交換機詳解及安裝圖示(共7頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上交換機交換 switching 是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)統(tǒng)稱。廣義的交換機switch就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。交換和交換機最早起源于電話通訊系統(tǒng)（PSTN），我們現(xiàn)在還能在老電影中看到這樣的場面：*（主叫用戶）拿起話筒來一陣猛搖，局端是一排插滿線頭的機器，戴著耳麥的話務(wù)小姐接到連接要求后，把線頭插在相應(yīng)的出口，為兩個用戶端建立起連接，直到通話結(jié)束。這個過程就是通過人工方式建立起來的交換。當(dāng)然現(xiàn)在我們早已普及了程控交換機，交換的過程都是自動完成。在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念

2、的提出是對于共享工作模式的改進。我們以前介紹過的HUB集線器就是一種共享設(shè)備，HUB本身不能識別目的地址，當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的A主機給B主機傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)模擅恳慌_終端通過驗證數(shù)據(jù)包頭的地址信息來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機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，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅

3、速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機會“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加到內(nèi)部地址表中。使用交換機也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯包的出現(xiàn)，避免共享沖突。交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。當(dāng)節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(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，

4、那么該交換機這時的總流通量就等于2×10Mbps20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps?？傊?，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址。 交換機的分類及功能從廣義上來看，交換機分為兩種：廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換機。廣域網(wǎng)交換機主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺。而局域網(wǎng)交換機則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如PC機及網(wǎng)絡(luò)打印機等。從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上

5、可分為以太網(wǎng)交換機、快速以太網(wǎng)交換機、千兆以太網(wǎng)交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環(huán)交換機等。從規(guī)模應(yīng)用上又可分為企業(yè)級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。各廠商劃分的尺度并不是完全一致的，一般來講，企業(yè)級交換機都是機架式，部門級交換機可以是機架式（插槽數(shù)較少），也可以是固定配置式，而工作組級交換機為固定配置式（功能較為簡單）。另一方面，從應(yīng)用的規(guī)模來看，作為骨干交換機時，支持500個信息點以上大型企業(yè)應(yīng)用的交換機為企業(yè)級交換機，支持300個信息點以下中型企業(yè)的交換機為部門級交換機，而支持100個信息點以內(nèi)的交換機為工作組級交換機。本文所介紹的交換機指的是局域網(wǎng)交換機。交換機的主要功

6、能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、錯誤校驗、幀序列以及流控。目前交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN（虛擬局域網(wǎng)）的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能。交換機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。一般來說，交換機的每個端口都用來連接一個獨立的網(wǎng)段，但是有時為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網(wǎng)絡(luò)計算機直接連接到交換機的端口上。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入速度，

7、支持更大的信息流量。交換機的交換方式交換機通過以下三種方式進行交換1. 直通式（Cut Through）直通方式的以太網(wǎng)交換機可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內(nèi)部的動態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口，實現(xiàn)交換功能。由于不需要存儲，延遲非常小、交換非?？?，這是它的優(yōu)點。它的缺點是，因為數(shù)據(jù)包內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力。由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且容易丟包。 2. 存

8、儲轉(zhuǎn)發(fā)（Store Forward）存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式是計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方式。它把輸入端口的數(shù)據(jù)包卻媧鵠矗緩蠼蠧RC（循環(huán)冗余碼校驗）檢查，在對錯誤包處理后才取出數(shù)據(jù)包的目的地址，通過查找表轉(zhuǎn)換成輸出端口送出包。正因如此，存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時延時大，這是它的不足，但是它可以對進入交換機的數(shù)據(jù)包進行錯誤檢測，有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口與低速端口間的協(xié)同工作。3. 碎片隔離（Fragment Free）這是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64個字節(jié)，如果小于64字節(jié)，說明是假包，則丟棄該包；如果大于64字節(jié)，則發(fā)送

9、該包。這種方式也不提供數(shù)據(jù)校驗。它的數(shù)據(jù)處理速度比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快，但比直通式慢。交換機的應(yīng)用作為局域網(wǎng)的主要連接設(shè)備，以太網(wǎng)交換機成為應(yīng)用普及最快的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之一。隨著交換技術(shù)的不斷發(fā)展，以太網(wǎng)交換機的價格急劇下降，交換到桌面已是大勢所趨。如果你的以太網(wǎng)絡(luò)上擁有大量的用戶、繁忙的應(yīng)用程序和各式各樣的服務(wù)器，而且你還未對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)做出任何調(diào)整，那么整個網(wǎng)絡(luò)的性能可能會非常低。解決方法之一是在以太網(wǎng)上添加一個10/100Mbps的交換機，它不僅可以處理10Mbps的常規(guī)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流，而且還可以支持100Mbps的快速以太網(wǎng)連接。如果網(wǎng)絡(luò)的利用率超過了40，并且碰撞率大于10，交換機可以幫你解決一點問題

