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什么是 Ethernet Switch-CSDN博客

什么是 Ethernet Switch

最新推荐文章于 2023-07-13 18:18:59 发布

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什么是 Ethernet Switch

用于连接以太网之间或者以太网与快速以太网之间的交换机。在需要区别于 ATM 交换机或是 FDDI 等交换机时采用这种称呼。考虑到以太网的普及程度，通常已不必特殊强调说明以太网交换机这种名词

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什么是Ethernet Switch用于连接以太网之间或者以太网与快速以太网之间的交换机。在需要区别于 ATM 交换机或是 FDDI 等交换机时采用这种称呼。考虑到以太网的普及程度，通常已不必特殊强调说明以太网交换机这种名词转载于:https://blog.51cto.com/haikuotiankong/400308...

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08-05

595

Ethernet（以太网）是一种局域网技术，它使用了一组标准化的协议来实现计算机之间的数据通信。通过以太网，计算机可以相互传输数据、共享资源，使得用户能够实现高效的网络通信。Ethernet Switch（以太网交换机）是一种网络设备，常用于局域网中，用于连接多台计算机或其他网络设备，实现数据的交换和转发。它可以根据目的MAC地址将接收到的数据帧转发到相应的端口，从而实现对数据的高效处理。本文详细介绍了Ethernet Switch的原理、工作方式以及其在计算机网络中的应用。

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以太网交换机EtherSwitch

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6515

以太网交换机EtherSwitch

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07-13

166

不同网络的通信类似于同一个网络通信，首先从客户端进行对信息的封装，只是在链路层，不直接把报文数据交给另外一个主机，而是交给路由器，路由器首先会对报文信息进行一次解包，到网络层，然后通过令牌环驱的方式对报文进行重新封装，在传输给另外一台主机，完成解包分用的过程，最终完成通信，比起相同网段下，多了一步路由器的解包以及重新封装的过程，主要是在IP层屏蔽底层网络的差异。把有效载荷往上交给对应的后续层级的过程叫做分用，一层一层的剥去报头的过程称之为解包，而从客户端一层一层的加上报头的过程称为封装。

计算机网络switch配置,switch二层etherchannel的配置案例及 PAGP,LACP

weixin_42413747的博客

07-01

1275

一拓扑图二配置过程switchA的配置：Switch>enSwitch#configSwitch(config)#Switch(config)#interface range fa0/1-3Switch(config-if-range)#channel-group 1 mode activeSwitch(config-if-range)#interface port-channel 1S...

[学习笔记-ETH]数据链路层（VLAN、Switch）

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315

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集线器 (hubs)，交换机(switch) 和网桥(bridge)的区别 - 知乎

集线器 (hubs)，交换机(switch) 和网桥(bridge)的区别 - 知乎首发于软件工程切换模式写文章登录/注册集线器 (hubs)，交换机(switch) 和网桥(bridge)的区别noosphere个人博客 noosphere.site原文发表于我的博客，特作版权声明 noosphere.site: 集线器 (hubs)，交换机(switch) 和网桥(bridge)的区别csdn : 集线器 (hubs)，交换机(swich) 和网桥(bridge)的区别集线器(hub)hub工作在OSI的第一层,发给 hub 的数据包会广播给所有的端口hub的是直接的物理连接到每一台设备的网卡，所有有较低的连接丢失风险，因为hub是所有设备共享带宽的一个设备，所以它是半-双工的，所以他会存在冲突，同时发给hub的入站和出站包会存在冲突，需要算法解决冲突，因此hub的性能相对会差一些hub本质上是一个多端口中继器，它不管包的内容，只是简单的把某个端口收到的包，再广播给其他所有的端口，所以，一台主机发给另外一台主机的内容会被其他无关的主机监听到。有安全问题网桥(bridge)物理世界桥是用来连接一个河的两边，而计算机世界桥是用来连接两个物理网段的网络 bridge和switch都工作在OSI的数据第二层（数据链路层），数据包会根据MAC地址来发给指定的端口，不存在hub的那种不管三七二一就广播带来的安全问题桥会跟踪插到他的接口上的网络的所有主机的地址，当桥的一端的这个网络的数据包发到桥，桥会通过滤机制，保证属于这一端的网络的数据包留在本地，而不会被无辜的转发到对面网络（因为本地包，不是发给桥对面的）当桥接受到网络发出来的包的地址不属于桥的这一端，那么他会发到对面去。但是，实际上它并不知道对面是否存在这个地址，只是猜测既然不在这边，那么可能在对面，然后如果对面网络还有其他桥，那么它会发现这个包不在自己这里，又会把包发到其他桥的对面去，所以一个包要到达目的地址所在的主机，需要经过多个桥因为上面这一点，广播和多播（比如arp这种找所有人要地址的包）的这类流量必须经过网络上的所有桥，那么所有的主机都是有机会读到这个广播包的，而网络那么大（特别是桥越多的网络），其实很多包是和自己无关的，那么就会有可能引起广播风暴，从而阻止了单播的流量（就是目的明确的包）交换机(switch)其实switch本身就是一种bridge,它具备老式bridge的功能，但是解决了一些它的问题switch克服了hub的缺点，他可以为每个接入的主机设备分配专用的带宽，提供全-双工的的连接，他利用MAC地址表来做数据包的转发决策，用ASICS和内容寻址寄存器（CAM）表来提高帧的处理率switch集hub和bridge的所长于一身，将hub的多端口功能和桥的过滤功能集中在一起使用，只允许目标设备才能见到单播的数据包，所以不会像桥一样可能会阻止单播包交换机允许冗余链接，并且由于为网桥开发的生成树协议（STP），广播和多播运行不会引起风暴交换机跟踪每个接口中的MAC地址，因此它们可以将流量仅快速发送到包的目的地因为上面的这些特点，switch具备更高的性能和安全性switch总的来讲，有一下优点： switch是即插即用设备。一旦第一个数据包到达，他们便开始学习接口或端口以到达所需的地址,然后用做后续的过滤用。switch提供了一种简单的方法来连接以不同速度运行的网段，例如10 Mbps，100 Mbps，1GB和10GB网络交换机正在取代网络内部的路由器，因为它们在以太网网络上转发帧的速度快10倍以上bridge和switch的其他区别古老bridge只有2到4个端口，而switch其实是一种高性能的多端口的bridge,可以多达几百个端口，本质上switch也是一个bridge设备，它用具备bridge的功能古老的bridge是的包转发是基于软件的，而后来研发的switch则是基于硬件来研发，用芯片来做包的转发决策，性能远比老的bridge优越新的switch可以具有多个生成树实例。而老式bridge只能有一个。那么为什么switch没有继续使用bridge这个名字呢，因为早期的生产商生产的bridge不符合IEEE的规范（规范从来没有定时bridge只有2个端口），后来者为了避免与他相提并论，后来干脆不用bridge这个词，直接改用switch,但本质是更好的对规范的实现。那么以上的这3个物理设备的概念，对应的也存在虚拟的软件实现，如虚拟的bridge网桥，虚拟的交换机，如docker和k8s这种分布式的软件，经常会使用bridge来建立子网以及和宿主机通信等功能欢迎关注公众号“智圈云”编辑于 2021-03-22 11:14交换机介质访问控制层（MAC）ARP赞同 514 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录软

Ethernet Switch工作原理_交换机上的ethernet switch是什么意思-CSDN博客

Ethernet Switch工作原理

最新推荐文章于 2023-08-04 09:27:07 发布

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硬件维护

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Ethernet Switch的工作基础是Ethernet信息包结构。Ethernet信息包为固定格式，但长度可变，在信息包头中带有目的MAC地址、源MAC地址、信息长度等若干内容。目前使用较多的Ethernet交换机都是Layer 2（OSI的第二层）交换机，即基于Ethernet MAC地址进行交换。 Ethernet Switch控制电路收到一个Ethernet 包（从某一端口）后，立即查找其内存中的地址对照表（MAC端口号），以确认该目的MAC的NIC挂在哪一个端口上，然后将该包送到该端口上，如果该目的MAC地址是首次出现，则广播到所有端口。Ethernet 交换机是根据Ethernet包中的源MAC地址来更新“MAC地址—端口号表”的，每一台计算机打开后，其上面的NIC会定期发出空闲包或信号，Ethernet 交换机可据此得知其存在及MAC地址，所谓自动地址学习就是指此意；所谓自动年龄更新（Auto-aging），指的是若一定时间内未见已出现的MAC地址发出包，则将此MAC地址从“MAC—端口号表”中清除，此MAC地址重新出现时将会被当作新地址处理。

