交換機的重要技術參數
 

下面我將對交換機的重要技術參數作一一介紹，方便網友在選購交換機時比較不同廠商的不同產品。每一個參數都影響到交換機的效能、功能和不同集成特性。

　1、轉發技術：交換機採用直通轉發技術或存儲轉發技術？

　2、延時：交換機資料交換延時多少？

　3、管理功能：交換機提供給擁護多少可管理功能？

　4、單/多MAC位址類型：每個連接埠是單MAC位址，還是多MAC位址？

　5、外接監視支持：交換機是否允許外接監視工具管理連接埠、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，檢測並限制拓撲環?

　7、全雙工：交換機是否允許連接埠同時收/發，全雙工通訊？

　8、高速連接埠集成：交換機是否提供高速連接埠連接關鍵業務伺服器或上行主幹？

　下面逐項討論各項參數：

　1) 轉發技術：（Forwarding Technologies）

　轉發技術是指交換機所採用的用於決定如何轉發資料包的轉發機制。各種轉發技術各有優缺點。

直通轉發技術：（Cut-through）

交換機一旦解讀到資料包目的位址，就開始向目的連接埠傳送資料包。通常，交換機在接收到資料包的前6個字元時，就已經知道目的位址，從而可以決轉發IP哪個連接埠轉發這個資料包。直通轉發技術的優點是轉發速率快、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並檢查資料包的正確性之前就已經開始了資料轉發。這樣，在通訊質量不高的環境下，交換機會轉發所有的完整資料包和錯誤資料包，這實際上是給整個交換網路帶來了許多垃圾通訊包，交換機會被誤解為發生了廣播風暴。總之，直通轉發技術適用與網路鏈路質量較好、錯誤資料包較少的網路環境。

存儲轉發技術：（Store-and-Forward）

存儲轉發技術要求交換機在接收到全部資料包後再決定如何轉發。這樣一來，交換機可以在轉發之前檢查資料包完整性和正確性。其優點是：沒有殘缺資料包轉發，減少了潛在的不必要資料轉發。其缺點是：轉發速率比直接轉發技術慢。所以，存儲轉發技術比較適應與普通鏈路質量的網路環境。

碰撞逃避轉發技術：（Collision-avoidance）

某些廠商（3Com）的交換機還提供這種廠商特定的轉發技術。碰撞逃避轉發技術通過減少網路錯誤繁殖，在高轉發速率和高正確率之間選項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資料包到開始向目的連接埠複製資料包之間的時間間隔。有許多因素會影響延時大小，比如轉發技術等等。採用直通轉發技術的交換機有類BIOS的延時。因為直通式交換機不管資料包的整體大小，而只根據目的位址來決定轉發方向。所以，它的延時是類BIOS的，取決於交換機解讀資料包前6個字元中目的位址的解讀速率。採用存儲轉發技術的交換機由於必須要接收完了完整的資料包才開始轉發資料包，所以它的延時與資料包大小有關。資料包大，則延時大；資料包小，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體或滿足第三方管理軟體遠端管理交換機。一般的交換機滿足SNMP MIB I / MIB II統計管理功能。而複雜一些的交換機會增加通過內裝RMON組（mini-RMON）來支持RMON主動監視功能。有的交換機還允許外接RMON探監視可選連接埠的網路狀況。

　4) 單/多MAC位址類型：（Single- versus Multi-MAC）

　單MAC交換機的每個連接埠只有一個MAC硬體位址。多MAC交換機的每個連接埠元件服務有多個MAC硬體位址。單MAC交換機主要設計用於連接最終用戶、網路共享資源或非橋接路由器。它們不能用於連接集線器或含有多個網路設備的網段。多MAC交換機在每個連接埠有足夠存儲體記憶多個硬體位址。多MAC交換機的每個連接埠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位址容量。一旦超過了這個位址容量，有的交換機將丟棄其它位址資料包，有的交換機則將資料包複製到各個連接埠不作交換。

　5) 外接監視支持：（Extendal Monitoring）

　一些交換機廠商提供「監視連接埠」（monitoring port），允許外接網路分析儀直接連線到交換機上監視網路狀況。但各個廠商的實現方法各不相同。

　6) 擴展樹：（Spanning Tree）

　由於交換機實際上是多連接埠的透明橋接設備，所以交換機也有橋接設備的固有問題—「拓撲環」問題（Topology Loops）。當某個網段的資料包通過某個橋接設備傳輸到另一個網段，而返回的資料包通過另一個橋接設備返回源位址。這個現象就叫「拓撲環」。一般，交換機採用擴展樹傳輸協定算法讓網路中的每一個橋接設備相互知道，自動防止拓撲環現象。交換機通過將檢測到的「拓撲環」中的某個連接埠中斷連線，達到消除「拓撲環」的目的，維持網路中的拓撲樹的完整性。在網路設計中，「拓撲環」常被推薦用於關鍵資料鏈路的冗余制作備份鏈路選項。所以，帶有擴展樹傳輸協定支持的交換機可以用於連接網路中關鍵資源的交換冗余。

