網絡交換機

從廣義上來看，交換機分為兩種：廣域網交換機和局域網交換機。廣域網交換機主要應用於電信領域，提供通信基礎平台。而局域網交換機則應用於局域網絡，用於連接終端設備，如PC機及網絡打印機等。

按照現在複雜的網絡構成方式，網絡交換機被劃分為接入層交換機、匯聚層交換機和核心層交換機。其中，核心層交換機全部採用機箱式模塊化設計，已經基本上都設計了與之相配備的1000Base-T模塊。接入層支持1000Base-T的以太網交換機基本上是固定端口式交換機，以10/100M端口為主，並且以固定端口或擴展槽方式提供1000Base-T的上聯端口。匯聚層1000Base-T交換機同時存在機箱式和固定端口式兩種設計，可以提供多個1000Base-T端口，一般也可以提供1000Base-X等其他形式的端口。接入層和匯聚層交換機共同構成完整的中小型局域網解決方案。

從傳輸介質和傳輸速度上看，局域網交換機可以分為以太網交換機、快速以太網交換機、千兆以太網交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環交換機等多種，這些交換機分別適用於以太網、快速以太網、FDDI、ATM和令牌環網等環境。

從規模應用上又有企業級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。各廠商劃分的尺度並不完全一致，一般來講，企業級交換機都是機架式，部門級交換機可以是機架式，也可以是固定配置式，而工作組級交換機則一般為固定配置式，功能較為簡單。另一方面，從應用的規模來看，作為骨幹交換機時，支持500個信息點以上大型企業應用的交換機為企業級交換機，支持300個信息點以下中型企業的交換機為部門級交換機，而支持100個信息點以內的交換機為工作組級交換機。

根據架構特點，人們還將局域網交換機分為機架式、帶擴展槽固定配置式、不帶擴展槽固定配置式三種產品。機架式交換機是一種插槽式的交換機，這種交換機擴展性較好，可支持不同的網絡類型，如以太網、快速以太網、千兆以太網、ATM、令牌環及FDDI等，但價格較貴。不少高端交換機都採用機架式結構。帶擴展槽固定配置式交換機是一種有固定端口並帶少量擴展槽的交換機，這種交換機在支持固定端口類型網絡的基礎上，還可以通過擴展其他網絡類型模塊來支持其他類型網絡，這類交換機的價格居中。不帶擴展槽固定配置式交換機僅支持一種類型的網絡（一般是以太網），可應用於小型企業或辦公室環境下的局域網，價格最便宜，應用也最廣泛。

按照OSI的七層網絡模型，交換機又可以分為第二層交換機、第三層交換機、第四層交換機等，一直到第七層交換機。基於MAC地址工作的第二層交換機最為普遍，用於網絡接入層和匯聚層。基於IP地址和協議進行交換的第三層交換機普遍應用於網絡的核心層，也少量應用於匯聚層。部分第三層交換機也同時具有第四層交換功能，可以根據數據幀的協議端口信息進行目標端口判斷。第四層以上的交換機稱之為內容型交換機，主要用於互聯網數據中心。

按照交換機的可管理性，又可把交換機分為可管理型交換機和不可管理型交換機，它們的區別在於對SNMP、RMON等網管協議的支持。可管理型交換機便於網絡監控、流量分析，但成本也相對較高。目前，市面上生產可管理性交換機的廠商有華為，思科，飛魚星等主要網絡設備供應商。而有大中型網絡在匯聚層應該選擇可管理型交換機，在接入層視應用需要而定，核心層交換機則全部是可管理型交換機。