Ethernet Switch与Ethernet HUB的最大差别是Ethernet Switch记忆什么用户（即哪些MAC地址）挂在哪一个端口上，也就是说Switch中有一个地址表，表中的每一项内容主要是MAC地址与端口号。当Switch从某一端口收到一个包时（我们暂不讨论广播包），它要对地址表执行两个动作：一是检查该包的源MAC地址是否已在地址表中，如果没有，则将该MAC地址加到地址表中，这样以后就知道该MAC地址在哪一个端口；二是检查该包的目的MAC地址是否已在地址表中，如果该MAC地址已在地址表中，则将该包发送到对应的端口即可，如果该MAC地址不在地址表中，则将该包发送到所有其它端口（源端口除外），相当于该包是一个广播包。

对于广播包，EthernetSwitch与Ethernet HUB的工作原理是一样的，没有什么差别。从Switch上述工作过程我们可知： 1、Switch是根据从端口收到的Ethernet包得知哪一个MAC地址在哪一个端口的，如果该MAC地址从来没有发出过Ethernet包，则Switch不知道该MAC地址在哪一个端口。 2、由于Switch中有一个地址表记录哪一个MAC地址在哪一个端口，因此对于非广播包，Switch而不必像HUB那样将该包发送到所有端口，只须将该包发送到对应的端口，从而使不相关的端口可以并行通信，从而提供了比HUB更高的速率。HUB则不同，不管该包是广播包也好，非广播包也好，HUB都按广播包处理，从而使用户只能串行操作，共享通信带宽。 3、Switch是有自动地址学习功能，它自动根据收到的Ethernet包中的源MAC地址，更新MAC地址表的内容，Switch使用的时间越长，它学到的MAC地址就越多，未知的MAC地址就越少，因而广播的包就越少（如果目的MAC地址未知，则将该包作广播包处理），速度就越快。

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Ethernet Switch工作原理

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专栏目录

switch工作原理

07-25

switch工作原理

SW原理：

1、基于源MAC地址学习，

2、基于目标MAC地址转发。

3、对于没有目标MAC地址表项的帧(未知单播帧)，向本VLAN的其他所有接口转发

4、收到广/组播帧, 向本VLAN的其他所有接口转发

5、同一个MAC地址被多个接口学习到，选择最后学习进来的接口（后面学习进来的会覆盖原始的）

6、同一接口可以学习到多个MAC地址

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08-05

595

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Nortel Business Ethernet Switch 50产品简介

03-05

Nortel Business Ethernet Switch 50,支持以太网供电(PoE)功能 – 可以快速部署VOIP话机、无线接入点等设备并节约部署和管理的成本融合应用就绪 – 能够针对语音/数据等不同应用提供不同的优先队列，保证重要应用数据流得到相应的优先传输支持使用简便 – 1U的尺寸，可机架安装，是安装极为简便管理轻松 – 可使用北电整个中小企业产品线通用的商务网元管理器（BEM）软件进行管理交换方式: 存储和转发.

Ethernet-Switch-simulator

03-16

以太网交换机仿真器

了解以太网交换机中逻辑的一个基本示例。 in.txt包含有关数据包传递的信息。每行都由帧-端口-源-目标构成。 Source.cpp从此文件读取并确定应将数据包传递到何处。

【计算机网络】【硬件】交换机芯片介绍

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以太网交换机_百度百科

换机_百度百科网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心以太网交换机播报讨论上传视频交换机收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机的结构是每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。中文名以太网交换机外文名Ethernet Switch功能通讯问世时间1990年类别科技产品作用传输数据目录1概念2关键技术3应用4特点5工作原理6面临问题7转发方式概念播报编辑1990 年问世的交换式集线器(switching hub)，可明显地提高局域网的性能。交换式集线器常称为以太网交换机（Ethernet Switch）或第二层交换机（表明此交换机工作在数据链路层）。需要说明的是，这里所指的“以太网交换机”是指传输带宽在100Mbps以下的交换机，下面我们还会要讲到一种“快速以太网交换机”、“千兆以太网交换机”和“万兆以太网交换机”其实也是以太网交换机，只不过它们所采用的协议标准、或者传输介质不一样，当然其接口形式也可能不一样。关键技术播报编辑（一）VLAN技术以太网交换机借助VLAN技术可以有效避免广播数据的恶意攻击，造成广播数据恶意攻击的主要原因是以太网交换机的冲突域和广播域不一致，在这样的情况下，可以利用VLAN技术也就是局域网技术，通过限制广播域范围的方式解决这一问题。局域网技术可以有效分离通信量，让带宽得到更好的利用，并且从逻辑角度出发，将实际的LAN基础设施分割成多个子网。局域网技术在实际应用不仅可以解决广播恶意攻击问题，还有效增强了网络安全性，不仅如此，VLAN技术的使用可以有效降低的移动和变更成本，在物理划分子网的情况下，快速的完成用户变更，所需要的时间较短。但是VLAN技术在实际使用中也存在一定的问题，比如：接口问题，标签引入问题。 [1]（二）信息流优先级在传输数据的过程中，多媒体数据和普通数据的传输方式不同，多媒体数据在传输过程中对网络的性能有着更高的要求，想要提高多媒体数据传输性能，可以通过信息流优先技术实现传播。信息流分配优先级的常用方法有两种，分别为：第一种，借助交换机完成对输入信息流的确认，然后分类信息流并且分配相应的优先级，一般的三层以太网交换机都可以实现这一方式。另一种，利用终端给数据帧分配优先级，并且将数据帧放置在相应的优先级队列中，按照优先级实现转发。第二种方式，可以让源端和目的端之间通路上所有交换机识别优先级标志。有两个组织致力于指定信息流优先级标准，分别为IEEE802.IP和IPV4TOS域，前者更适合在交换式以太网环境中，IPV4服务类型域优先级标准主要应用在广域网中。（三）组播技术以太网交换机在网络应用中，尤其是多媒体应用中，经常会涉及点到多点通信的问题，组播技术是实现点到多点通信的常用方式，传统的点到多点通信方式，不仅浪费带宽、也容易产生延迟和拥塞，甚至会产生一些无用的广播报文，对系统性能带来负面影响。组播技术中发送者只需要发送一次报文，路由器和交换机就会自动把报文复制给每一个真正想要接收报文的终端。通过这种方式有效解决了点到多点的传送问题，需要注意的是网络层组播的实现较为复杂，需要对第三层和第二层的组播功能进行详细的分析，这其中会应用到网络拓扑技术和GMRP技术。GMRP技术是实现组播技术的前提，如果想要在被路由器隔断的几个交换域内实现组播，就需要利用到组播路由协议和IGMP。比如：三层交换机作为核心交换网络，在支持GMRP的同时，也支持组播路由协议和IGMP。（四）流量控制流量控制是以太网交换机中的关键技术，可以避免缓冲区出现溢出情况，避免数据包丢失。引入流量控制机制，以太网交换机就可以有效限制网络访问机制，对缓冲区设置上限，限制缓冲区的发送速率，将发送源关闭一段时间。比如：在全双工环境中，交换机端口和终端之间会连接一个没有使用的发送和接收通道，这一通道的存在让交换机无法产生一次冲突，去停止终端发送，终端就会一直发送，直到交换机的缓冲区溢出。采用流量控制方式，可以在全双工环境下，产生一个PAUSE帧，将其发送给工作站，就可以让交换机有足够的时间释放缓冲区。 [2]应用播报编辑以太网交换机应用最为普遍，价格也较便宜，档次齐全。因此，应用领域非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网交换机通常都有几个到几十个端口，实质上就是一个多端口的网桥。另外，它的端口速率可以不同，工作方式也可以不同，如可以提供10M、100M的带宽、提供半双工、全双工、自适应的工作方式等。特点播报编辑1、以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。2、交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。3、用户独占传输媒体的带宽，若一个接口到主机的带宽是10Mbit每秒，那么有10个接口的交换机的总容量是100Mbit每秒。这是交换机的最大优点。工作原理播报编辑以太网交换机以太网交换机工作于OSI网络参考模型的第二层（即数据链路层），是一种基于MAC（Media Access Control，介质访问控制）地址识别、完成以太网数据帧转发的网络设备。交换机上用于链接计算机或其他设备的插口称作端口。计算机借助网卡通过网线连接到交换机的端口上。网卡、交换机和路由器的每个端口都具有一个MAC地址，由设备生产厂商固化在设备的EPROM中。MAC由IEEE负责分配，每个MAC地址都是全球唯一的。MAC地址是长度为48位的二进制，前24位由设备生产厂商标识符，后24位由生产厂商自行分配的序列号。交换机在端口上接受计算机发送过来的数据帧，根据帧头的目的MAC地址查找MAC地址表然后将该数据帧从对应端口上转发出去，从而实现数据交换。交换机的工作过程可以概括为“学习、记忆、接收、查表、转发”等几个方面：通过“学习”可以了解到每个端口上所连接设备的MAC地址；将MAC地址与端口编号的对应关系“记忆”在内存中，生产MAC地址表；从一个端口“接收”到数据帧后，在MAC地址表中“查找”与帧头中目的MAC地址相对应的端口编号，然后，将数据帧从查到的端口上“转发”出去。交换机分割冲突域，每个端口独立成一个冲突域。每个端口如果有大量数据发送，则端口会先将收到的等待发送的数据存储到寄存器中，在轮到发送时再发送出去。面临问题播报编辑以太网交换机作为一种数据传输设备，是局域网中重要的设备之一，内部结构端口均为同主机连接，可以在连接多个端口的同时，实现数据传输，也不会产生冲突。除此之外，以太网交换机成本较低，可以满足不同层次的实际需求，在大数据时代背景下，以太网交换机技术不断发展，扩展形成了很多复杂的业务。在这个过程中，以太网交换机也面临着较为严重的安全问题，主要包括以下几个方面：第一，广播恶意攻击；第二，网络攻击；第三，MAC地址攻击；第四，MAC恶意欺骗；第五，环路攻击。以广播恶意攻击为例，网络是一个开放的平台，交换机在接受大流量广播数据时，就会通过广播的形式转发这些数据，如果数据的传输控制功能不够完善，那么网络宽带就会被这些垃圾数据充满，交换机需要具备面对众多数据的传输控制功能。 [3]转发方式播报编辑1、直通转发（cut-through switching ）2、存储转发（Store-and-Forward switching）3、无碎片转发（segment-free switching）直通式交换，也就是交换机在收到帧后，只要查看到此帧的目的MAC地址，马上凭借MAC地址表向相应的端口转发；这种方式的好处是速度快，转发所需时间短，但问题是可能同时把一些错误的、无用的帧也同时转发向目地端。存储转发机制就是交换机的每个端口被分配到一定的缓冲区（内存空间，一般为64 k），数据在进入交换机后读取完目标MAC地址，凭借MAC地址表了解到转发关系后，数据会一直在此端口的缓冲区内存储，直到数据填满缓冲区然后一次把所有数据转发到目的地。在数据存储在缓冲区期间，交换机会对数据作出简单效验，如果此时发现错误的数据，就不会转发到目地端，而是在这里直接丢弃掉了。当然这种方式可以提供更好的数据转发质量，但是相对的转发所需时间就会比直通交换要长一点。碎片隔离式也叫改进型直通式交换，利用到直通式的优势就是转发迟延小，同时会检查每个数据帧的长度。因为原理上，每个以太网帧不可能小于64字节，大于1518字节。如果交换机检查到有小过64字节或大于1518字节的帧，它都会认为这些帧是“残缺帧”或“超长帧”，那么也会在转发前丢弃掉。这种方式综合了直通交换和存储转发的优势，很多高速交换机会采用，但是并没有存储转发方式来的普及。无论是直通转发还是存储转发都是一种二层的转发方式，而且它们的转发策略都是基于目的MAC（DMAC）的，在这一点上这两种转发方式没有区别。第三种方法主要是第一种“直通转发”的变形。它们之间的最大区别在于，它们何时去处理转发，也就是交换机怎样去处理数据包的接收进程和转发进程的关系。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号京公网安备110000020000

