什么是交换机?

什么是交换机?


交换机(Switch)也叫交换式集线器,是一种工作在OSI第二层(数据链路层,参见“广域网”定义)上的、基于MAC (网卡的介质访问控制地址)识别、能完成封装转发数据包功能的网络设备。它通过对信息进行重新生成,并经过内部处理后转发至指定端口,具备自动寻址能力和交换作用。交换机不懂得IP地址,但它可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。交换机上的所有端口均有独享的信道带宽,以保证每个端口上数据的快速有效传输。由于交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一信息包独立地从源端口送至目的端口,而不会向所有端口发送,避免了和其它端口发生冲突,因此,交换机可以同时互不影响的传送这些信息包,并防止传输冲突,提高了网络的实际吞吐量。
什么是交换机?交换 switching 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统称。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。
交换和交换机最早起源于电话通讯系统(PSTN),我们现在还能在老电影中看到这样的场面:首长(主叫用户)拿起话筒来一阵猛摇,局端是一排插满线头的机器,戴着耳麦的话务小姐接到连接要求后,把线头插在相应的出口,为两个用户端建立起连接,直到通话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。当然现在我们早已普及了程控交换机,交换的过程都是自动完成。
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。我们以前介绍过的HUB 集线器就是一种共享设备,HUB本身不能识别目的地址,当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时,数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的,由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说,在这种工作方式下,同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯,如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,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,并把它添加入内部地址表中。
使用交换机也可以把网络“分段”,通过对照地址表,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。
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2×10Mbps=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。
总之,交换机是一种基于MAC地址识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。
交换机的应用
作为局域网的主要连接设备,以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着交换技术的不断发展,以太网交换机的价格急剧下降,交换到桌面已是大势所趋。
如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器,而且你还未对网络结构做出任何调整,那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加一个10/100Mbps的交换机,它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流,而且还可以支持100Mbps的快速以太网连接。
如果网络的利用率超过了40%,并且碰撞率大于10%,交换机可以帮你解决一点问题。带有100Mbps快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机可以全双工方式运行,可以建立起专用的20Mbps到200Mbps连接。
不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同,在同一网络环境下添加新的交换机和增加现有交换机的交换端口对网络的影响也不尽相同。充分了解和掌握网络的流量模式是能否发挥交换机作用的一个非常重要的因素。因为使用交换机的目的就是尽可能的减少和过滤网络中的数据流量,所以如果网络中的某台交换机由于安装位置设置不当,几乎需要转发接收到的所有数据包的话,交换机就无法发挥其优化网络性能的作用,反而降低了数据的传输速度,增加了网络延迟。
除安装位置之外,如果在那些负载较小,信息量较低的网络中也盲目添加交换机的话,同样也可能起到负面影响。受数据包的处理时间、交换机的缓冲区大小以及需要重新生成新数据包等因素的影响,在这种情况下使用简单的HUB要比交换机更为理想。因此,我们不能一概认为交换机就比HUB有优势,尤其当用户的网络并不拥挤,尚有很大的可利用空间时,使用HUB更能够充分利用网络的现有资源。
交换机的三种交换方式
1.直通式(Cut Through)
直通方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。它在输入端口检测到一个数据包时,检查该包的包头,获取包的目的地址,启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口,在输入与输出交叉处接通,把数据包直通到相应的端口,实现交换功能。由于不需要存储,延迟非常小、交换非常快,这是它的优点。它的缺点是,因为数据包内容并没有被以太网交换机保存下来,所以无法检查所传送的数据包是否有误,不能提供错误检测能力。由于没有缓存,不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通,而且容易丢包。
2.存储转发(Store & Forward)
存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式。它把输入端口的数据包先存储起来,然后进行CRC(循环冗余码校验)检查,在对错误包处理后才取出数据包的目的地址,通过查找表转换成输出端口送出包。正因如此,存储转发方式在数据处理时延时大,这是它的不足,但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测,有效地改善网络性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口间的转换,保持高速端口与低速端口间的协同工作。
3.碎片隔离(Fragment Free)
这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节,如果小于64字节,说明是假包,则丢弃该包;如果大于64字节,则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快,但比直通式慢。
交换机分类
从广义上来看,交换机分为两种: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。各厂商划分的尺度并不是完全一致的,一般来讲,企业级交换机都是机架式,部门级交换机可以是机架式(插槽数较少),也可以是固定配置式,而工作组级交换机为固定配置式(功能较为简单)。另一方面,从应用的规模来看,作为骨干交换机时,支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机,支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机,而支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。
交换机功能
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。目前交换机还具备了一些新的功能,如对VLAN(虚拟局域网)的支持、对链路汇聚的支持,甚至有的还具有防火墙的功能。
交换机除了能够连接同种类型的网络之外,还可以在不同类型的网络(如以太网和快速以太网)之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口,用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。
一般来说,交换机的每个端口都用来连接一个独立的网段,但是有时为了提供更快的接入速度,我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样,网络的关键服务器和重要用户就拥有更快的接入速度,支持更大的信息流量。 
简单说就是有交换功能的HUB 


