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交換機適用於什麼類型網路連接

發布時間: 2022-08-16 04:48:22

A. 交換機的分類及作用

廣義角度分
從廣義上來看,交換機分為兩種:廣域網交換機和區域網交換機。廣域網交換機主要應用於電信領域,提供通信用的基礎平台。而區域網交換機則應用於區域網絡,用於連接終端設備,如PC機及網路列印機等。
按傳輸介質和傳輸速度分
從傳輸介質和傳輸速度上可分為乙太網交換機、快速乙太網交換機、千兆乙太網交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環交換機等。
按規模應用分
從規模應用上又可分為企業級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。各廠商劃分的尺度並不是完全一致的,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(插槽數較少),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。
按網路構成方式分
按照現在復雜的網路構成方式,網路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的乙太網交換機基本上是固定埠式交換機,以10/100M埠為主,並且以固定埠或擴展槽方式提供1000Base-T的上聯埠。匯聚層1000Base-T交換機同時存在機箱式和固定埠式兩種設計,可以提供多個1000Base-T埠,一般也可以提供1000Base-X等其他形式的埠。接入層和匯聚層交換機共同構成完整的中小型區域網解決方案。
按架構特點分
根據架構特點,人們還將區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,可支持不同的網路類型,如乙太網、快速乙太網、千兆乙太網、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埠並帶少量擴展槽的交換機,這種交換機在支持固定埠類型網路的基礎上,還可以通過擴展其他網路類型模塊來支持其他類型網路,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路(一般是乙太網),可應用於小型企業或辦公室環境下的區域網,價格最便宜,應用也最廣泛。
按網路模型分
按照OSI的七層網路模型,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,用於網路接入層和匯聚層。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路的核心層,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埠信息進行目標埠判斷。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。
按可管理型分
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路監控、流量分析,但成本也相對較高。大中型網路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。
按可否堆疊分
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埠密度。
通常家用的我們俗稱的「交換機、路由器」其實本質只是一個集線器,即我們所說的HUB,基於廣播模式的,不具備路由功能,不能分隔網段。

B. 交換機有哪些種類

從廣義上來看,交換機分為兩種:廣域網交換機和區域網交換機。廣域網交換機主要應用於電信領域,提供通信基礎平台。而區域網交換機則應用於區域網絡,用於連接終端設備,如PC機及網路列印機等。

1.按照網路構成分類

網路交換機可劃分為接入層交換機、匯聚層交換機和核心層交換機。接入層和匯聚層交換機共同構成完整的中小型區域網解決方案。

2. 傳輸介質和傳輸速度分類

交換機可以分為乙太網交換機、快速乙太網交換機、千兆乙太網交換機、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乙太網、快速乙太網、FDDI、ATM和令牌環網等環境。

3.規模應用分類

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。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。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。

4.架構特點分類

根據架構特點,人們還將區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,擴展性較好,可支持不同的網路類型,但價格較貴。帶擴展槽固定配置式交換機是一種有固定埠並帶少量擴展槽的交換機,這種交換機在支持固定埠類型網路的基礎上,還可以通過擴展其他網路類型模塊來支持其他類型網路,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路(一般是乙太網),可應用於小型企業或辦公室環境下的區域網,價格便宜,應用也最廣泛。

5.按照七層網路模型分類

按照OSI的七層網路模型,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,用於網路接入層和匯聚層。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路的核心層,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埠信息進行目標埠判斷。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。

6.按照交換機是否可管理

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路監控、流量分析,但成本也相對較高。有大中型網路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。

7. 廣泛的普通分類方法

按照最廣泛的普通分類方法,區域網交換機可以分為桌面型交換機、工作組型交換機和校園網交換機三類。桌面型交換機使用最廣泛,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、多媒體製作中心、網站管理中心等部門。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埠數量,但卻支持較多的MAC地址,並具有良好的擴充能力,埠的傳輸速度基本上為100M。校園網交換機的應用相對較少,僅應用於大型網路,且一般作為網路的骨幹交換機,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區域網(VLAN)等多種功能。

8.根據交換技術分類

根據交換技術的不同,有人又把交換機分為埠交換機、幀交換機和信元交換機三種。埠交換機轉發延遲很小,操作接近單區域網性能,遠遠超過了普通橋接互聯網之間的轉發性能。幀交換是目前應用最廣泛的區域網交換技術,它通過對傳統傳輸媒介進行微分段,提供並行傳送的機制,以減小沖突域、獲得高的帶寬。