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交换机_百度百科

百度百科网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心交换机[jiāo huàn jī]播报讨论上传视频用于电光信号转发的网络设备收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。交换机（Switch）意为“开关”是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。中文名交换机外文名Switch / Ethernet switch用途网络连接时不可缺少的设备属性网络设备目录1定义2发展历史3分类▪以太网交换机▪光交换机▪远程配置4特点5工作原理▪端口▪数据传送的工作原理▪数据传送方式6用途▪人工交换▪电路程控▪与集线器比较7交换方式▪端口交换▪帧交换▪信元交换8层数区别▪二层交换▪三层交换▪四层交换9管理方式▪串口管理▪Web管理▪软件管理10硬件故障▪电源故障▪端口故障▪模块故障▪背板故障▪线缆故障11交换机测试技术12发展前景定义播报编辑交换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的统称。交换机根据工作位置的不同，可以分为广域网交换机和局域网交换机。广域的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备，它应用在数据链路层。交换机有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可以连接一个局域网或一台高性能服务器或工作站。实际上，交换机有时被称为多端口网桥。网络交换机，是一个扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势。它具有性价比高、高度灵活、相对简单和易于实现等特点。以太网技术已成为当今最重要的一种局域网组网技术，网络交换机也就成为了最普及的交换机。 [1]Switch是交换机的英文名称，这个产品是由原集线器的升级换代而来，在外观上看和集线器没有很大区别。由于通信两端需要传输信息，而通过设备或者人工来把要传输的信息送到符合要求标准的对应的路由器上的方式，这个技术就是交换机技术。从广义上来分析，在通信系统里对于信息交换功能实现的设备，就是交换机。 [2]发展历史播报编辑“交换机”是一个外来词，源自英文“Switch”，原意是“开关”，中国技术界在引入这个词汇时，翻译为“交换”。在英文中，动词“交换”和名词“交换机”是同一个词（注意这里的“交换”特指电信技术中的信号交换，与物品交换不是同一个概念）。 [3]1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网网络之间的转发性能。 [3]交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。 [3]类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。 [3]利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下得以实现上述性能，其端口造价低于传统型桥接器。 [3]分类播报编辑从广义上来看，网络交换机分为两种：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。 [3]以太网交换机以太网交换机随着计算机及其互联技术（也即通常所谓的“网络技术”）的迅速发展，以太网成为了迄今为止普及率最高的短距离二层计算机网络。而以太网的核心部件就是以太网交换机。 [3]不论是人工交换还是程控交换，都是为了传输语音信号，是需要独占线路的“电路交换”。而以太网是一种计算机网络，需要传输的是数据，因此采用的是“分组交换”。但无论采取哪种交换方式，交换机为两点间提供“独享通路”的特性不会改变。就以太网设备而言，交换机和集线器的本质区别就在于：当A发信息给B时，如果通过集线器，则接入集线器的所有网络节点都会收到这条信息（也就是以广播形式发送），只是网卡在硬件层面就会过滤掉不是发给本机的信息；而如果通过交换机，除非A通知交换机广播，否则发给B的信息C绝不会收到（获取交换机控制权限从而监听的情况除外）。 [3]以太网交换机厂商根据市场需求，推出了三层甚至四层交换机。但无论如何，其核心功能仍是二层的以太网数据包交换，只是带有了一定的处理IP层甚至更高层数据包的能力。网络交换机是一个扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势。它具有性能价格比高、高度灵活、相对简单、易于实现等特点。 [3]光交换机光交换是人们正在研制的下一代交换技术。所有的交换技术都是基于电信号的，即使是光纤交换机也是先将光信号转为电信号，经过交换处理后，再转回光信号发到另一根光纤。由于光电转换速率较低，同时电路的处理速度存在物理学上的瓶颈，因此人们希望设计出一种无需经过光电转换的“光交换机”，其内部不是电路而是光路，逻辑原件不是开关电路而是开关光路。这样将大大提高交换机的处理速率。 [3]远程配置交换机除了可以通过“Console”端口与计算机直接连接，还可以通过普通端口连接。此时配置交换机就不能用本地配置，而是需要通过Telnet或者Web浏览器的方式实现交换机配置。具体配置方法如下：1、TelnetTelnet协议是一种远程访问协议，可以通过它登录到交换机进行配置。假设交换机IP为：192.168.0.1，通过Telnet进行交换机配置只需两步： [3]第1步，单击开始，运行，输入“Telnet 192.168.0.1”第2步，输入好后，单击“确定”按钮，或单击回车键，建立与远程交换机的连接。然后，就可以根据实际需要对该交换机进行相应的配置和管理了。2、Web通过Web界面，可以对交换机设置，方法如下：第1步，运行Web浏览器，在地址栏中输入交换机IP，回车，弹出如下对话框。第2步，输入正确的用户名和密码。第3步，连接建立，可进入交换机配置系统。第4步，根据提示进行交换机设置和参数修改。 [3]特点播报编辑因为交换机有带宽很高的内部交换矩阵和背部总线，并且这个背部总线上挂接了所有的端口，通过内部交换矩阵，就能够把数据包直接而迅速地传送到目的节点而非所有节点，这样就不会浪费网络资源，从而产生非常高的效率。同时在此过程中，数据传输的安全程度非常高，更是受到使用者的欢迎和普遍好评。 [2]和集线器每个端口共享同样带宽不同的是，交换机的数据带宽具有独享性。在这样的前提下，在同一个时间段内，交换机就可以将数据传输到多个节点之间，并且每个节点都可以当做独立网段而独自享有固定的部分带宽，这样就没有和其他设备进行竞争实用的必要。 [2]工作原理播报编辑交换机工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。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，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址，并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”，通过对照IP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，可以有效的减少冲突域。端口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物理网段（注：非IP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帧功能的网络设备。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。数据传送的工作原理交换机的任意节点收到数据传输指令后，即对于存储在内存里的地址表进行快速查找，从而对于MAC地址的网卡连接位置进行确认，然后再将数据传输到该节点上。如果在地址表中找到相应的位置，则进行传输；如果没有，交换机就会将该地址进行记录，以利于下次寻找和使用。交换机一般只需要将帧发送到相应的点，而无需如集线器发送到所有节点，从而节省了资源和时间，提高了数据传输的速率。 [2]数据传送方式通过交换的方式进行的数据传输，其实就是交换机的数据传送的方式。之前的集线器，更多是利用共享的方式，来对数据进行传输，没有办法从通讯的速度上进行要求。集线器的共享方式，也就是常说的共享式网络，以集线器作为连接设备并且只有一个方向的数据流，因而网络共享的效率非常低。相对而言，交换机能够对连接到自身的各台电脑进行相应的识别，通过每台电脑网卡的物理地址也就是常说的MAC地址，来进行记忆和识别。在这样的前提之下，就不用再进行广播寻找，而能够直接将记忆的MAC地址找到相应的地点并且通过一个临时性专用的数据传输通道，来完成两个节点之间不受外来干扰的数据传输的通信。由于交换机还具有全双工传输的方式，所以也可以对于多对节点间通过同时建立临时的专用通道，来形成一个立体且交叉的数据传输通道结构。 [2]用途播报编辑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。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。 [3]学习：以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。 [3]转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口（如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口） [3]消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。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。 [3]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。 [3]最后简略的概括一下交换机的基本功能：1．像集线器一样，交换机提供了大量可供线缆连接的端口，这样可以采用星型拓扑布线。2．像中继器、集线器和网桥那样，当它转发帧时，交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。3．像网桥那样，交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤逻辑。4．像网桥那样，交换机将局域网分为多个冲突域，每个冲突域都是有独立的宽带，因此大大提高了局域网的带宽。5．除了具有网桥、集线器和中继器的功能以外，交换机还提供了更先进的功能，如虚拟局域网（VLAN）和更高的性能。 [3]传统交换机从网桥发展而来，属于OSI第二层即数据链路层设备。它根据MAC地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。路由器属于OSI第三层即网络层设备，它根据IP地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。交换机最大的好处是快速，由于交换机只须识别帧中MAC地址，直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单，便于ASIC实现，因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题。 [3]1．回路：根据交换机地址学习和站表建立算法，交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路，必须启动生成树算法，阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题，路由器之间可以有多条通路来平衡负载，提高可靠性。 [3]2．负载集中：交换机之间只能有一条通路，使得信息集中在一条通信链路上，不能进行动态分配，以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点，OSPF路由协议算法不但能产生多条路由，而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。 [3]3．广播控制：交换机只能缩小冲突域，而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域，广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域，广播报文不能通过路由器继续进行广播。 [3]4．子网划分：交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址，而且采用平坦的地址结构，因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址，IP地址由网络管理员分配，是逻辑地址且IP地址具有层次结构，被划分成网络号和主机号，可以非常方便地用于划分子网，路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。 [3]5．保密问题：虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤，但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤，更加直观方便。 [3]人工交换电信号交换的历史应当追溯到电话出现的初期。当电话被发明后，只需要一根足够长的导线，加上末端的两台电话，就可以使相距很远的两个人进行语音交谈。 [3]电话增多后，要使每个拥有电话的人都能相互通信，我们不可能每两台电话机之间都拉上一根线。于是人们设立了电话局，每个电话用户都接一根线到电话局的一个大电路板上。当A希望和B通话时，就请求电话局的接线员接通B的电话。接线员用一根导线，一头插在A接到电路板上的孔，另一头插到B的孔，这就是“接续”，相当于临时给A和B拉了一条电话线，这时双方就可以通话了。当通话完毕后，接线员将电线拆下，这就是“拆线”。整个过程就是“人工交换”，它实际上就是一个“合上开关”和“断开开关”的过程。因此，把“交换”译为“开关”从技术上讲更容易让人理解。 [3]电路程控人工交换的效率太低，不能满足大规模部署电话的需要。随着半导体技术的发展和开关电路技术的成熟，人们发现可以利用电子技术替代人工交换。电话终端用户只要向电子设备发送一串电信号，电子设备就可以根据预先设定的程序，将请求方和被请求方的电路接通，并且独占此电路，不会与第三方共享（当然，由于设计缺陷的缘故，可能会出现多人共享电路的情况，也就是俗称的“串线”）。这种交换方式被称为“程控交换”。而这种设备也就是“程控交换机”。 [3]由于程控交换的技术长期被发达国家垄断，设备昂贵，我国的电话普及率一直不高。随着当年华为、中兴通讯等企业陆续自主研制出程控交换机，电话在我国得到迅速地普及。 [3]语音程控交换机普遍使用的通信协议为七号信令（Signalling System No.7） [3]与集线器比较1．从OSI体系结构来看，集线器属于第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。也就是说集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对于数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。 [3]2．从工作方式看，集线器是一种广播模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候，其它所有端口都能够收听到信息，容易产生广播风暴，当网络较大时网络性能会受到很大影响；而交换机就能够避免这种现象，当交换机工作的时候，只有发出请求的端口与目的端口之间相互响应而不影响其它端口，因此交换机就能够隔离冲突域并有效地抑制广播风暴的产生。 [3]3．从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其它端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时不影响其它端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。 [3]交换方式播报编辑交换机通过以下三种方式进行交换：1) 直通式：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。 [3]2)存储转发：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]3) 碎片隔离：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。 [3]端口交换端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以太主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为： [3]·模块交换：将整个模块进行网段迁移。·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行容错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。 [3]帧交换帧交换是应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种： [3]直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。 [3]前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。 [3]有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。 [3]信元交换ATM技术采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。但随着万兆以太网的出现，曾经代表网络和通讯技术发展的未来方向的ATM技术，开始逐渐失去存在的意义。 [3]层数区别播报编辑二层交换机，三层交换机及四层交换机的区别二层交换二层交换技术的发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。 [3]具体的工作流程如下：1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；3) 如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以记录这一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：1) 由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M，那么这交换机就可以实现线速交换2) 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量3) 还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC（Application specific Integrated Circuit，专用集成电路）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。以上三点也是评判二、三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。 [3]三层交换下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。使用IP的设备A------------------------三层交换机------------------------使用IP的设备B比如A要给B发送数据，已知目的IP，那么A就用子网掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在操作系统中已经设好，这个缺省网关的IP对应第三层路由模块，所以对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址（由源主机A完成）；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头，其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据（三层交换机要确认是由A到B而不是到C的数据，还要读取帧中的IP地址。），就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。 [3]以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点：1）由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。 [3]2）简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是由二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。二层和三层交换机的选择二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，在小型局域网中，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。三层交换机的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由，它的优势在于选择最佳路由，负荷分担，链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。 [3]三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发，加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门、地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。一般来说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这个工作，会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去完成，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策略，当然，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连。 [3]四层交换第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址（第三层路由），而且依据TCP/UDP(第四层) 应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器。它所传输的业务服从各种各样的协议，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。 [3]在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCP SYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。 [3]特点：OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信。在IP协议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用户数据包协议）所在的协议层。在第四层中，TCP和UDP标题包含端口号（port number），它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如HTTP、FTP等）。端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型，并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作"插口（socket）"。1和255之间的端口号被保留，他们称为"熟知"端口，也就是说，在所有主机TCP/I P协议栈实现中，这些端口号是相同的。除了"熟知"端口外，标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号。分配端口号的清单可以在RFC1700 "Assigned Numbers"上找到。 [3]TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用，这是第四层交换的基础。具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的"虚拟IP"(VIP)前端的作用。每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上注册。在发出一个服务请求时，第四层交换机通过判定TCP开始，来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳服务器。一旦做出这种决定，交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起，并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。 [3]每台第四层交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP端口相关联的连接表。然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后续包在客户机与服务器之间重新影射和转发，直到交换机发现会话为止。在使用第四层交换的情况下，接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则，诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流。 [3]1) 速度为了在企业网中行之有效，第四层交换必须提供与第三层线速路由器可比拟的性能。也就是说，第四层交换必须在所有端口以全介质速度操作，即使在多个千兆以太网连接上亦如此。千兆以太网速度等于以每秒1488000 个数据包的最大速度路由(假定最坏的情形，即所有包为以及网定义的最小尺寸，长64字节)。 [3]2)服务器容量平衡算法依据所希望的容量平衡间隔尺寸，第四层交换机将应用分配给服务器的算法有很多种，有简单的检测环路最近的连接、检测环路时延或检测服务器本身的闭环反馈。在所有的预测中，闭环反馈提供反映服务器现有业务量的最精确的检测。 [3]3) 表容量应注意的是，进行第四层交换的交换机需要有区分和存贮大量发送表项的能力。交换机在一个企业网的核心时尤其如此。许多第二/三层交换机倾向发送表的大小与网络设备的数量成正比。对第四层交换机，这个数量必须乘以网络中使用的不同应用协议和会话的数量。因而发送表的大小随端点设备和应用类型数量的增长而迅速增长。第四层交换机设计者在设计其产品时需要考虑表的这种增长。大的表容量对制造支持线速发送第四层流量的高性能交换机至关重要。 [3]4) 冗余第四层交换机内部有支持冗余拓扑结构的功能。在具有双链路的网卡容错连接时，就可能建立从一个服务器到网卡，链路和服务器交换器的完全冗余系统。 [3]管理方式播报编辑可网管交换机可以通过以下几种途径进行管理：通过RS-232串行口（或并行口）管理、通过网络浏览器管理和通过网络管理软件管理。 [3]串口管理可网管交换机附带了一条串口电缆，供交换机管理使用。先把串口电缆的一端插在交换机背面的串口里，另一端插在普通电脑的串口里。然后接通交换机和电脑电源。在Windows 98和Windows 2000里都提供了“超级终端”程序。打开“超级终端”，在设定好连接参数后，就可以通过串口电缆与交换机交互了，如图1所示。这种方式并不占用交换机的带宽，因此称为“带外管理”（Out of band）。 [3]在这种管理方式下，交换机提供了一个菜单驱动的控制台界面或命令行界面。你可以使用“Tab”键或箭头键在菜单和子菜单里移动，按回车键执行相应的命令，或者使用专用的交换机管理命令集管理交换机。不同品牌的交换机命令集是不同的，甚至同一品牌的交换机，其命令也不同。使用菜单命令在操作上更加方便一些。 [3]Web管理可网管交换机可以通过Web（网络浏览器）管理，但是必须给交换机指定一个IP地址。这个IP地址除了供管理交换机使用之外，并没有其他用途。在默认状态下，交换机没有IP地址，必须通过串口或其他方式指定一个IP地址之后，才能启用这种管理方式。 [3]使用网络浏览器管理交换机时，交换机相当于一台Web服务器，只是网页并不储存在硬盘里面，而是在交换机的NVRAM里面，通过程序可以把NVRAM里面的Web程序升级。当管理员在浏览器中输入交换机的IP地址时，交换机就像一台服务器一样把网页传递给电脑，此时给你的感觉就像在访问一个网站一样，如图2所示。这种方式占用交换机的带宽，因此称为“带内管理”（In band）。 [3]如果你想管理交换机，只要点击网页中相应的功能项，在文本框或下拉列表中改变交换机的参数就可以了。Web管理这种方式可以在局域网上进行，所以可以实现远程管理。 [3]软件管理可网管交换机均遵循SNMP协议（简单网络管理协议），SNMP协议是一整套的符合国际标准的网络设备管理规范。凡是遵循SNMP协议的设备，均可以通过网管软件来管理。你只需要在一台网管工作站上安装一套SNMP网络管理软件，通过局域网就可以很方便地管理网络上的交换机、路由器、服务器等。通过SNMP网络管理软件的界面如图3所示，它也是一种带内管理方式。 [3]可网管交换机的管理可以通过以上三种方式来管理。究竟采用哪一种方式呢？在交换机初始设置的时候，往往得通过带外管理；在设定好IP地址之后，就可以使用带内管理方式了。带内管理因为管理数据是通过公共使用的局域网传递的，可以实现远程管理，然而安全性不强。带外管理是通过串口通信的，数据只在交换机和管理用机之间传递，因此安全性很强；然而由于串口电缆长度的限制，不能实现远程管理。所以采用哪种方式得看你对安全性和可管理性的要求了。 [3]硬件故障播报编辑交换机故障一般可以分为硬件故障和软件故障两大类。硬件故障主要指交换机电源、背板、模块和端口等部件的故障，具体可以分为以下几类。电源故障由于外部供电不稳定，或者电源线路老化或者雷击等原因导致电源损坏或者风扇停止，从而不能正常工作。由于电源缘故而导致机内其他部件损坏的事情也经常发生。如果面板上的PowER指示灯是绿色的，就表示是正常的：如果该指示灯灭了，则说明交换机没有正常供电。这类问题很容易发现，也很容易解决，同时也是最容易预防的。针对这类故障，首先应该做好外部电源的供应工作，一般通过引入独立的电力线来提供独立的电源，并添加稳压器来避免瞬间高压或低压现象。如果条件允许，可以添加不间断电源来保证交换机的正常供电，有的提供稳压功能，而有的没有，选择时要注意。在机房内设置专业的避雷措施，用来避免雷电对交换机的伤害。现在有很多做避雷工程的专业公司，实施网络布线时可以考虑。 [4]端口故障这是最常见的硬件故障，无论是光纤端口还是双绞线的RJ一45端口，在插拔接头时一定要小心。如果不小心把光纤插头弄脏，可能导致光纤端口污染而不能正常通信。我们经常看到很多人喜欢带电插拔接头，理论上讲是可以的，但是这样也无意中增加了端口的故障发生率。 [4]另外在搬运时不小心，也可能导致端口物理损坏。如果购买的水晶头尺寸偏大，插入交换机时，电容易破坏端口。此外，如果接在端口的双绞线有一段暴露在室外，万一这根电缆被雷电击中，就会导致所连交换机端口被击坏，或者造成更加不可预料的损伤。一般情况下，端口故障是某一个或者几个端口损坏。所以，在排除了端口所连计算机的故障后，可以通过更换所连端口，来判断其是否损坏。遇到此类故障，可以尝试在电源关闭后，用酒精棉球清洗端口，如果端口确实被损坏，那就只能更换端口了。 [4]模块故障交换机是由很多模块组成，比如：堆叠模块、管理模块(控制模块)和扩展模块等。这些模块发生故障的机率很小，不过一旦出现问题，就会遭受巨大的经济损失。如果插拔模块时不小心，或者搬运交换机时受到碰撞，或者电源不稳定等情况，都可能导致此类故障的发生。 [4]背板故障交换机的各个模块都是接插在背板上的。如果环境潮湿，电路板受潮短路，或者元器件因高温、雷击等因素而受损都会造成电路板不能正常工作。比如：散热性能不好或环境温度太高导致机内温度升高，致使元器件烧坏。在外部电源正常供电的情况下，如果交换机的各个内部模块都不能正常工作，那就可能是背板坏了，遇到这种情况即使是电器维修工程师，恐怕也无计可施，惟一的办法就是更换背板了。 [4]线缆故障其实这类故障从理论上讲，不属于交换机本身的故障，但在实际使用中，电缆故障经常导致交换机系统或端口不能正常工作，所以这里也把这类故障归入交换机硬件故障。比如接头接插不紧，线缆制作时顺序排列错误或者不规范，线缆连接时应该用交叉线却使用了直连线，光缆中的两根光纤交错连接，错误的线路连接导致网络环路等。 [4]交换机测试技术播报编辑如今，交换机以应用需求为向导对交换机的性能提出了新的要求。在网络综合服务、安全性、智能化等方面有了新的发展。协议测试是一种基本交换机测试技术，网络协议是为了提高测试的效率和沟通的有效性提出的为了保障通信的规则。在网络通信日益膨胀的年代，网络协议也必不可少，网络协议的基本要求是功能正确、互通性好和性能优越。协议测试最初的原型为软件测试，主要的分类有黑盒测试、白盒测试和灰盒测试。现简要说明黑盒测试的基本原理，利用一个激励，使其作用在被测物上，利用被测物的响应，在不考虑被测物具体的结构和原理的情况下，我们依然可以得出一个传递函数，这个传递函数就是我们需要的数据。利用这种原理，同样可以进行以太网中交换机的测试。向交换机传送一个数据和信息，分析其返回的信息，就可以判断交换机的故障。 [5]发展前景播报编辑随着云计算和虚拟化技术的迅速发展，数据中心业务的融合，对交换机的性能、功能、可靠性等提出了更高的要求。但由于数据中心交换机能够承载各种业务，对数据的传输提供较好的保障。而数据中心交换机将来还会承载未来更多的业务，对未来网络的发展有很好的扩展性。所以相信对于未来数据中心的建立，数据中心交换机会随着时代发展，针对网络中的需求研发出更高性能、稳定和更新技术的交换机。现在已经步入数据时代，相信数据中心交换机必定会大展宏图。 [6]世界在进步，科技在发展，网络也在不断的提速。从第一块网卡的问世，到现在通用的千兆以太网卡、万兆网卡，甚至还有很多超万兆的网卡出现。标示着，世界正在发生翻天覆地的变化，数据流量正在不断地增加，传统的交换机已经不能满足现在日趋复杂的网络和庞大的流量。为了能够更好的承载视频、语音、文件等各种服务。需要高速的硬件和新一代的交换系统来处理越来越大的数据流量。随着云计算的发展越来越快，对于数据中心的建立将带来更大的考验，对交换机的性能、背板带宽要求也更加高。数据中心交换机在此大环境下孕育而生，接替了传统的交换机工作在数据中心。提供了更高的可靠性，更稳定的性能和更大的吞吐量。还有更新的技术解决复杂的网络。 [6]新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号京公网安备110000020000

