三點(diǎn)來(lái)講解赫斯曼交換機(jī)RS20系列的主要特點(diǎn):
交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列以及流控。目前交換機(jī)還具備了一些新的功能,如對(duì)VLAN(虛擬局域網(wǎng))的支持、對(duì)鏈路匯聚的支持,甚至有的還具有防火墻的功能。交換機(jī)
學(xué)習(xí):以太網(wǎng)交換機(jī)了解每一端口相連設(shè)備的MAC地址,并將地址同相應(yīng)的端口映射起來(lái)存放在交換機(jī)緩存中的MAC地址表中。
轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾:當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時(shí),它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點(diǎn)的端口而不是所有端口(如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口)。
消除回路:當(dāng)交換機(jī)包括一個(gè)冗余回路時(shí),以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò)生成樹(shù)協(xié)議避免回路的產(chǎn)生,同時(shí)允許存在后備路徑。
交換機(jī)除了能夠連接同種類型的網(wǎng)絡(luò)之外,還可以在不同類型的網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng))之間起到互連作用。如今許多交換機(jī)都能夠提供支持快速以太網(wǎng)或FDDI等的高速連接端口,用于連接網(wǎng)絡(luò)中的其它交換機(jī)或者為帶寬占用量大的關(guān)鍵服務(wù)器提供附加帶寬。
一般來(lái)說(shuō),交換機(jī)的每個(gè)端口都用來(lái)連接一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)段,但是有時(shí)為了提供更快的接首*首先進(jìn)入速度,我們可以把一些重要的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)直接連接到交換機(jī)的端口上。這樣,網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵服務(wù)器和重要用戶就擁有更快的接首*首先進(jìn)入速度,支持更大的信息流量。
最后簡(jiǎn)略的概括一下交換機(jī)的基本功能:
1. 像集線器一樣,交換機(jī)提供了大量可供線纜連接的端口,這樣可以采用星型拓?fù)洳季€。
2. 像中繼器、集線器和網(wǎng)橋那樣,當(dāng)它轉(zhuǎn)發(fā)幀時(shí),交換機(jī)會(huì)重新產(chǎn)生一個(gè)不失真的方形電信號(hào)。
3. 像網(wǎng)橋那樣,交換機(jī)在每個(gè)端口上都使用相同的轉(zhuǎn)發(fā)或過(guò)濾邏輯。
4. 像網(wǎng)橋那樣,交換機(jī)將局域網(wǎng)分為多個(gè)沖突域,每個(gè)沖突域都是有獨(dú)立的寬帶,因此大大提高了局域網(wǎng)的帶寬。
5. 除了具有網(wǎng)橋、集線器和中繼器的功能以外,交換機(jī)還提供了更*功能,如虛擬局域網(wǎng)(VLAN)和更高的性能。
折疊原理
工作在數(shù)據(jù)鏈路層,交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上,控制電路收到數(shù)據(jù)包以后,處理端口會(huì)查找內(nèi)存中的地址對(duì)照表以確定目的MAC(網(wǎng)卡的硬件地址)的NIC(網(wǎng)卡)掛接在哪個(gè)端口上,通過(guò)內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口,目的MAC若不存在,廣播到所有的端口,接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會(huì)“學(xué)習(xí)"新的地址,并把它添加首*首先進(jìn)入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段",通過(guò)對(duì)照MAC地址表,交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過(guò)交換機(jī)。通過(guò)交換機(jī)的過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā),可以有效的減少?zèng)_突域,但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播,即廣播域。交換機(jī)在同一時(shí)刻可進(jìn)預(yù)*預(yù)先進(jìn)行多個(gè)端口對(duì)之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段,連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬,無(wú)須同其他設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)使用。當(dāng)節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),節(jié)點(diǎn)B可同時(shí)向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送數(shù)據(jù),而且這兩個(gè)傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬,都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網(wǎng)交換機(jī),那么該交換機(jī)這時(shí)的總流通量就等于2×10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB時(shí),一個(gè)HUB的總流通量也不會(huì)超出10Mbps??傊粨Q機(jī)是一種基于MAC地址識(shí)別,能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)"MAC地址,并把其存放在內(nèi)部地址表中,通過(guò)在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑,使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。