10、。帶有100Mbps快速以太網(wǎng)和10Mbps以太網(wǎng)端口的交換機可以全雙工方式運行，可以建立起專用的20Mbps到200Mbps連接。不僅不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下交換機的作用各不相同，在同一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下添加新的交換機和增加現(xiàn)有交換機的交換端口對網(wǎng)絡(luò)的影響也不盡相同。充分了解和掌握網(wǎng)絡(luò)的流量模式是能否發(fā)揮交換機作用的一個非常重要的因素。因為使用交換機的目的就是盡可能的減少和過濾網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流量，所以如果網(wǎng)絡(luò)中的某臺交換機由于安裝位置設(shè)置不當(dāng)，幾乎需要轉(zhuǎn)發(fā)接收到的所有數(shù)據(jù)包的話，交換機就無法發(fā)揮其優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的作用，反而降低了數(shù)據(jù)的傳輸速度，增加了網(wǎng)絡(luò)延遲。除安裝位置之外，如果在那些負載較小，信息量較低的網(wǎng)絡(luò)中

11、也盲目添加交換機的話，同樣也可能起到負面影響。受數(shù)據(jù)包的處理時間、交換機的緩沖區(qū)大小以及需要重新生成新數(shù)據(jù)包等因素的影響，在這種情況下使用簡單的HUB要比交換機更為理想。因此，我們不能一概認為交換機就比HUB有優(yōu)勢，尤其當(dāng)用戶的網(wǎng)絡(luò)并不擁擠，尚有很大的可利用空間時，使用HUB更能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)有資源本文詳細介紹全面圖解交換機接口及連接交換機在我們的印象中是作為局域網(wǎng)節(jié)點連接的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其實它也在廣域網(wǎng)中存在，并且得到大量應(yīng)用，特別是電信運營企業(yè)中，ATM交換機和現(xiàn)在光纖通道交換機等，只不過我們平時很難見到這類交換機而已。不過本文仍主要以我們常見的局域網(wǎng)交換機為例向大家介紹交換機的各類接口及

12、連接方式。局域網(wǎng)交換機作為局域網(wǎng)的集中連接設(shè)備，它的接口類型是隨著各種局域網(wǎng)和傳輸介質(zhì)類型的發(fā)展而變化的，分析一下局域網(wǎng)的主要網(wǎng)絡(luò)類型和傳輸介質(zhì)發(fā)展過程，我們就不難發(fā)現(xiàn)各種交換機接口類型，下面我們就先來介紹目前仍存在的一些交換機接口，注意，因交換機的許多接口與路由器接口完全一樣，所以在此仍以路由器上的相應(yīng)接口進行介紹。一、交換機接口類型1.雙絞線RJ-45接口這是我們見的最多、應(yīng)用最廣的一種接口類型，它屬于雙絞線以太網(wǎng)接口類型。它不僅在最基本的10Base-T以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中使用，還在目前主流的100Base-TX快速以太網(wǎng)和1000Base-TX千兆以太網(wǎng)中使用。雖然它們所使用的傳輸介質(zhì)都是雙絞

13、線類型，但是它們卻各自采用了不同版本的雙絞線類型，如最初10Base-T使用的3類線到支持1000Base-TX千兆速率的6類線，中間的100Base-TX則中以使用所謂的五類、超五類線，當(dāng)然也可以是六類線。這些RJ-45接口的外觀是完全一樣的，如圖1左圖所示，像一個扁“T”字。與之相連的是RJ-45水晶頭，如圖2中、右圖分別為一個水晶頭和做好水晶頭連線的雙絞網(wǎng)線。如圖2所示的就是一款24口RJ-45接口的以太網(wǎng)交換機，其中還有將在下文介紹的2個SC光纖接口和1個AUI接口。圖一圖二2.光纖接口對于光纖這種傳輸介質(zhì)雖然早在100Base時代就已開始采用這種傳輸介質(zhì)，當(dāng)時這種百兆網(wǎng)絡(luò)為了與普遍使