Ethernet HUB 和Ethernet Switch 是如何工作的？

Ethernet HUB是如何工作的？

Ethernet HUB的基本工作原理是广播（broadcast）技术，也就是HUB从任何一个端口收到一个Ethernet包时，它都将此Ethernet包广播到所有其它端口，HUB中不记忆哪一个MAC地址挂在哪一个端口。接在HUB端口上的NIC（网卡）根据信息包所要求的功能执行相应动作，这是由网络层（layer

3）之上控制的，Ethernet HUB不处理这些内容，Ethernet

HUB只负责从一个端口上收到的Ethernet包广播到所有其它端口（所谓广播，是指HUB将该Ethernet包发送到所有其它端口，并不是指HUB将该包改变为广播包），仅此而已。

Ethernet包中带有源MAC地址（NIC中带的Ethernet地址，48位长，见图1）和目的MAC地址。MAC地址与Ethernet包中的目的MAC地址相同的计算机执行该包中所要求的动作，这个动作由layer

3之上定义，与Ethernet HUB无关，Ethernet HUB只处理Ethernet包，即只与MAC地址打交道。如果该目的MAC地址不存在，或该目的MAC地址不响应（即上层软件不处理），Ethernet

HUB并不知道，也不处理。这就好像邮递员，他是根据信封上的地址传递信件，只管传递，不管信中是什么内容以及收信人是否回信，或收信人由于某种原因没有回信，而导致发信人着急，与邮递员无关。只是邮递员在找不到该地址时还会将信退回，Ethernet

HUB不管退信，只负责转发。见图2。

前缀标志

SFD

目的MAC地址

源MAC地址

长度

数据

DAD

CRC

　　7字节 1字节 2-6字节 2-6字节

2字节　0-1500字节

X字节　　　4字节

图1 IEEE 802.3包格式

在Windows 95/98中，当用户A双击“网上邻居”时，相当于生成了一个Ethernet广播包，此包中的目的MAC地址为全1，该包要求执行的命令是：“请告诉我你们的名字！”。请注意，Ethernet

HUB不处理此命令，也不知道此命令是什么，Ethernet

HUB只知道此包为广播包，并负责将此包广播到所有其它端口（源端口除外），仅此而已。与HUB相连的计算机中的NIC收到此包（因为是广播包，故收下），将包中的数据域内容传送给上层软件（即Windows

95/98），上层软件返回网络中的计算机名给广播包的发送者（广播包中含有发出者的源MAC地址），用户A收到各个计算机回送的响应包，从而得知网络上有什么用户，并由Windows

95显示在“网上邻居”中。如果找不到网络上的用户，则可能有下列原因：

1．该用户没有连到网上或接触不好（如电缆两端RJ-45），或该计算机没有加电。如果是接触不好，可能会有时看到，有时看不到。

2．HUB内部信息包传送不正确，芯片设计有问题（这几乎是不可能的）。

3．互连的计算机高层协议配置不正确，导致双方无法互相理解。如绑定的协议不一致，有的用TCP/IP，有的用IPX等等，或者超时时间太短（此时间与Ethernet无关），以致于响应包还在路上，就宣布网络寻找结束，没有发现××用户。这个时间不是由Ethernet控制的，是由计算机操作系统控制的，如果某些计算机正在执行某些操作而不响应NIC的中断，它自然无法处理该广播包，从而使用户A看不到某些计算机。

4．此外，与HUB相连的计算机的工作模式（即Half-duplex，或Full-duplex）必须与HUB一致。HUB只能工作于半双工，计算机网卡也必须设为半双工（或自动方式），当然速率也必须一致，否则计算机发出的响应包也可能到达不了用户A，从而导致看不到用户。

5、请参阅“Windows 95/98对等网的浏览”一文的内容。

HUB工作原理：①

HUB从某一端口A将收到的包发送到所有端口

HUB工作原理：②

非广播包时，地址与包目的MAC地址相同的站响应用户A

HUB工作原理：③

广播包时，所有用户都响应用户A

图2 Ethernet HUB工作特点

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Ethernet Switch 是如何工作的？

Ethernet Switch是如何工作的？

Ethernet Switch的工作基础是Ethernet信息包结构。Ethernet信息包为固定格式，但长度可变，在信息包头中带有目的MAC地址、源MAC地址、信息长度等若干内容。目前使用较多的Ethernet交换机都是Layer

2（OSI的第二层）交换机，即基于Ethernet MAC地址进行交换。

Ethernet Switch控制电路收到一个Ethernet

包（从某一端口）后，立即查找其内存中的地址对照表（MAC端口号），以确认该目的MAC的NIC挂在哪一个端口上，然后将该包送到该端口上，如果该目的MAC地址是首次出现，则广播到所有端口。Ethernet

交换机是根据Ethernet包中的源MAC地址来更新“MAC地址―端口号表”的，每一台计算机打开后，其上面的NIC会定期发出空闲包或信号，Ethernet

交换机可据此得知其存在及MAC地址，所谓自动地址学习就是指此意；所谓自动年龄更新（Auto-aging），指的是若一定时间内未见已出现的MAC地址发出包，则将此MAC地址从“MAC―端口号表”中清除，此MAC地址重新出现时将会被当作新地址处理。

新太阳NS1024、　NS1212等交换机均支持Auto-Aging，但NS0212

HUB不支持Auto-Aging，但它能支持多达8000个MAC地址（每次关电后所有地址内容被清除），因此足够用。因为一个HUB用于最低层，在不关电的情况下接连8000台计算机是不太可能的，即使已达此数目，复位或重新开机即可。

对于广播包，Ethernet Switch与Ethernet HUB的工作原理是一样的，没有什么差别。

从Switch上述工作过程我们可知：

① Switch是根据从端口收到的Ethernet包得知哪一个MAC地址在哪一个端口的，如果该MAC地址从来没有发出过Ethernet包，则Switch不知道该MAC地址在哪一个端口。

② 由于Switch中有一个地址表记录哪一个MAC地址在哪一个端口，因此对于非广播包，Switch而不必像HUB那样将该包发送到所有端口，只须将该包发送到对应的端口，从而使不相关的端口可以并行通信，从而提供了比HUB更高的速率。HUB则不同，不管该包是广播包也好，非广播包也好，HUB都按广播包处理，从而使用户只能串行操作，共享通信带宽。

③ Switch是有自动地址学习功能，它自动根据收到的Ethernet包中的源MAC地址，更新MAC地址表的内容，Switch使用的时间越长，它学到的MAC地址就越多，未知的MAC地址就越少，因而广播的包就越少（如果目的MAC地址未知，则将该包作广播包处理），速度就越快。

④ Switch一般都是有自动年龄功能，即对于某一个已在地址表中的MAC地址，如果超过一定时间没有从该MAC地址收到包（即该地址不发包），则将该MAC地址从地址表中删除，以后碰到目的地址为该MAC地址的包时，Switch将包当广播包处理，重新学习。我公司的NS1212

Swicth具有自动年龄功能，缺省时间为300秒。

若干问题：

1．为什么用Windows

95/98中的“网上邻居”中看不到有些用户？

回答：请参看“Ethernet HUB是如何工作的？”和“Windows

95/98对等网的浏览”中的分析，并着重检查半双工/全双工是否设置正确？电缆是否正确连接？计算机中软件配置是否一致、正确？

2．对于新太阳NS1212 Switch，为什么将一个用户从一个端口转到另一个端口时需较长时间才能发现该用户？

回答：这个问题涉及自动地址学习和自动地址年龄问题。首先NS1212

Switch是有自动MAC地址学习功能和自动地址年龄功能，年龄时间缺省为300秒。

当一个MAC地址原挂在端口A时，NS1212的地址表中有一项记录了该MAC地址与端口A的关系，将该MAC地址（计算机）从端口A移到端口B时，如果不从端口B发出Ethernet 包，则NS1212 Switch不知道此变化，仍然认为该MAC地址仍在端口A，所有发往该MAC地址的包仍发往端口A而不是端口B，从而导致该包丢失，使Ehternet上层软件将该包重发。经过300秒后（该时间可用网管模块改变），若仍然没有从端口B收到该MAC地址发出的包，则NS1212