折疊技術(shù)發(fā)展史
折疊起源
“交換機(jī)"是一個(gè)舶來(lái)詞,源自英文“Switch",原意是“開(kāi)關(guān)",我國(guó)技術(shù)界在引首*首先進(jìn)入這個(gè)詞匯時(shí),翻譯為“交換"。在英文中,動(dòng)詞“交換"和名詞“交換機(jī)"是同一個(gè)詞(注意這里的“交換"特指電信技術(shù)中的信號(hào)交換,與物品交換不是同一個(gè)概念)。
1993年,局域網(wǎng)交換設(shè)備出現(xiàn),1994年,國(guó)內(nèi)掀起了交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的熱潮。其實(shí),交換技術(shù)是一個(gè)具有簡(jiǎn)化、低價(jià)、高性能和口密集特點(diǎn)的交換產(chǎn)品,體現(xiàn)了橋接技術(shù)的復(fù)雜交換技術(shù)在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣,交換機(jī)按每一個(gè)包中的MAC地址相對(duì)簡(jiǎn)單地決策信息轉(zhuǎn)發(fā)。而這種轉(zhuǎn)發(fā)決策一般不考慮包中隱藏的更深的其他信息。與橋接器不同的是交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)延遲很小,操作接近單個(gè)局域網(wǎng)性能,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了普通橋接互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能。
交換技術(shù)允許共享型和專用型的局域網(wǎng)段進(jìn)預(yù)*預(yù)先進(jìn)行帶寬調(diào)整,以減輕局域網(wǎng)之間信息流通出現(xiàn)的瓶頸問(wèn)題。現(xiàn)在已有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術(shù)的交換產(chǎn)品。
類似傳統(tǒng)的橋接器,交換機(jī)提供了許多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能。交換機(jī)能經(jīng)濟(jì)地將網(wǎng)絡(luò)分成小的沖突網(wǎng)域,為每個(gè)工作站提供更高的帶寬。協(xié)議的透明性使得交換機(jī)在軟件配置簡(jiǎn)單的情況下直接安裝在多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中;交換機(jī)使用現(xiàn)有的電纜、中繼器、集線器和工作站的網(wǎng)卡,不必作高層的硬件升級(jí);交換機(jī)對(duì)工作站是透明的,這樣管理開(kāi)銷低廉,簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加、移動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)變化的操作。
利用專門(mén)設(shè)計(jì)的集成電路可使交換機(jī)以線路速率在所有的端口并預(yù)*預(yù)先進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)信息,提供了比傳統(tǒng)橋接器高得多的操作性能。如理論上單個(gè)以太網(wǎng)端口對(duì)含有64個(gè)八進(jìn)制數(shù)的數(shù)據(jù)包,可提供14880bps的傳輸速率。這意味著一臺(tái)具有12個(gè)端口、支持6道并預(yù)*預(yù)先進(jìn)行數(shù)據(jù)流的“線路速率"以太網(wǎng)交換器必須提供89280bps的總體吞吐率(6道信息流X14880bps/道信息流)。專用集成電路技術(shù)使得交換器在更多端口的情況下得以實(shí)現(xiàn)上述性能,其端口造價(jià)低于傳統(tǒng)型橋接器。
折疊人工交換
電信號(hào)交換的歷史應(yīng)當(dāng)追溯到電話出現(xiàn)的初期。當(dāng)電話被發(fā)明后,只需要一根足夠長(zhǎng)的導(dǎo)線,加上末端的兩臺(tái)電話,就可以使相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)人進(jìn)預(yù)*預(yù)先進(jìn)行語(yǔ)音交談。
電話增多后,要使每個(gè)擁有電話的人都能相互通信,我們不可能每?jī)膳_(tái)電話機(jī)之間有拉上一根線。于是人們?cè)O(shè)立了電話局,每個(gè)電話用戶都接一根線到電話局的一個(gè)大電路板上。當(dāng)A希望和B通話時(shí),就請(qǐng)求電話局的接線員接通B的電話。接線員用一根導(dǎo)線,一頭插在A接到電路板上的孔,另一頭插到B的孔,這就是“接續(xù)",相當(dāng)于臨時(shí)給A和B拉了一條電話線,這時(shí)雙方就可以通話了。當(dāng)通話完畢后,接線員將電線拆下,這就是“拆線"。整個(gè)過(guò)程就是“人工交換",它實(shí)際上就是一個(gè)“合上開(kāi)關(guān)"和“斷開(kāi)開(kāi)關(guān)"的過(guò)程。因此,把“交換"譯為“開(kāi)關(guān)"從技術(shù)上講更容易讓人理解。