大家来帮我找元凶!
电脑启动超级慢,重装系统也没有用
请教高手机箱前置插口~偶是磐正主板,21鑫桂祥机箱
主机不定时断电!显示屏变成黑屏!
什么是交换机?
我的长城电脑为什么会经常死机/系统资源不足?
电脑配置
怎样给电脑加内存条
串口硬盘盘交错了怎么办
如何修改共享显存?
请问NF4是什么??
我的电脑今天有时检测不到硬盘,有时进系统时死机,是不是我的C盘有坏道
高手帮个忙
帮忙估价
我在电脑机箱前置插口插入麦克风无效,听筒有效.在机箱后插入却都有效是为什么,是机箱里面的问题吗
请问810主板支持这种CPU吗?
用了两年的17寸纯平三星显示器值多少钱?
我买的电脑CPU只有1.4GHZ?
什么是无缝技术?
播放器没反映了!
请问ST3802110A是什么牌子的硬盘?好不好,大概需要多少钱?
我的电脑关机时有些不正常
怎样把256的内存升为512呢?大概多少钱?
我想xp的皮肤,大家推荐几个好看的样式```谢谢 哦``
为什么会电脑?
为什么我老是会跳出来说脚本错误、是怎么回事啊
我的电脑在下线是USB无法安全移除(步骤都对)请大家帮帮小弟
三星yepp的mp3屏幕上只显示no track怎么办呀!往里面放了歌也不能听!按什么都没有反应了!郁闷
影驰6800XT的性价比怎么样?
光驱 死机
电脑总提示windows虚拟内存太低 是什么原因 如何解决
什么是虚拟主机
请问华硕K8U-X主板好吗?大概多少钱?
补充显卡问题
关于epson c440????
我想买个IBM R50 LC4看了下我们本地的价格是7200就少不了了 ,还有可能低不?
请大家为我推荐一款一万元左右的(性价比较高)笔记本,最好不是日货
olidate笔记本,意大利买的键盘上小键盘上的数字与键盘按键是同个键,如何切换?现在只能输入数字了!
怎么知道显卡配置
几台电脑怎么才能连在一起共享?需要哪些工具?
如何拆cpu
NTLOR IS MISSING怎么办?
《关于机箱电源的问题》
笔记本电脑的配置对CAD的影响
液晶显示器如何调节亮度?
PEA是什么意思???在测板子是 说的```
爱普生打印机自己充墨后不能用怎么办
没有建立“本地连接”就不能用ADSL上网吗?
关于主板的问题
各位大虾,听说64位塞扬D331,2.66G的CPU不能开双通道?真有其事~?
问:CPU-AMD2500+ 1.41GHz 是什么意思>?是不是太低了?
电脑内存最大是多少
编辑键盘区中的Insert键作用是什么?
怎样处CPU理过热问题
汽车中的mpv sun 都是什么单词的缩写呢?
我不知道声卡的型号怎么下载
我想在最近买一部主机(已买了Acer AL1715 8ms的液显)
SCSI/RAID Host Controlle 装置的问题
声卡怎么弄啊
三星显示器都是3年质保的吗?
一个共享上网的问题
急救 急救
我的ADSL猫出问题了
电脑互访问题*************
显象管是非亮面屏幕的含义是?
软驱除了读盘,还能干什么?
我的CPU遭烧了,懂门的虾过来看
硬盘问题
组装电脑问题:我现组装一台4500元以内最高配置的电脑,请高手帮忙。谢谢
怎么才能硬盘内存改为虚拟内存
能推荐几款显卡吗?
请问建基的mp3质量怎么样!
三星MP3驱动:YP-55或YP-55B的驱动
最贵的电脑要多少钱啊!
我想用别的硬盘保存自己硬盘里的数据
主板型号怎么看啊
数字键盘五笔怎样用?
u盘是不是就是移动硬盘?有何区别。
单片机问题
怎么修复系统的漏洞~~~~~~~~
ADSL猫的问题
硬盘问题!
谁帮个忙啊!~把 逆天邪神 写成 从薪开始╊ 这样的繁体字.
我的显示器在启机的时候总发出刺耳的声音这是为什么?
朋友们!威刚的内存怎么样?
关于CPU ES版的问题
怎么才可也把QQ相册里的照片上传
虚拟内存到底是怎么回事呀? 是不是越打越好呀? 谢谢
ADSL猫出问题了
电脑配置
品牌内存和普通内存有什么区别?主要性能方面?
哪里有好的动漫网啊。BT下载的
P4电源要求多少瓦?
我的电脑不能做ghost备份和还原,怎么回事?
怎么查找我发的提问,谢谢!
电脑无法启动,黑屏?
垦天?? 这样的字是怎么打的啊?
打3D游戏出现CPU使用率100%并且游戏有点卡了怎么办?
为什么我的电脑插了耳机却不能用呢
为什么最近我的显示器屏幕一直晃晃的感觉??

100
46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 926661 662 663 664 665 666 667 668 669 670 671 672 673 674 675 676 677 678 679 680 681 682 683 684 685 686 687 688 689 690 691 692 693 694 695 696 697 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 708 709 710