Switch自动从地址表删去该MAC地址，以后去往该MAC地址的包被当作广播包处理，当然被发到端口B，从而找到该MAC地址，重新改写NS1212

Switch中的地址表。

因此，要使计算机从一个端口移到另一个端口后尽快被其它用户发现，则应在新的端口上发一个包，如在Windows

95/98上主动查看“网上邻居”等，从而使NS1212

Swicth尽快更新地址表。即搬家后要尽快通知邮局，才能使朋友的信件尽快到达。

什么是网络交换机？- 瞻博网络

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什么是网络交换机？

网络交换机是让两个或多个 IT 设备（例如计算机）相互通信的设备。将多个 IT 设备连接在一起即可搭建起一个通信网络。计算、打印、服务器、文件存储、互联网访问和其他 IT 资源均可通过网络共享。

IT 设备通过在网络中交换数据“包”来完成通信。基本交换机将数据包从一台设备转发到另一台设备，而更复杂的操作（例如决定是否允许数据包到达其预期目的地）传统上是其他类型网络设备的领域。

交换机可以采用专用装置的形式，也可以作为其他设备（例如网络路由器和无线接入点 (AP)）的组件，对数据包执行操作。基本交换技术已经存在了几十年，是包括互联网在内所有现代 IT 网络的基本组成部分之一。

交换机解决了哪些问题？

网络交换机连接网络上的用户、应用和设备，以便相互通信并共享资源。最简单的网络交换机专门为单个局域网 (LAN) 上的设备提供连接。更高级的交换机可以连接来自多个 LAN 的设备，甚至可以包含基本的数据安全功能。

在更高级的交换机中，简单 LAN 互连以外的功能通常是其他网络设备（例如路由器和防火墙）的附属功能。尽管这些交换机拥有高级功能，但仍被称为“交换机”，因为其主要目的是在 IT 网络中将设备相互连接。

高级交换机的一个重要作用是创建“虚拟网络”。虚拟网络根据网络管理员提供的配置，将联网系统组相互隔离。通过此功能可以将大量系统连接到单个物理网络，同时将特定系统与其他系统安全分割开来。虚拟网络类型包括经常被用于中型和大型网络的虚拟专用网络 (VPN)、虚拟 LAN (VLAN) 和以太网 VPN 虚拟可扩展 LAN (EVPN-VXLAN)。现代企业网络中的网络分段越来越普遍采用 EVPN-VXLAN。

网络交换机有不同速度、功能和尺寸，可以支持从三台设备到数千台设备不等。可以将多个网络交换机连接在一起以支持更多设备。具体这些交换机如何连接的，被称为“网络拓扑”。

使用端口密度高的高速交换机的现代“脊叶式”拓扑，可以轻松将数以万计的设备连接到单个物理网络中。在脊叶数据中心网络中，叶式交换机聚合来自服务器的流量并直接连接到主干交换机，后者将所有叶式交换机以全网状拓扑互连。这些大型网络通常使用 EVPN-VXLAN 分割成大量虚拟网络，叶式交换机提供对不同网络分段的访问（和路由）。

这种类型的网络在许多客户共享的数据中心（称为“多租户”数据中心）以及政府和大型企业使用的数据中心中很常见。

交换机的工作原理？

网络交换机实现设备间通信的方式是所有连接的系统，包括交换机本身，都遵循一组标准的通信协议。这些标准由国际标准组织（例如电气和电子工程师协会 (IEEE) 和互联网工程任务组 (IETF)）定义和维护。

设备连接到网络的方式主要有三种：无线电（例如 Wi-Fi）、电气（例如 RJ-45 以太网）和基于光的光学器件。每种连接方法都使用不同的物理网络互连方式（分别为射频频谱、铜缆和光纤），IT 设备通过这些方式相互发送二进制流进行通信。

网络标准允许将这些二进制流理解为数据包。数据包包含标头和有效负载。数据包标头包含信息，例如参与此通信的设备的源地址和目标地址。有效负载包含联网设备实际尝试交换的数据。网络上的每个设备都有一个或多个地址，数据包可以寻址到这些地址。

被两个或多个地址交换的数据包组称为“数据流”。数据流大致相当于联网设备之间的单独对话。交换机从数据包标头中读取地址，然后将数据包转发到目的地。

交换机维护记录，称为查找表 (LUT)。LUT 包含使用特定交换机端口可以访问的地址列表。某些交换机以及所有路由器都可以配置“路由”。路由也是一种 LUT，其指示交换机将具有特定目的地的所有数据包发送到中间交换机或路由器。使用路由可以让交换机将数据包发送到交换机没有地址信息的设备。

例如，让我们看看智能手机是如何使用家庭 Wi-Fi 网络访问的网页。智能手机通过 Wi-Fi 连接到 AP。AP 有一个内置的 RJ-45/以太网交换机，连接到互联网路由器。

当一系列相互连接的交换机和路由器使用标准通信协议和寻址方案从源到目的地逐跳相互通信时，智能手机等设备就可以访问 Web 服务器和其他远程资源了。

数据包离开智能手机的无线电并由 AP 接收。AP 读取数据包，并确定其不知道该数据包标头中的目标地址位于何处。AP 中的交换机已配置为将其不知道目标地址的所有数据包发送到互联网路由器，因此它将通过其内置交换机向路由器发送该数据包的副本。

数据包从这里开始它的互联网旅程。从一个路由器到另一个路由器，并通过其间未知数量的交换机，该数据包最终将到达 Web 服务器。Web 服务器将作出相应的响应，沿互联网路径将数据包发送回原始源互联网路由器、AP 嵌入式交换机，最后是智能手机。

这种数据包交换在智能手机和网络服务器之间创建了一个数据流。可以实现通信，是因为源和目标之间的数十个（甚至可能是数百个）不同硬件设备和相关软件都遵循着已经定义和维护了数十年的标准。

瞻博网络如何使用网络交换机

瞻博网络提供各种规格的交换机，以适应各种数据中心、园区交换矩阵和互联网服务提供商 (ISP) 网络。瞻博网络交换机具有先进的功能，扩展能力已经证实，足以适应世界上最大的网络。瞻博网络交换机、路由器、防火墙和其他网络设备是支撑现代互联网的许多关键网络的核心。

瞻博网络交换机提供低延迟和先进功能，例如软件定义广域网 (SD-WAN) 支持。它们可以将数据包路由到第 2 层（以太网）和第 3 层 (IP) 地址。对于交换而言，第 2 层是指基于所谓的媒体访问控制 (MAC) 地址将数据包转发到特定交换机端口，而第 3 层是指基于 IP 地址转发数据包。每个数据包的目的地都是使用 LUT 计算，例如地址解析协议 (ARP) 路由表。

瞻博网络交换机和路由器得到 Mist AI™的支持，而 Mist AI™ 结合使用了人工智能 (AI)、机器学习和数据科学技术来优化横跨多个网域的操作。瞻博网络交换机和其他设备可以用多种方式来管理，可依您的需求而定，包括：

瞻博网络 Mist 云，提供单一门户和基于 AI 的洞察和自动化

Juniper Apstra 基于意图的网络软件

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瞻博网络设备使用 Junos OS 提供高级网络功能，例如：

EVPN-VXLAN

BGP 额外路径 (BGP-AP)

多协议标签交换 (MPLS)

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VLAN

IPv6 提供商边缘 (6PE)

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部分瞻博网络交换机采用模块化结构，即由一个机箱和一系列附加卡组成。这些附加卡可以用于不同数量和速度的网络接口端口和多种类型的 WAN 连接，还可以包含提供高级功能的附加处理卡。根据功能和连接端口的数量的不同，瞻博网络交换机的外形尺寸可能小至 1 U 或大至 16 U。

高端瞻博网络交换机可支持高达 1080 Gbps 的速度，并可跟踪多达 100 万个 MAC 地址连接。这些类型的交换机最适合大型数据中心、具有高级网络要求的分支机构和园区部署。

大型企业环境和数据中心通常需要将多个交换机连接到一个网络交换矩阵，这样即使任一交换机未能正常运作也能灵活应对。同样，在这些环境中，通常使用链路聚合，将多个物理网络连接组合成一个高度可用的逻辑连接。瞻博网络建议在 EVPN-VXLAN 交换矩阵中使用以太网交换机标识符-链路聚合组 (ESI-LAG) 部署交换机，这能够使得对等客户端设备能够在需要高可用性连接时相互形成直接的逻辑链路接口。瞻博网络交换机还支持多机箱 LAG (MC-LAG) 和虚拟机箱配置以实现冗余，虽然我们已经不再推荐使用这些配置。