9.從應用角度劃分

從應用的角度看,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」。

C. 集線器、交換機有哪些連接方式說明應使用雙絞線的連接(直通、交叉)類型

集線器:比較老的網路設備,屬於共享式網路設備,現在基本上淘汰了,集線器一般是級聯方式,就是俗話說的 串聯。
交換機:如今的主流的局域(LAN)網路設備,由交換機組成的網路成為交換式網路,比集線器所組成的共享式網路要先進,高效。交換機的連接方式有兩種:級聯,堆疊。堆疊的連接方式是使用專用的線纜,將交換機連接起來,堆疊連接的交換機對管理人員來說相當於一個整體的交換機,方便管理。

集線器和集線器的連接使用直通線即可,集線器和PC使用交叉線。

交換機和交換機之間級聯使用交叉線(現在的交換機都比較智能,直通的也行,可以自動翻轉),PC連接交換機使用直通線。

補充:
記憶連接線可以這么記:同種設備使用交叉線,異種設備使用直通線。
在網路中,PC相當於路由器。所以如果PC直接連接路由器理論上使用交叉線。

D. 二層交換機、三層交換機、多層交換機、路由器的原理與應用有何不同分別適用於哪些種類網路建設需求

二層交換機就是傻瓜交換機 接上就能用
三層交換機是帶有路由器功能可以劃分vlan
多層交換機就是應用層交換機,可以網路管理
路由器與交換機的主要區別體現在以下幾個方面:
(1)工作層次不同
最初的的交換機是工作在OSI/RM開放體系結構的數據鏈路層,也就是第二層,而路由器一開始就設計工作在OSI模型的網路層。由於交換機工作在OSI的第二層(數據鏈路層),所以它的工作原理比較簡單,而路由器工作在OSI的第三層(網路層),可以得到更多的協議信息,路由器可以做出更加智能的轉發決策。
(2)數據轉發所依據的對象不同
交換機是利用物理地址或者說MAC地址來確定轉發數據的目的地址。而路由器則是利用不同網路的ID號(即IP地址)來確定數據轉發的地址。IP地址是在軟體中實現的,描述的是設備所在的網路,有時這些第三層的地址也稱為協議地址或者網路地址。MAC地址通常是硬體自帶的,由網卡生產商來分配的,而且已經固化到了網卡中去,一般來說是不可更改的。而IP地址則通常由網路管理員或系統自動分配。
(3)傳統的交換機只能分割沖突域,不能分割廣播域;而路由器可以分割廣播域
由交換機連接的網段仍屬於同一個廣播域,廣播數據包會在交換機連接的所有網段上傳播,在某些情況下會導致通信擁擠和安全漏洞。連接到路由器上的網段會被分配成不同的廣播域,廣播數據不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能,也可以分割廣播域,但是各子廣播域之間是不能通信交流的,它們之間的交流仍然需要路由器。
(4)路由器提供了防火牆的服務
路由器僅僅轉發特定地址的數據包,不傳送不支持路由協議的數據包傳送和未知目標網路數據包的傳送,從而可以防止廣播風暴。
交換機一般用於LAN-WAN的連接,交換機歸於網橋,是數據鏈路層的設備,有些交換機也可實現第三層的交換。 路由器用於WAN-WAN之間的連接,可以解決異性網路之間轉發分組,作用於網路層。他們只是從一條線路上接受輸入分組,然後向另一條線路轉發。這兩條線路可能分屬於不同的網路,並採用不同協議。相比較而言,路由器的功能較交換機要強大,但速度相對也慢,價格昂貴,第三層交換機既有交換機線速轉發報文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以廣泛應用
1》什麼是路由器
路由器是一種連接多個網路或網段的網路設備,它能將不同網路或網段之間的數據信息進行「翻譯」,以使它們能夠相互「讀」懂對方的數據,從而構成一個更大的網路。

