀏覽量:

一、網(wǎng)絡(luò)交換機的概述
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,計算機及其應(yīng)用日益普及,計算機網(wǎng)絡(luò)也迅速發(fā)展起來。凡是將地理位置不同,具備獨立功能的多臺計算機、終端及其附屬設(shè)備,用通信設(shè)備和線路連接起來,并配以相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)計算機通信信息網(wǎng)的資源共享與數(shù)據(jù)通信,都稱為計算機通信網(wǎng)。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴大時,單純靠延長網(wǎng)線已變得不現(xiàn)實。并且對于不同的局域網(wǎng),要實現(xiàn)互相之間的數(shù)據(jù)傳送,共享網(wǎng)絡(luò)的資源,需要有專門的連接設(shè)備實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴展。同時,網(wǎng)絡(luò)中站點的增加,地理范圍的擴大,業(yè)務(wù)量的增長,促使網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)迅速向前發(fā)展。
網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的高速發(fā)展,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的出現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)交換機也隨之應(yīng)運而生。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、錯誤校驗、幀序列以及流量控制。
隨著交換技術(shù)的發(fā)展,交換機由原來工作在OSI承M的第二層,發(fā)展到現(xiàn)在有可以工作在第四層的交換機出現(xiàn),所以根據(jù)工作的協(xié)議層交換機可分第二層交換機、第三層交換機和第四層交換機。由于第四層交換機交換技術(shù)尚未真正成熟且價格昂貴,第四層交換機在實際應(yīng)用中目前還較少見。

網(wǎng)絡(luò)交換機的性能
網(wǎng)絡(luò)交換機是一種連接網(wǎng)絡(luò)分段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。從技術(shù)角度看,網(wǎng)絡(luò)交換機運行在 OSI 模型的第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)。網(wǎng)絡(luò)交換機源于電子集線器(HUB),其中 HUB 是為星型網(wǎng)絡(luò)提供的一種中心結(jié)點設(shè)備。在共享 HUB 中,所有星型網(wǎng)絡(luò)連接都接收同一個廣播幀。交換機類似于集線器,它也支持單個廣播域,但不同的是交換機上的每個端口同時也是它自己的沖突域(Collision Domain)。通常情況下,交換機比集線器更加智能化,網(wǎng)絡(luò)交換機能監(jiān)測到所接收的數(shù)據(jù)包,并能判斷出該數(shù)據(jù)包的源和目的地設(shè)備,從而實現(xiàn)正確的轉(zhuǎn)發(fā)過程。網(wǎng)絡(luò)交換機只對連接設(shè)備傳送信息,其目的是保存帶寬,并提供比 HUB 更好的相關(guān)性能。
交換機中流量監(jiān)控過程較為復(fù)雜,這是因為每個端口在數(shù)據(jù)傳輸之前都處于分離狀態(tài),即便相連,也只是在發(fā)送和接收端口相連接時。目前有兩種主要方法支持交換環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)管理器對網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)控:
端口鏡像(Port Mirroring) ― 交換機向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控連接發(fā)送一組網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包;
SMON ― RFC 2613中規(guī)定的“交換機監(jiān)控”是一種用來控制設(shè)施如“端口鏡像”的協(xié)議。
另外還有些方法,在無需交換機的協(xié)作下,支持網(wǎng)絡(luò)中另一臺計算機上的“Snooping”行為,如偽 ARP MAC 擴散行為。
LAN 網(wǎng)絡(luò)中最通用的網(wǎng)絡(luò)交換機有 Ethernet 交換機。WAN 網(wǎng)絡(luò)中通用的有 ATM 交換機、幀中繼及10 Gigabit Ethernet 交換機。對于高終端 WAN 交換機,通常包含一臺(軟)路由器,以支持網(wǎng)絡(luò)層(第3層)數(shù)據(jù)包處理。