网络交换机常见问题解答

网络交换机有哪些用途？

网络交换机可以实现两个或多个 IT 设备之间的相互通信。除了连接到 PC 和打印机等终端设备外，交换机还可以连接到其他交换机、路由器和防火墙等所有可以与其他设备进行进一步连接的中间设备。网络交换机还可以支持虚拟网络，实现互连设备的大型网络通信，同时出于安全目的将特定设备组与其他设备分割，而无需昂贵的单独物理网络。

交换机与路由器有什么区别？

交换机与路由器之间的实际区别在于您分别连接的设备。交换机的目的是连接许多设备，例如服务器、PC 和打印机。路由器越来越专门用于在物理站点之间，以及在互联网范围内路由数据包，其规模小至小型家庭网络，大至世界上最大的数据中心。

当您购买交换机时，通常会查看所支持的端口数量、端口速度以及交换机支持的虚拟网络类型。许多交换机还具有基本的路由功能；路由器可以路由比交换机多得多的数据包，并且支持越来越多其他功能，例如数据安全性。

传统上，交换机和路由器之间的区别在于，交换机只能根据第 2 层 MAC 地址转发数据包，而路由器可以根据 IP 等第 3 层地址路由数据包。实际上，这意味着交换机将单个 LAN 连接在一起，而路由器则连接多个 LAN、多个物理位置和/或提供与互联网的连接。但实际情况已经有所改变了。

在现代网络环境中，交换机与路由器之间的区别主要在于设备的主要用途。如今的高级交换机支持虚拟网络，并且可以在不同的虚拟和物理 LAN 之间路由数据包。也就是说，现在的交换机可以基于第 2 层和第 3 层地址路由数据包，就跟路由器一样。

交换机部署的优势有哪些？

我们可以通过交换机安全扩展网络规模。大型交换机的规模、安全编程、速度和路由规格甚至足以管理多达 100 万个 MAC 地址。当组合到一个网络交换矩阵时，整个园区可以与一个单独网络连接，大型数据中心也可以与单独网络连接，这些数据中心的计算能力不再以所包含的服务器数量来衡量，而是以占地面积来衡量。

现在的高级交换机已经可以支持 EVPN-VXLAN 等功能，使得这些大型园区和数据中心网络能够正常运行。交换机配合路由器和防火墙，可以将 AI、机器学习和自动化功能与基于云的管理相结合，即使在极端规模下运行网络也能够实现轻松管理。

网络交换机的主要功能有哪些？

交换机有三个主要任务。交换机学习 MAC 地址、转发数据包并保护这些数据包。交换机学习 MAC 地址并将其存储在一种名为“内容可寻址存储器 (CAM) 表”的 LUT 当中。部分交换机可以使用 IP 地址参数通过第 3 层网络叠加转发数据。最后，交换机通过结合 VPN、防火墙和嵌入编程的增强型加密来保证数据包的安全。

瞻博网络的交换机如何让网络变得更好？

瞻博网络的交换机使互联网本身成为可能。我们的交换机不仅部署在世界各地的 ISP 网络中，而且还部署在世界上最大的数据中心和许多园区网络中。必须在这些多样化和苛刻的环境中运行，意味着瞻博网络拥有丰富的经验，能够构建满足任何需求的网络设备。

瞻博网络交换机具有可扩展性、安全性，与非瞻博网络设备兼容，可以随时满足任何网络的需求，无论网络规模有多大。瞻博网络管理软件利用 AI 实现自动化和个性化洞察，减轻网络管理员的负担。

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Ethernet Switching

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What is an Ethernet Switch?

An Ethernet switch creates networks and uses multiple ports to communicate between devices in the LAN. Ethernet switches differ from routers, which connect networks and use only a single LAN and WAN port. A full wired and wireless corporate infrastructure provides wired connectivity and Wi-Fi for wireless connectivity.

Ethernet switching connects wired devices such as computers, laptops, routers, servers, and printers to a local area network (LAN). Multiple Ethernet switch ports allow for faster connectivity and smoother access across many devices at once. Hubs are similar to Ethernet switches in that connected devices on the LAN will be wired to them, using multiple ports. The big difference is that hubs share bandwidth equally among ports, while Ethernet switches can devote more bandwidth to certain ports without degrading network performance. When many devices are active on a network, Ethernet switching provides more robust performance.

Routers connect networks to other networks, most commonly connecting LANs to wide area networks (WANs). Routers are usually placed at the gateway between networks and route data packets along the network.

Most corporate networks use combinations of switches, routers, and hubs, and wired and wireless technology.

How Ethernet Switches Work: Terms and Functionality

Ethernet switches provide many advantages when correctly installed, integrated, and managed. These include:

Reduction of network downtime

Improved network performance and increased available bandwidth on the network

Relieving strain on individual computing devices

Protecting the overall corporate network with more robust security

Lower IT capex and opex costs thanks to remote management and consolidated wiring

Right-sizing IT infrastructure and planning for future expansion using modular switches

Most corporate networks support a combination of wired and wireless technologies, including Ethernet switching as part of the wired infrastructure. Dozens of devices can connect to a network using an Ethernet switch, and administrators can monitor traffic, control communications among machines, securely manage user access, and rapidly troubleshoot.

The switches come in a wide variety of options, meaning organizations can almost always find a solution right-sized for their network. These range from basic unmanaged network switches offering plug-and-play connectivity, to feature-rich Gigabit Ethernet switches that perform at higher speeds than wireless options.

What Ethernet Switches Can Do For Your Network

Frames are sequences of information, travel over Ethernet networks to move data between computers. An Ethernet frame includes a destination address, which is where the data is traveling to, and a source address, which is the location of the device sending the frame. In a standard seven-layer Open Systems Interconnection (OSI) model for computer networking, frames are part of Layer 2, also known as the data-link layer. These are sometimes known as “link layer devices” or “Layer 2 switches.”

Transparent Bridging is the most popular and common form of bridging, crucial to Ethernet switch functionality. Using transparent bridging, a switch automatically begins working without requiring any configuration on a switch or changes to the computers in the network (i.e. the operation of the switch is transparent).

Address Learning -- Ethernet switches control how frames are transmitted between switch ports, making decisions on how traffic is forwarded based on 48-bit media access control (MAC) addresses that are used in LAN standards. An Ethernet switch can learn which devices are on which segments of the network using the source addresses of the frames it receives.

Every port on a switch has a unique MAC address, and as frames are received on ports, the software in the switch looks at the source address and adds it to a table of addresses it constantly updates and maintains. (This is how a switch “discovers” what devices are reachable on which ports.) This table is also known as a forwarding database, which is used by the switch to make decisions on how to filter traffic to reach certain destinations. That the Ethernet switch can “learn” in this manner makes it possible for network administrators to add new connected endpoints to the network without having to manually configure the switch or the endpoints.

Traffic Filtering -- Once a switch has built a database of addresses, it can smoothly select how it filters and forwards traffic. As it learns addresses, a switch checks frames and makes decisions based on the destination address in the frame. Switches can also isolate traffic to only those segments needed to receive frames from senders, ensuring that traffic does not unnecessarily flow to other ports.

Frame Flooding -- Entries in a switch’s forwarding database may drop from the list if the switch doesn’t see any frames from a certain source over a period of time. (This keeps the forwarding database from becoming overloaded with “stale” source information.) If an entry is dropped—meaning it once again is unknown to the switch—but traffic resumes from that entry at a later time, the switch will forward the frame to all switch ports (also known as frame flooding) to search for its correct destination. When it connects to that destination, the switch once again learns the correct port, and frame flooding stops.

Multicast Traffic -- LANs are not only able to transmit frames to single addresses, but also capable of sending frames to multicast addresses, which are received by groups of endpoint destinations. Broadcast addresses are a specific form of multicast address; they group all of the endpoint destinations in the LAN. Multicasts and broadcasts are commonly used for functions such as dynamic address assignment, or sending data in multimedia applications to multiple users on a network at once, such as in online gaming. (Streaming applications such as video, which send high rates of multicast data and generate a lot of traffic, can hog network bandwidth.

Managed vs. Unmanaged Ethernet Switches

Unmanaged Ethernet switching refers to switches that have no user configuration; these can just be plugged in and turned on.

Managed Ethernet switching refers to switches that can be managed and programmed to deliver certain outcomes and perform certain tasks, from adjusting speeds and combining users into subgroups, to monitoring network traffic.

Frequently Asked Questions about Ethernet Switching

How do Ethernet switches work?

Do Ethernet switches reduce speed?

Multiple Ethernet switch ports allow for faster connectivity and smoother access across many devices at once.

Does an Ethernet switch need a router?

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