交換機的重要技術(shù)參數(shù)

下面我將對交換機的重要技術(shù)參數(shù)作一一介紹，方便網(wǎng)友在選購交換機時比較不同廠商的不同產(chǎn)品。每一個參數(shù)都影響到交換機的性能、功能和不同集成特性。

1、轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：交換機采用直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)或存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)？

2、延時：交換機數(shù)據(jù)交換延時多少？

3、管理功能：交換機提供給擁護多少可管理功能？

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(jiān)視支持：交換機是否允許外接監(jiān)視工具管理端口、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(huán)?

7、全雙工：交換機是否允許端口同時收/發(fā)，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關(guān)鍵業(yè)務(wù)服務(wù)器或上行主干？

下面逐項討論各項參數(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)機制。各種轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)各有優(yōu)缺點。

直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：（Cut-through）

交換機一旦解讀到數(shù)據(jù)包目的地址，就開始向目的端口發(fā)送數(shù)據(jù)包。通常，交換機在接收到數(shù)據(jù)包的前6個字節(jié)時，就已經(jīng)知道目的地址，從而可以決定向哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)這個數(shù)據(jù)包。直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的優(yōu)點是轉(zhuǎn)發(fā)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(shù)據(jù)包的正確性之前就已經(jīng)開始了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。這樣，在通訊質(zhì)量不高的環(huán)境下，交換機會轉(zhuǎn)發(fā)所有的完整數(shù)據(jù)包和錯誤數(shù)據(jù)包，這實際上是給整個交換網(wǎng)絡(luò)帶來了許多垃圾通訊包，交換機會被誤解為發(fā)生了廣播風(fēng)暴?？傊蓖ㄞD(zhuǎn)發(fā)技術(shù)適用與網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量較好、錯誤數(shù)據(jù)包較少的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)：（Store-and-Forward）

存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)要求交換機在接收到全部數(shù)據(jù)包后再決定如何轉(zhuǎn)發(fā)。這樣一來，交換機可以在轉(zhuǎn)發(fā)之前檢查數(shù)據(jù)包完整性和正確性。其優(yōu)點是：沒有殘缺數(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)。其缺點是：轉(zhuǎn)發(fā)速率比直接轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)慢。所以，存儲轉(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)通過減少網(wǎng)絡(luò)錯誤繁殖，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：（Latency）

交換機延時是指從交換機接收到數(shù)據(jù)包到開始向目的端口復(fù)制數(shù)據(jù)包之間的時間間隔。有許多因素會影響延時大小，比如轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)等等。采用直通轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機有固定的延時。因為直通式交換機不管數(shù)據(jù)包的整體大小，而只根據(jù)目的地址來決定轉(zhuǎn)發(fā)方向。所以，它的延時是固定的，取決于交換機解讀數(shù)據(jù)包前6個字節(jié)中目的地址的解讀速率。采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)的交換機由于必須要接收完了完整的數(shù)據(jù)包才開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，所以它的延時與數(shù)據(jù)包大小有關(guān)。數(shù)據(jù)包大，則延時大；數(shù)據(jù)包小，則延時小。

3) 管理功能：（Management）

交換機的管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，交換機廠商都提供管理軟件或滿足第三方管理軟件遠程管理交換機。一般的交換機滿足SNMP MIB I / MIB II統(tǒng)計管理功能。而復(fù)雜一些的交換機會增加通過內(nèi)置RMON組（mini-RMON）來支持RMON主動監(jiān)視功能。有的交換機還允許外接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(shè)計用于連接最終用戶、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器或含有多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)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(shù)據(jù)包，有的交換機則將數(shù)據(jù)包復(fù)制到各個端口不作交換。

5) 外接監(jiān)視支持：（Extendal Monitoring）

一些交換機廠商提供“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上監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀況。但各個廠商的實現(xiàn)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(shè)備，所以交換機也有橋接設(shè)備的固有問題—“拓撲環(huán)”問題（Topology Loops）。當某個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)包通過某個橋接設(shè)備傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)段，而返回的數(shù)據(jù)包通過另一個橋接設(shè)備返回源地址。這個現(xiàn)象就叫“拓撲環(huán)”。一般，交換機采用擴展樹協(xié)議算法讓網(wǎng)絡(luò)中的每一個橋接設(shè)備相互知道，自動防止拓撲環(huán)現(xiàn)象。交換機通過將檢測到的“拓撲環(huán)”中的某個端口斷開，達到消除“拓撲環(huán)”的目的，維持網(wǎng)絡(luò)中的拓撲樹的完整性。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，“拓撲環(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，帶有擴展樹協(xié)議支持的交換機可以用于連接網(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發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但這要交換機和所連接的設(shè)備都支持全雙工工作方式。具有全雙工功能的交換機具有以下優(yōu)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(fā)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(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(xiàn)主干通信瓶頸。常見的高速端口有：

FDDI：應(yīng)用較早，范圍廣。但有協(xié)議轉(zhuǎn)換花費。

Fast Ethernet / Gigabit Ethernet：連接方便，協(xié)議轉(zhuǎn)換費用少；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)換費用大。

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，我們有必要了解ATM。ATM的數(shù)據(jù)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(jié)長（5個字節(jié)長的信頭和48字節(jié)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(jù)VP和VC來確定信元的發(fā)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(jù)實時交換要求建立的臨時交換電路連接。兩者的最大區(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)傳輸完成后就自動斷開。兩者的應(yīng)用區(qū)別是：在通常的ATM交換中，有一些PVC用于保持信號和管理信息通 訊，保持永久連接；而SVC主要用于大量的具體數(shù)據(jù)的傳輸。

ATM交換另一個特點是：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進行，保持雙向高速通訊。為了滿足以太網(wǎng)幀（Frames）與ATM信元（Cells）的相互通訊要求，ATM協(xié)議標準規(guī)定了針對數(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)視和管理帶來了新的挑戰(zhàn)。

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。通過將企業(yè)網(wǎng)絡(luò)劃分為虛擬網(wǎng)絡(luò)VLAN網(wǎng)段，可以強化網(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，一個物理的網(wǎng)段就是一個廣播域。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，而完全根據(jù)管理功能來劃分。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?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，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(yè)網(wǎng)絡(luò)中不同部門之間的安全性。網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過配置VLAN之間的路由來全面管理企業(yè)內(nèi)部不同管理單元之間的信息互訪。交換機是根據(jù)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(yè)網(wǎng)絡(luò)中移動辦公，不論他在何處接入交換網(wǎng)絡(luò)，他都可以與VLAN內(nèi)其他用戶自如通訊。

VLAN可以是有混合的網(wǎng)絡(luò)類型設(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、集線器、網(wǎng)絡(luò)上行主干等等。

VLAN的管理需要比較復(fù)雜的專門軟件，它通過對用戶、MAC地址、交換機端口號、VLAN號等管理對象的綜合管理，來滿足整個網(wǎng)絡(luò)的VLAN劃分、監(jiān)視等功能，以及其他擴展管理功能。現(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提供更多的VLAN劃分方法：MAC地址、協(xié)議地址、交換機端口、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型和用戶權(quán)限等等。

用戶在選擇交換機的同時，應(yīng)當仔細考察選購的交換機的VLAN功能，根據(jù)自己企業(yè)的實際需要，選擇滿足要求而且管理方便的交換機。同時，應(yīng)當特別注意現(xiàn)在不同廠商的交換機的VLAN之間大多數(shù)是不兼容的。