14、用的百兆雙絞線以太網(wǎng)100Base-TX區(qū)別，就稱之為“100Base-FX”，其中的“F”就是光纖“Fiber”的第一個字母。不過由于在當(dāng)時的百兆速率下，與采用傳統(tǒng)雙絞線介質(zhì)相比，優(yōu)勢并不明顯，況且價格比雙絞線貴許多，所以光纖在100Mbps時代產(chǎn)沒有得到廣泛應(yīng)用，它主要是從1000Base技術(shù)正式實施以來才得以全面應(yīng)用，因為在這種速率下，雖然也有雙絞線介質(zhì)方案，但性能遠不如光纖好，且在連接距離等方面具有非常明顯的優(yōu)勢，非常適合城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)使用。目前光纖傳輸介質(zhì)發(fā)展相當(dāng)迅速，各種光纖接口也是層出不究，不過在局域網(wǎng)交換機中，光纖接口主要是SC類型，無論是在100Base-FX，還是在1000

15、Base-FX網(wǎng)絡(luò)中。SC接口的芯在接頭里面，如圖3左圖所示的是一款100Base-FX網(wǎng)絡(luò)的SC光纖接口模塊，其右圖為一款提供了4個SC光纖接口的光纖交換機。圖2中所示交換機中也有2個SC光纖接口。圖三從圖2和圖3右圖交換機的SC接口外觀可以看出，它與RJ-45接口非常類似，不過SC接口看似更扁些，缺口淺些。主要看其中的接觸芯片是一什么類型的，如果是8條銅彈片，則是RJ-45接口，而里面如果是一根銅柱則是SC光纖接口。3.AUI接口與BNCAUI接口是專門用于連接粗同軸電纜的，雖然目前這種網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)中并不多見，但在一些大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，仍可能有一些遺留下來的粗同軸電纜令牌網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所以有些交

16、換機也保留了少數(shù)AUI接口，以更大限度地滿足用戶需求。AUI接口是一個15針“D”形接口，類似于顯示器接口。這種接口同樣也在許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中見到，如路由器，甚至服務(wù)器中，如圖4所示的就是路由器上的AUI接口示意圖。圖四BNC則是專門用于與細同軸電纜連接的接口，目前提供這種接口的交換機比較少見。但在一些RJ-45以太網(wǎng)交換機和集線器中還提供少數(shù)BNC接口，專門用于與細同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的令牌網(wǎng)絡(luò)連接。為了向大家出示BNC的真實外觀，下面以BNC接口網(wǎng)卡向大家展示，如圖5所示。圖五4.Console接口這個接口我們知道，它是用來配置交換機的，所以只有網(wǎng)管型交換機才有。而且還要注意，并不是所有網(wǎng)管型

17、交換機都有，那是因為交換機的配置方法有多種，如通過Telnet命令行方式、Web方式、TFTP方式等。雖然理論上來說，交換機的基本配置必須通過Console（控制）端口，但有些品牌的交換機的基本配置在出廠時就已配置好了，不須要進行諸如IP地址、基本用戶名之類的基本配置，所以這類網(wǎng)管型交換機就不用提供這個Console接口了，而且就目前來說還占多數(shù)。這類交換機通常只需要通過簡單的Telnet或Java程序的Web方式進行一些高級配置即可。當(dāng)然也有一些交換機還是提供了Console接口的，但要注意的是，用于交換機配置的Console端口并不是所有交換機都一樣，有的采用與Cisco路由器一樣的RJ-

18、45類型Console接口，如圖6所示。而有的則采用串口作為Console接口，如圖7所示。圖六圖七從圖中可以看出，兩臺交換機的Console端口不一樣，上圖中是一個“母”頭9孔“D”形接口，而下圖是一個“公”頭9針“D”形接口。它們俗稱為“DB-9”接口，但都是用進行交換機配置的。除了以上兩種交換機Console端口外，還有一種接口也常用于交換機的配置，那就是25針的“D”形接口。無論交換機采用DB-9或DB-25串行接口，還是采用RJ-45接口，在進行交換機配置時，一般都需要通過專門的Console線連接至配置用計算機（通常稱作終端）的串行口，與交換機不同的Console端口相適應(yīng)。Console線也分為兩種，一種是串行線，即兩端均為串行接口（兩端均為母頭或一端為公頭，另一端為母頭），兩端可以分別插入至計算機的串口和交換機的Console端口；另一種是兩端均為RJ-45接頭（RJ-45-to-RJ-45）的扁平線。由于扁平線兩端均為RJ-45接口，無法直接與計算機串口進行連接，因此，還必須同時使用一個如圖8所示的RJ-45-to-DB-9（或RJ-45-to-DB-25）的適配器。通常情況下，在交換機的包裝箱中都會隨機贈送這么一條Console線和相應(yīng)的DB-9或DB-25適配器的。圖八5.FDDI接口在早期的100Mbps時代，還有一種F