交換機(jī)的定義特性以及工作原理 輕松擺脫菜鳥厄運(yùn)，什么叫做交換機(jī)呢。在熟悉路由器之后，大家開始關(guān)注交換機(jī)，以及它的特性和工作原理等基礎(chǔ)知識，許多新型的Client／Server應(yīng)用程序以及多媒體技術(shù)的出現(xiàn)，導(dǎo)致了傳統(tǒng)的共享式網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這也就推動了局域網(wǎng)交換機(jī)的出現(xiàn)。

交換機(jī)的定義

什么是交換機(jī)的定義？局域網(wǎng)交換機(jī)擁有許多端口，每個(gè)端口有自己的專用帶寬，并且可以連接不同的網(wǎng)段。交換機(jī)各個(gè)端口之間的通信是同時(shí)的、并行的，這就大大提高了信息吞吐量。為了進(jìn)一步提高性能，每個(gè)端口還可以只連接一個(gè)設(shè)備。

交換機(jī)的定義就是為了實(shí)現(xiàn)交換機(jī)之間的互連或與高檔服務(wù)器的連接，局域網(wǎng)交換機(jī)一般擁有一個(gè)或幾個(gè)高速端口，如100M以太網(wǎng)端口、FDDI端口或155MATM端口，從而保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能。

交換機(jī)的特性

通過集線器共享局域網(wǎng)的用戶不僅是共享帶寬，而且是競爭帶寬。可能由于個(gè)別用戶需要更多的帶寬而導(dǎo)致其他用戶的可用帶寬相對減少，甚至被迫等待，因而也就耽誤了通信和信息處理。

利用交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)微分段技術(shù)特性，可以將一個(gè)大型的共享式局域網(wǎng)的用戶分成許多獨(dú)立的網(wǎng)段，減少競爭帶寬的用戶數(shù)量，增加每個(gè)用戶的可用帶寬，從而緩解共享網(wǎng)絡(luò)的擁擠狀況。

由于交換機(jī)特性可以將信息迅速而直接地送到目的地能大大提高速度和帶寬，能保護(hù)用戶以前在介質(zhì)方面的投資，并提供良好的可擴(kuò)展性，因此交換機(jī)不但是網(wǎng)橋的理想替代物，而且是集線器的理想替代物。與網(wǎng)橋和集線器相比，交換機(jī)從下面幾方面改進(jìn)了交換機(jī)性能：

◆通過支持并行通信，提高了交換機(jī)的信息吞吐量。

◆將傳統(tǒng)的一個(gè)大局域網(wǎng)上的用戶分成若干工作組，每個(gè)端口連接一臺設(shè)備或連接一個(gè)工作組，有效地解決擁擠現(xiàn)像。這種方法人們稱之為網(wǎng)絡(luò)微分段（Micro一segmentation）技術(shù)。

◆虛擬網(wǎng)（VirtuaILAN）技術(shù)的出現(xiàn)，給交換機(jī)的使用和管理帶來了更大的靈活性。我們將在后面專門介紹虛擬網(wǎng)。

◆端口密度可以與集線器相媲美,一般的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都是有一個(gè)或幾個(gè)服務(wù)器，而絕大部分都是普通的客戶機(jī)。客戶機(jī)都需要訪問服務(wù)器，這樣就導(dǎo)致服務(wù)器的通信和事務(wù)處理能力成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能好壞的關(guān)鍵。

交換機(jī)就主要從提高連接服務(wù)器的端口的速率以及相應(yīng)的幀緩沖區(qū)的大小，來提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，從而滿足用戶的要求。一些高檔的交換機(jī)還采用全雙工技術(shù)進(jìn)一步提高端口的帶寬。

以前的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本上都是采用半雙工的工作方式，即當(dāng)一臺主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)候，它就不能接收數(shù)據(jù)包，當(dāng)接收數(shù)據(jù)包的時(shí)候，就不能發(fā)送數(shù)據(jù)包。由于采用全雙工技術(shù)，即主機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)包的同時(shí)，還可以接收數(shù)據(jù)包，普通的10M端口就可以變成20M端口，普通的100M端口就可以變成200M端口，這樣就進(jìn)一步提高了信息吞吐量。

交換機(jī)的工作原理

傳統(tǒng)的交換機(jī)本質(zhì)上是具有流量控制能力的多端口網(wǎng)橋，即傳統(tǒng)的（二層）交換機(jī)。把路由技術(shù)引入交換機(jī)，可以完成網(wǎng)絡(luò)層路由選擇，故稱為三層交換，這是交換機(jī)的新進(jìn)展。交換機(jī)（二層交換）的工作原理交換機(jī)和網(wǎng)橋一樣，是工作在鏈路層的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

它的各個(gè)端口都具有橋接功能，每個(gè)端口可以連接一個(gè)LAN或一臺高性能網(wǎng)站或服務(wù)器，能夠通過自學(xué)習(xí)來了解每個(gè)端口的設(shè)備連接情況。所有端口由專用處理器進(jìn)行控制，并經(jīng)過控制管理總線轉(zhuǎn)發(fā)信息。同時(shí)可以用專門的網(wǎng)管軟件進(jìn)行集中管理。除此之外，交換機(jī)為了提高數(shù)據(jù)交換的速度和效率，一般支持多種方式。

◆存儲轉(zhuǎn)發(fā)：

所有常規(guī)網(wǎng)橋都使用這種方法。它們在將數(shù)據(jù)幀發(fā)柱其他端口之前，要把收到的幀完全存儲在內(nèi)部的存儲器中，對其檢驗(yàn)后再發(fā)往其他端口，這樣其延時(shí)等于接收一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀的時(shí)間及處理時(shí)間的總和。如果級聯(lián)很長時(shí)，會導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問題，但這種方法可以過濾掉錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)幀。

◆切入法：

這種方法只檢驗(yàn)數(shù)據(jù)幀的目標(biāo)地址，這使得數(shù)據(jù)幀幾乎馬上就可以傳出去，從而大大降低延時(shí)。其缺點(diǎn)是：錯(cuò)誤幀也會被傳出去。錯(cuò)誤幀的概率較小的情況下，可以采用切入法以提高傳輸速度。而錯(cuò)誤幀的概率較大的情況下，可以采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)法／以減少錯(cuò)誤幀的重傳。