按照交換機是否可堆疊，交換機又可分為可堆疊型交換機和不可堆疊型交換機兩種。設計堆疊技術的一個主要目的是為了增加端口密度。

按照最廣泛的普通分類方法，局域網交換機可以分為桌面型交換機（Desktop Switch）、工作組型交換機（Workgroup Switch）和校園網交換機（Campus Switch）三類。桌面型交換機是最常見的一種交換機，使用最廣泛，尤其是在一般辦公室、小型機房和業務受理較為集中的業務部門、多媒體制作中心、網站管理中心等部門。在傳輸速度上，現代桌面型交換機大都提供多個具有10/100M自適應能力的端口。工作組型交換機常用來作為擴充設備，在桌面型交換機不能滿足需求時，大多直接考慮工作組型交換機。雖然工作組型交換機只有較少的端口數量，但卻支持較多的MAC地址，並具有良好的擴充能力，端口的傳輸速度基本上為100M。校園網交換機的應用相對較少，僅應用於大型網絡，且一般作為網絡的骨幹交換機，並具有快速數據交換能力和全雙工能力，可提供容錯等智能特性，還支持擴充選項及第三層交換中的虛擬局域網(VLAN)等多種功能。

根據交換技術的不同，有人又把交換機分為端口交換機、幀交換機和信元交換機三種。與橋接器不同的是，端口交換機轉發延遲很小，操作接近單局域網性能，遠遠超過了普通橋接互聯網之間的轉發性能。端口交換技術最早出現在插槽式的集線器中，這類集線器的背板通常劃分有多條以太網段，不用網橋或路由器連接，網絡之間是互不相通的。以太主模塊插入後通常被分配到某個背板的網段上。端口交換用於將以太模塊的端口在背板多個網段之間進行分配、平衡。幀交換是目前應用最廣泛的局域網交換技術，它通過對傳統傳輸媒介進行微分段，提供並行傳送的機制，以減小衝突域、獲得高的帶寬。ATM技術代表了網絡和通信中眾多難題的一劑“良藥”。ATM採用固定長度為53個字節的信元交換。由於長度固定，因而便於用硬件實現。ATM採用專用的非差別連接，並行運行，可以通過一個交換機同時建立多個節點，但不會影響每個節點之間的通信能力。ATM還容許在源節點和目標節點之間的通信能力。ATM採用統計時分電路進行復用，因而能大大提高通道利用率。ATM的帶寬可以達到25M、155M、622M甚至數G比特傳送能力。

事實上，從應用的角度劃分，交換機又可分為電話交換機（PBX）和數據交換機（Switch）。當然，目前非常時髦的在數據上的語音傳輸VoIP又有人稱之為“軟交換機”。

遵照交流機措置幀時分歧的操作模式，首要可分為兩類：

存儲轉發：交流機在轉發之前必需領受整個幀，並進行錯誤校檢，如無錯誤再將這一幀發往目的地址。幀經由過程交流機的轉發時延隨幀長度的分歧而轉變。

縱貫式：交流機只要搜檢到幀頭中所包含的目的地址就當即轉發該幀，而無需期待幀全數的被領受，也一直行錯誤校驗。因為以太網幀頭的長度老是固定的，是以幀經由過程交流機的轉發時延也連結不變。

交換機的主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構、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）的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火牆的功能。

交換機除了能夠連接同種類型的網絡之外，還可以在不同類型的網絡（如以太網和快速以太網）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或FDDI等的高速連接端口，用於連接網絡中的其它交換機或者為帶寬佔用量大的關鍵服務器提供附加帶寬。

一般來説，交換機的每個端口都用來連接一個獨立的網段，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絡計算機直接連接到交換機的端口上。這樣，網絡的關鍵服務器和重要用户就擁有更快的接入速度，支持更大的信息流量。

學習功能：以太網交換機瞭解每一端口相連設備的MAC地址，並將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。

轉發過濾：當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉發到連接目的節點的端口而不是所有端口（如該數據幀為廣播/組播幀則轉發至所有端口）。

消除迴路：當交換機包括一個冗餘迴路時，以太網交換機通過生成樹協議避免迴路的產生，同時允許存在後備路徑。

進修：以太網交流機體味每一端口相連設備的MAC地址，並將地址同響應的端口映射起來存放在交流機緩存中的MAC地址表中。

轉發/過濾：當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉發到毗連目的節點的端口而不是所有端口（如該數據幀為廣播/組播幀則轉發至所有端口）。