路由器有兩大典型功能,即數據通道功能和控制功能。數據通道功能包括轉發決定、背板轉發以及輸出鏈路調度等,一般由特定的硬體來完成;控制功能一般用軟體來實現,包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統配置、系統管理等。
多少年來,路由器的發展有起有伏。90年代中期,傳統路由器成為制約網際網路發展的瓶頸。ATM交換機取而代之,成為IP骨幹網的核心,路由器變成了配角。進入90年代末期,Internet規模進一步擴大,流量每半年翻一番,ATM網又成為瓶頸,路由器東山再起,Gbps路由交換機在1997年面世後,人們又開始以Gbps路由交換機取代ATM交換機,架構以路由器為核心的骨幹網。
2》路由器的原理與作用
路由器是一種典型的網路層設備。它是兩個區域網之間接幀傳輸數據,在OSI/RM之中被稱之為中介系統,完成網路層中繼或第三層中繼的任務。路由器負責在兩個區域網的網路層間接幀傳輸數據,轉發幀時需要改變幀中的地址。

一、原理與作用
路由器(Router)是用於連接多個邏輯上分開的網路,所謂邏輯網路是代表一個單獨的網路或者一個子網。當數據從一個子網傳輸到另一個子網時,可通過路由器來完成。因此,路由器具有判斷網路地址和選擇路徑的功能,它能在多網路互聯環境中,建立靈活的連接,可用完全不同的數據分組和介質訪問方法連接各種子網,路由器只接受源 站或其他路由器的信息,屬網路層的一種互聯設備。它不關心各子網使用的硬體設備,但要求運行與網路層協議相一致的軟體。路由器分本地路由器和遠程路由器,本地路由器是用來連接網路傳輸介質的,如光纖、同軸電纜、雙絞線;遠程路由器是用來連接遠程傳輸介質,並要求相應的設備,如電話線要配數據機,無線要通過無線接收機、發射機。
一般說來,異種網路互聯與多個子網互聯都應採用路由器來完成。
路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑,並將該數據有效地傳送到目的站點。由此可見,選擇最佳路徑的策略即路由演算法是路由器的關鍵所在。為了完成這項工作,在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據——路徑表(Routing Table),供路由選擇;時使用。路徑表中保存著子網的標志信息、網上路由器的個數和下一個路由器的名字等內容。路徑表可以是由系統管理員固定設置好的,也可以由系統動態修改,可以由路由器自動調整,也可以由主機控制。
1.靜態路徑表 由系統管理員事先設置好固定的路徑表稱之為靜態(static)路徑表,一般是在系統安裝時就根據網路的配置情況預先設定的,它不會隨未來網路結構的改變而改變。
2.動態路徑表 動態(Dynamic)路徑表是路由器根據網路系統的運行情況而自動調整的路徑表。路由器根據路由選擇協議(Routing Protocol)提供的功能,自動學習和記憶網路運行情況,在需要時自動計算數據傳輸的最佳路徑。
二、路由器的優缺點
1.優點
適用於大規模的網路;
復雜的網路拓撲結構,負載共享和最優路徑;
能更好地處理多媒體;
安全性高;
隔離不需要的通信量;
節省區域網的頻寬;
減少主機負擔。

2.缺點
它不支持非路由協議;
安裝復雜;
價格高。

三、路由器的功能
(1)在網路間截獲發送到遠地網段的報文,起轉發的作用。
(2)選擇最合理的路由,引導通信。為了實現這一功能,路由器要按照某種路由通信協議,查找路由表,路由表中列出整個互聯網路中包含的各個節點,以及節點間的路徑情況和與它們相聯系的傳輸費用。如果到特定的節點有一條以上路徑,則基於預先確定的准則選擇最優(最經濟)的路徑。由於各種網路段和其相互連接情況可能發生變化,因此路由情況的信息需要及時更新,這是由所使用的路由信息協議規定的定時更新或者按變化情況更新來完成。網路中的每個路由器按照這一規則動態地更新它所保持的路由表,以便保持有效的路由信息。
(3)路由器在轉發報文的過程中,為了便於在網路間傳送報文,按照預定的規則把大的數據包分解成適當大小的數據包,到達目的地後再把分解的數據包包裝成原有形式。
(4)多協議的路由器可以連接使用不同通信協議的網路段,作為不同通信協議網路段通信連接的平台。
(5)路由器的主要任務是把通信引導到目的地網路,然後到達特定的節點站地址。後一個功能是通過網路地址分解完成的。例如,把網路地址部分的分配指定成網路、子網和區域的一組節點,其餘的用來指明子網中的特別站。分層定址允許路由器對有很多個節點站的網路存儲定址信息。
在廣域網范圍內的路由器按其轉發報文的性能可以分為兩種類型,即中間節點路由器和邊界路由器。盡管在不斷改進的各種路由協議中,對這兩類路由器所使用的名稱可能有很大的差別,但所發揮的作用卻是一樣的。
中間節點路由器在網路中傳輸時,提供報文的存儲和轉發。同時根據當前的路由表所保持的路由信息情況,選擇最好的路徑傳送報文。由多個互連的LAN組成的公司或企業網路一側和外界廣域網相連接的路由器,就是這個企業網路的邊界路由器。它從外部廣域網收集向本企業網路定址的信息,轉發到企業網路中有關的網路段;另一方面集中企業網路中各個LAN段向外部廣域網發送的報文,對相關的報文確定最好的傳輸路徑。
我們通過一個例子來說明路由器工作原理。
例:工作站A需要向工作站B傳送信息(並假定工作站B的IP地址為120.0.5),它們之間需要通過多個路由器的接力傳遞。