　7) 全雙工：（Full Duplex）

　全雙工連接埠可以同時傳送和接收資料，但這要交換機和所連接的設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點：

1、高吞吐量（Throughput）：兩倍於單工模式通信吞吐量。

2、避免碰撞（Collision Avoidance）：沒有傳送/接收碰撞。

3、突破長度限制（Improved Distance Limitation）：由於沒有碰撞，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CD片有關。

　現在支持全雙工通信的傳輸協定有：快速乙太網、千兆乙太網和ATM。

　8) 高速連接埠集成：（High-Speed Intergration）

交換機可以提供高帶寬「管道」（類BIOS連接埠、可選模組或多鏈路隧道）滿足交換機的交換流量與上級主幹的交換需求。防止出現主幹通信瓶頸。一般的高速連接埠有：

FDDI：套用較早，範圍廣。但有傳輸協定轉換花費。

Fast Ethernet / Gigabit Ethernet：連接方便，傳輸協定轉換費用少；但受到網路規模限制。

ATM：可提供高速交換連接埠；但傳輸協定轉換費用大。

　

二、ATM交換（ATM Switch）

　隨著ATM交換技術的發展，現在企業網路中越來越多在高速網路主幹或邊緣網路採用ATM交換技術。根據現有企業計算的發展要求，適應資料網路交換的技術趨勢，我們有必要瞭解ATM。ATM的資料交換由一個一個類BIOS長度的ATM信元組成。每個ATM信元都是53字元長（5個字元長的信頭和48字元長的信體）。信頭包括虛擬通路（VP）和虛擬電路（VC）標識等位址信息。ATM根據VP和VC來確定信元的傳送源位址和接收目的位址。

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是在源位址與目的位址之間的永久性硬體電路連接。SVC是根據既時交換要求建立的臨時交換電路連接。兩者的最大區別是：PVC不論是否有資料傳輸，它都保持連接；而SVC在資料傳輸完成後就自動中斷連線。兩者的套用區別是：在通常的ATM交換中，有一些PVC用於保持信號和管理信息通 訊，保持永久連接；而SVC主要用於大量的具體資料的傳輸。

　ATM交換另一個特點是：ATM本身就是全雙工的。傳送資料和接收資料在不同虛擬電路中同時進行，保持雙向高速通訊。為了滿足乙太網畫格（Frames）與ATM信元（Cells）的相互通訊要求，ATM傳輸協定標準規定了針對資料套用的ATM適配層（ATM Adaption Layer），它工作在畫格交換和信元交換之間，將以太畫格的邏輯電路層的位址信息對應得轉換為虛擬電路VC、虛擬通路VP位址信息，完成畫格-信元轉換和信元-畫格轉換工作。

　ATM交換的廣泛套用，也給交換網路的網路監視和管理帶來了新的挑戰。

　

三、 虛擬區域網路（VLAN）

　交換技術的發展，也加快了新的交換技術（VLAN）的套用速度。通過將企業網路劃分為虛擬網路VLAN網段，可以強化網路管理和網路安全，控制不必要的資料廣播。在共享網路中，一個物理的網段就是一個廣播域。而在交換網路中，廣播域可以是有一組任意選定的第二層網路位址（MAC位址）組成的虛擬網段。這樣，網路中工作組的劃分可以突破共享網路中的地理位置限制，而完全根據管理功能來劃分。這種關於工作流的分組模式，大大提高了網路規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像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，而不會傳輸到其他的 VLAN中去，這樣可以很好的控制不必要的廣播風暴的產生。同時，若沒有路由的話，不同VLAN之間不能相互通訊，這樣增加了企業網路中不同部門之間的安全性。網路管理員可以通過配置VLAN之間的路由來全面管理企業內部不同管理單元之間的信息互訪。交換機是根據用戶工作站的MAC位址來劃分VLAN的。所以，用戶可以自由的在企業網路中移動辦公，不論他在何處接入交換網路，他都可以與VLAN內其他用戶自如通訊。

　VLAN可以是有混合的網路類型設備組成，比如：10M乙太網、100 M乙太網、令牌網、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、伺服器、集線器、網路上行主幹等等。

　VLAN的管理需要比較複雜的專門軟體，它通過對用戶、MAC位址、交換機連接埠號、VLAN號等管理對象的綜合管理，來滿足整個網路的VLAN劃分、監視等功能，以及其他擴展管理功能。現在比較通用的VLAN的劃分方法是關於MAC位址。但也有一些廠商的交換機提供更多的VLAN劃分方法：MAC位址、傳輸協定位址、交換機連接埠、網路套用類型和用戶權限等等。

　用戶在選項交換機的同時，應當仔細考察選購的交換機的VLAN功能，根據自己企業的實際需要，選項滿足要求而且管理方便的交換機。同時，應當特別注意現在不同廠商的交換機的VLAN之間大多數是不相容的。

感謝分享 :)