1.交換機根據收到數據幀中的源MAC地址建立該地址同交流機端口的映射，並將其寫入MAC地址表中。

2.交換機將數據幀中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表進行比較，以決定由哪個端口進行轉發。

3.如數據幀中的目的MAC地址不在MAC地址表中，則向所有端口轉發。這一過程稱為泛洪（flood）。

4.廣播幀和組播幀向所有的端口轉發。

網絡交換機是一個擴大網絡的器材，能為子網絡中提供更多的連接端口，以便連接更多的計算機。隨着通信業的發展以及國民經濟信息化的推進，網絡交換機市場呈穩步上升態勢。它具有性能價格比高、高度靈活、相對簡單、易於實現等特點。

以太交換機是一種用於電信號轉發的網絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路。

交換機(Switch)也叫交換式集線器，是一種工作在OSI第二層(數據鏈路層，參見“廣域網”定義)上的、基於MAC (網卡的介質訪問控制地址)識別、能完成封裝轉發數據包功能的網絡設備。它通過對信息進行重新生成，並經過內部處理後轉發至指定端口，具備自動尋址能力和交換作用。交換機不懂得IP地址，但它可以“學習”MAC地址，並把其存放在內部地址表中，通過在數據幀的始發者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數據幀直接由源地址到達目的地址。交換機上的所有端口均有獨享的信道帶寬，以保證每個端口上數據的快速有效傳輸。由於交換機根據所傳遞信息包的目的地址，將每一信息包獨立地從源端口送至目的端口，而不會向所有端口發送，避免了和其它端口發生衝突，因此，交換機可以同時互不影響的傳送這些信息包，並防止傳輸衝突，提高了網絡的實際吞吐量。

交換機選用要點及訂貨主要技術條件

1) 選用可信的技術指標 ，交換速度，交換容量(Gbps)、背板帶寬(Gbps)、處理能力(Mpps)、吞吐量(Mpps)。

2) 設計正確的測試方案 ，要準備足夠的測試端口，才能夠準確評價交換機的真實性能。

3) 選擇正確的產品模塊配置，採用分佈式交換處理結構，所有接口模塊均具有本地自主交換的能力，從而避免了集中式交換結構所存在的中心交換瓶頸問題。

4) 延時與延時抖動 ，選用業界領先的交換機其延時小於10微秒產品。

5) 對組播的支持 ，常用的組播協議包括PIM和DVMRP。產品應該同時支持這兩種組播協議。

6) 豐富的接口類型 ，選擇同時支持千兆以太網、POS和ATM 寬帶接口的骨幹交換機。

7) 穩定的路由協議軟件實現，交換機上能實現的路由協議（如BGP、OSPF）的需要。

8) 支持MPLS，能採用MPLS構建的骨幹網絡可以支持流量工程、VPN等多種應用。

9) 交換機訂貨主要技術條件是要選擇網絡數據傳輸量大，數據交換能力強，穩定可靠，不間斷運行。要在注重考慮高性能、可管理性、高可靠性、適用性和性能價格比的基礎上選擇產品。

10) 主機房的交換機選擇規格尺寸要能安裝在主機櫃中。

交換機主要規格及參數有8，16，24口RJ45端口，機架型19寸自適應以太網交換機，支持網絡標準802.3 10BaseT,802.3u100BaseTX，背板帶寬:4.8G包轉發率 10M:14,880pps;100M:148,800pps 10M/100Mbps MAC地址表4K。另外，還有智能型和光纖型交換機，視網絡情況選用即可。

11）家庭一般四端口就可以，多端口多用於企業

12）目前型號和功能眾多，牌號也不一樣！常用的一般電子市場都可以購買的到!