E. 交換機有幾種分類,有何區別分別用於哪些情況

交換機的分類標准多種多樣,常見的有以下幾種:

(一)根據網路覆蓋范圍分
區域網交換機和廣域網交換機。

(二)根據傳輸介質和傳輸速度劃分
乙太網交換機、快速乙太網交換機、千兆乙太網交換機、10千兆乙太網交換機、ATM交換機、FDDI交換機和令牌環交換機。

(三)根據交換機應用網路層次劃分
企業級交換機、校園網交換機、部門級交換機和工作組交換機、桌機型交換機。

(四)根據交換機埠結構劃分
固定埠交換機和模塊化交換機。

(五)根據工作協議層劃分
第二層交換機、第三層交換機和第四層交換機。

(六)根據是否支持網管功能劃分
網管型交換機和非網管理型交換機。
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由於交換機所具有許多優越性,所以它的應用和發展速度遠遠高於集線器,出現了各種類型的交換機,主要是為了滿足各種不同應用環境需求。本篇就要為大家介紹當前交換機的一些主流分類。

一、從網路覆蓋范圍劃分

1。 廣域網交換機

廣域網交換機主要是應用於電信城域網互聯、互聯網接入等領域的廣域網中,提供通信用的基礎平台,

2、區域網交換機

這種交換機就是我們常見的交換機了,也是我們學習的重點。區域網交換機應用於區域網絡,用於連接終端設備,如伺服器、工作站、集線器、路由器、網路列印機等網路設備,提供高速獨立通信通道。

其實在區域網交換機中又可以劃分為多種不同類型的交換機。下面繼續介紹區域網交換機的主要分類標准、

二、 根據傳輸介質和傳輸速度劃分

根據交換機使用的網路傳輸介質及傳輸速度的不同我們一般可以將區域網交換機分為乙太網交換機、快速乙太網交換機、千兆(G位)乙太網交換機、10千兆(10G位)乙太網交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環交換機等。

1、乙太網交換機

首先要說明的一點是,這里所指的「乙太網交換機」是指帶寬在100Mbps以下的乙太網所用交換機,其實下面我們還會要講到一種「快速乙太網交換機」、「千兆乙太網交換機」和「10千兆乙太網交換機」其實也是乙太網交換機,只不過它們所採用的協議標准、或者傳輸介質不一樣,當然其介面形式也可能不一樣。

乙太網交換機是最普遍和便宜的,它的檔次比較齊全,應用領域也非常廣泛,在大大小小的區域網都可以見到它們的蹤影。乙太網包括三種網路介面:RJ-45、BNC和AUI,所用的傳輸介質分別為:雙絞線、細同軸電纜和粗同軸電纜。不要以為一講乙太網就都是RJ-45介面的,只不過雙絞線類型的RJ-45介面在網路設備中非常普遍而已。當然現在的交換機通常不可能全是BNC或AUI介面的,因為目前採用同軸電纜作為傳輸介質的網路現在已經很少見了,而一般是在RJ-45介面的基礎上為了兼顧同軸電纜介質的網路連接,配上BNC或AUI介面。如圖1所示的是一款帶有RJ-45和AUI介面的乙太網交換機產品示意圖。