網(wǎng)絡(luò)交換機的分類
從廣義上來看,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(yīng)用于電信領(lǐng)域,提供通信基礎(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 PC 機及網(wǎng) 絡(luò)打印機等。
按照現(xiàn)在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式, 網(wǎng)絡(luò)交換機被劃分為接入層交 換機、匯聚層交換機和核心層交換機。
其中,核心層交換機全部采 用機箱式模塊化設(shè)計,已經(jīng)基本上都設(shè)計了與之相配備的 1000Base-T 模塊。接入層支持 1000Base-T 的以太網(wǎng)交換機基本 上是固定端口式交換機,以 10/100M 端口為主,并且以固定端口 或擴展槽方式提供 1000Base-T 的上聯(lián)端口。匯聚層 1000Base-T 交換機同時存在機箱式和固定端口式兩種設(shè)計,可以提供多個 1000Base-T 端口,一般也可以提供 1000Base-X 等其他形式的端 口。接入層和匯聚層交換機共同構(gòu)成完整的中小型局域網(wǎng)解決方 案。
從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上看, 局域網(wǎng)交換機可以分為以太網(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)交換機等多種,這些交換機分別適用于以太網(wǎng)、快 速以太網(wǎng)、FDDI、ATM 和令牌環(huán)網(wǎng)等環(huán)境。
從規(guī)模應(yīng)用上又有企業(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, 而工作組級交換機則一般為固定配置式, 功能較為簡單。另一方面, 從應(yīng)用的規(guī)模來看,作為骨干交換機時,支持 500 個信息點以上 大型企業(yè)應(yīng)用的交換機為企業(yè)級交換機,支持 300 個信息點以下 中型企業(yè)的交換機為部門級交換機,而支持 100 個信息點以內(nèi)的 交換機為工作組級交換機。
根據(jù)架構(gòu)特點,人們還將局域網(wǎng)交換機分為機架式、帶擴展槽 固定配置式、不帶擴展槽固定配置式三種產(chǎn)品。機架式交換機是一 種插槽式的交換機,這種交換機擴展性較好,可支持不同的網(wǎng)絡(luò)類 型,如以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、ATM、令牌環(huán)及 FDDI 等,但價格較貴。不少高端交換機都采用機架式結(jié)構(gòu)。帶擴展槽固 定配置式交換機是一種有固定端口并帶少量擴展槽的交換機, 這種 交換機在支持固定端口類型網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上, 還可以通過擴展其他網(wǎng) 絡(luò)類型模塊來支持其他類型網(wǎng)絡(luò),這類交換機的價格居中。不帶擴 展槽固定配置式交換機僅支持一種類型的網(wǎng)絡(luò)(一般是以太網(wǎng)), 可應(yīng)用于小型企業(yè)或辦公室環(huán)境下的局域網(wǎng),價格最便宜,應(yīng)用也 最廣泛。分配到某個背板的網(wǎng)段上。端口 交換用于將以太模塊的端口在背板多個網(wǎng)段之間進行分配、平衡。幀交換是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)交換技術(shù), 它通過對傳統(tǒng)傳輸媒 介進行微分段,提供并行傳送的機制,以減小沖突域、獲得高的帶 寬。ATM 技術(shù)代表了網(wǎng)絡(luò)和通信中眾多難題的一劑“良藥”。ATM 采用固定長度為 53 個字節(jié)的信元交換。由于長度固定,因而便于 用硬件實現(xiàn)。ATM 采用專用的非差別連接,并行運行,可以通過 一個交換機同時建立多個節(jié)點, 但不會影響每個節(jié)點之間的通信能 力。ATM 還容許在源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點之間的通信能力。ATM 采用 統(tǒng)計時分電路進行復(fù)用,因而能大大提高通道利用率。ATM 的帶 寬可以達到 25M、155M、622M 甚至數(shù) G 比特傳送能力。
事實上, 從應(yīng)用的角度劃分, 交換機又可分為電話交換機 (PBX) 和數(shù)據(jù)交換機(Switch)。當(dāng)然,目前非常時髦的在數(shù)據(jù)上的語音 傳輸 VoIP 又有人稱之為“軟交換機”。