13.交換機不能應用於adsl撥號，電話線不能用交換機，交換機沒有分配ip地址的功能，路由器可以自動分配ip。

工作特徵

1.交流機的每一個端口所毗連的網段都是一個自力的衝突域。

2.交流機所毗連的設備仍然在統一個廣材暌跪內，也就是説，交流機不阻遏距離廣播（惟一的破例是在配有VLAN的情形中）。

3.交流機依據幀頭的信息進需瞰脾，是以説交流機是工作在數據鏈路層的收集設備（此處所述交流機僅指傳統的二層交流設備）。

捉襟見肘的預算，使得網絡專業人士在設計LAN的接入層時，不得不選擇廉價的網絡交換機硬件。

這些廉價網絡交換機在支持、質量、以及先進功能等方面，與相對大型的廠商自然不在同一水平上，但有些企業卻認為購買這些廉價的網絡交換機足以應對當前局面。

較低成本的供應商可以提供多種多樣價格較低的交換機，包括託管和非託管的固定配置二層交換機，以及各種固定和模塊化的2層和3層交換機。 ^[1] 

具體施工做法參見國家建築標準設計圖集《智能家居控制系統施工圖集 03X602》及國際標準規範 《EIA/TIA569 商務樓通信通道和空間標準》。

當網絡交換機接口收到超出其所能處理的流量後，網絡交換機會選擇要麼將其緩存，或者網絡交換機將其丟棄。
　　網絡交換機的緩存通常都是因為網絡接口速率不同造成的，網絡交換機的流量突然爆發或者多對一的流量傳輸。
　　引發網絡交換機的緩衝最常見的問題是多對一的流量突然變化。例如，某個應用程序搭建在多個服務器集羣結點上。如果其中某個結點同時請求來自其他所有結點的網絡交換機的數據，那麼所有答覆應該在同一時間到達網絡交換機。這種情況發生時，所有網絡交換機的流量洪水會湧向請求者的網絡交換機的端口。如果網絡交換機沒有足夠的出口緩衝區，那麼網絡交換機可能會拋棄一些流量，或者網絡交換機增加應用程序延遲。足夠的網絡交換機的緩衝區可以防止因為低級別協議造成的丟包或網絡延遲。
　　最現代化的數據中心交換平台通過網絡交換機的共享交換緩存的方式來解決這個問題。網絡交換機擁有一個緩衝池空間分配給特定端口。網絡交換機共享交換緩存在不同供應商和平台之間差異很大。
　　一些網絡交換機廠商銷售專為特定環境的網絡交換機。例如，有些網絡交換機具有較大的緩衝處理，適合多對一傳輸場景的Hadoop環境。網絡交換機在能夠分佈流量的環境中，網絡交換機並不需要在交換機級別部署緩衝區。
　　網絡交換機的緩衝區十分重要，但我們究竟需要多少網絡交換機的空間，卻沒有正確答案。巨大的網絡交換機緩衝區意味着網絡不會丟棄任何流量，同時也意味着增加網絡交換機延遲——在被網絡交換機存儲的數據在被轉發前需要等待。某些網絡管理員更喜歡較小的網絡交換機的緩衝區，讓應用程序或協議處理降低一些流量。正確答案是，瞭解應用程序的網絡交換機的流量模式並選擇適合這些需求的網絡交換機。 ^[2] 

如果不是在有關軟件定義網絡（SDN）的對話中，我們很難將軟件和網絡相提並論。但是，數據中心網絡中網絡交換機軟件的作用與SDN沒有太多關係。

長期以來，購買網絡交換機最重要的是規格表中的數據。即使在商業芯片時代，硬件仍然很重要。但隨着企業使用網絡的方式繼續改變，數據中心底層操作系統的特性和功能變得同樣重要。

合適的網絡交換機軟件如何能讓網絡更加靈活、智能和符合成本效益？白盒交換機是否是答案？除了有競爭力的價格和足夠的帶寬，網絡工程師在購買或升級其數據中心網絡時還應該考慮哪些因素？在下一篇文章《交換機軟件在數據中心網絡發揮日益重要的作用》中將探討這些問題。 ^[3]