F. 交換機的連接方式有幾種它們的特點是什麼

級聯和堆疊 級聯的優點是可以延長網路的距離,理論上可以通過雙絞線和多級的級聯方式無限遠的延長網路距離,級聯後,在網路管理過程中仍然是多個不同的網路設備。另外級聯基本上不受設備的限制,不同廠家的設備可以任意級聯。級聯的缺點就是多個設備的級聯會產生級聯瓶頸。例如,兩個百兆交換機通過一根雙絞線級聯,這時它們的級聯帶寬是百兆,這樣不同交換機之間的計算機要通訊,都只能通過這百兆帶寬。 堆疊的優點是不會產生性能瓶頸,因為通過堆疊,可以增加交換機的背板帶寬,不會產生性能瓶頸。通過堆疊可以在網路中提供高密度的集中網路埠,根據設備的不同,一般情況下最大可以支持8層堆疊,這樣就可以在某一位置提供上百個埠。堆疊後的設備在網路管理過程中就變成了一個網路設備,只要賦於一個IP地址,方便管理,也節約管理成本。堆疊的缺點主要是受設備限制,並不是所有的交換機都支持堆疊字,不同廠家,不同型號,進行堆疊需要特定的設備的支持。受距離限制,因為受到堆疊線纜長度的限制,堆疊的交換機之間的距離要求很近。還有就是不同廠家的設備有時不能很好的兼容,因此廠家的設備想要進行堆疊非常困難。不知道能否幫助您?

G. 第三層交換機與傳統路由器各有什麼優勢,各自用於什麼網路環境

在許多網路設備同時具備多種傳統網路設備功能一樣,就如現在有許多寬頻路由器不僅具有路由功能,還提供了交換機埠、硬體防火牆功能,但不能與交換機或者防火牆等同起來一樣。

三層交換機的路由功能通常比較簡單,因為它所面對的主要是簡單的區域網連接,用在區域網中的主要用途還是提供快速數據交換功能,滿足區域網數據交換頻繁的應用特點。 而路由器則不同,設計初哀就是為了滿足不同類型的網路連接,雖然也適用於區域網之間的連接,但路由功能更多的體現在不同類型網路之間的互聯上。

(7)交換機適用於什麼類型網路連接擴展閱讀:

第三層交換機使用注意事項:

不同品牌的交換機所採用的交換機技術也不同,主要可分為集中式和分布式兩類。傳統匯流排式交換結構模塊是集中式,現代交換矩陣模塊是分布式。

由於企業內聯網中運行的音頻、視頻及數據信息量越來越大,使之對交換機處理能力的要求也越來越高,為了實現在高埠密度條件下的高速無阻塞交換,採用分布式第三層交換機是明智的選擇。因為匯流排式交換機模塊在乙太網環境下,仍然避免不了沖突,而矩陣式恰恰避免了埠交換時的沖突現象。

H. 交換機怎麼使用交換機原理交換機怎麼連接

什麼是交換機?交換 switching 是按照通信兩端傳輸信息的需要,用人工或設備自動完成的方法,把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術統稱。廣義的交換機switch就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。

交換和交換機最早起源於電話通訊系統(PSTN),我們現在還能在老電影中看到這樣的場面:首長(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,戴著耳麥的話務小姐接到連接要求後,把線頭插在相應的出口,為兩個用戶端建立起連接,直到通話結束。這個過程就是通過人工方式建立起來的交換。當然現在我們早已普及了程式控制交換機,交換的過程都是自動完成。

計算機網路系統中,交換概念的提出是對於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備,HUB本身不能識別目的地址,當同一區域網內的A主機給B主機傳輸數據時,數據包在以HUB為架構的網路上是以廣播方式傳輸的,由每一台終端通過驗證數據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,同一時刻網路上只能傳輸一組數據幀的通訊,如果發生碰撞還得重試。這種方式就是共享網路帶寬。

交換機擁有一條很高帶寬的背部匯流排和內部交換矩陣。交換機的所有的埠都掛接在這條背部匯流排上,控制電路收到數據包以後,處理埠會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC(網卡的硬體地址)的NIC(網卡)掛接在哪個埠上,通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的埠,目的MAC若不存在才廣播到所有的埠,接收埠回應後交換機會「學習」新的地址,並把它添加入內部地址表中。

使用交換機也可以把網路「分段」,通過對照地址表,交換機只允許必要的網路流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發,可以有效的隔離廣播風暴,減少誤包和錯包的出現,避免共享沖突。

交換機在同一時刻可進行多個埠對之間的數據傳輸。每一埠都可視為獨立的網段,連接在其上的網路設備獨自享有全部的帶寬,無須同其他設備競爭使用。當節點A向節點D發送數據時,節點B可同時向節點C發送數據,而且這兩個傳輸都享有網路的全部帶寬,都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的乙太網交換機,那麼該交換機這時的總流通量就等於2×10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB時,一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps。

總之,交換機是一種基於MAC地址識別,能完成封裝轉發數據包功能的網路設備。交換機可以「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。

作為區域網的主要連接設備,乙太網交換機成為應用普及最快的網路設備之一。隨著交換技術的不斷發展,乙太網交換機的價格急劇下降,交換到桌面已是大勢所趨。

如果你的乙太網絡上擁有大量的用戶、繁忙的應用程序和各式各樣的伺服器,而且你還未對網路結構做出任何調整,那麼整個網路的性能可能會非常低。解決方法之一是在乙太網上添加一個10/100Mbps的交換機,它不僅可以處理10Mbps的常規乙太網數據流,而且還可以支持100Mbps的快速乙太網連接。

如果網路的利用率超過了40%,並且碰撞率大於10%,交換機可以幫你解決一點問題。帶有100Mbps快速乙太網和10Mbps乙太網埠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。
不僅不同網路環境下交換機的作用各不相同,在同一網路環境下添加新的交換機和增加現有交換機的交換埠對網路的影響也不盡相同。充分了解和掌握網路的流量模式是能否發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路中的數據流量,所以如果網路中的某台交換機由於安裝位置設置不當,幾乎需要轉發接收到的所有數據包的話,交換機就無法發揮其優化網路性能的作用,反而降低了數據的傳輸速度,增加了網路延遲。

除安裝位置之外,如果在那些負載較小,信息量較低的網路中也盲目添加交換機的話,同樣也可能起到負面影響。受數據包的處理時間、交換機的緩沖區大小以及需要重新生成新數據包等因素的影響,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有優勢,尤其當用戶的網路並不擁擠,尚有很大的可利用空間時,使用HUB更能夠充分利用網路的現有資源。

交換機的三種交換方式
1.直通式(Cut Through)
直通方式的乙太網交換機可以理解為在各埠間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機。它在輸入埠檢測到一個數據包時,檢查該包的包頭,獲取包的目的地址,啟動內部的動態查找表轉換成相應的輸出埠,在輸入與輸出交叉處接通,把數據包直通到相應的埠,實現交換功能。由於不需要存儲,延遲非常小、交換非常快,這是它的優點。它的缺點是,因為數據包內容並沒有被乙太網交換機保存下來,所以無法檢查所傳送的數據包是否有誤,不能提供錯誤檢測能力。由於沒有緩存,不能將具有不同速率的輸入/輸出埠直接接通,而且容易丟包。

2.存儲轉發(Store & Forward)
存儲轉發方式是計算機網路領域應用最為廣泛的方式。它把輸入埠的數據包先存儲起來,然後進行CRC(循環冗餘碼校驗)檢查,在對錯誤包處理後才取出數據包的目的地址,通過查找表轉換成輸出埠送出包。正因如此,存儲轉發方式在數據處理時延時大,這是它的不足,但是它可以對進入交換機的數據包進行錯誤檢測,有效地改善網路性能。尤其重要的是它可以支持不同速度的埠間的轉換,保持高速埠與低速埠間的協同工作。

3.碎片隔離(Fragment Free)
這是介於前兩者之間的一種解決方案。它檢查數據包的長度是否夠64個位元組,如果小於64位元組,說明是假包,則丟棄該包;如果大於64位元組,則發送該包。這種方式也不提供數據校驗。它的數據處理速度比存儲轉發方式快,但比直通式慢。

從廣義上來看,交換機分為兩種:廣域網交換機和區域網交換機。廣域網交換機主要應用於電信領域,提供通信用的基礎平台。而區域網交換機則應用於區域網絡,用於連接終端設備,如PC機及網路列印機等。從傳輸介質和傳輸速度上可分為乙太網交換機、快速乙太網交換機、千兆乙太網交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環交換機等。從規模應用上又可分為企業級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。各廠商劃分的尺度並不是完全一致的,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(插槽數較少),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。

交換機的主要功能包括物理編址、網路拓撲結構、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(虛擬區域網)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路之外,還可以在不同類型的網路(如乙太網和快速乙太網)之間起到互連作用。如今許多交換機都能夠提供支持快速乙太網或FDDI等的高速連接埠,用於連接網路中的其它交換機或者為帶寬佔用量大的關鍵伺服器提供附加帶寬。

一般來說,交換機的每個埠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路計算機直接連接到交換機的埠上。這樣,網路的關鍵伺服器和重要用戶就擁有更快的接入速度,支持更大的信息流量。