交换机基础知识总结之技术篇

交换技术总结

1. 端口交换技术

端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：

模块交换：将整个模块进行网段迁移。

端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。

端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行容错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。

2. 帧交换技术

帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：

直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。

存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。

前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。

3. 信元交换技术

ATM技术采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。但随着万兆以太网的出现，曾经代表网络和通讯技术发展的未来方向的ATM技术，开始逐渐失去存在的意义。

关于交换机的几个问答

交换机做什么？

答： 交换机做三件事： 转发数据包， 洪泛数据包， 发现新MAC地址。

MAC表是做什么的？它是怎么生成、使用的？

答：1) MAC表像电话本 (yellow page), 电话本记录 (名字、电话号码)，MAC表记录 (MAC、接口)。

2) 交换机收到一个数据包时，用其MAC目的地址搜索MAC表。找到就转发数据包，找不到就洪泛。

3) 收到数据包时，交换机用它的MAC源地址来查询MAC表, 若没找到，就是发现了一个新地址，把这个地址及输入接口加入MAC表。这样MAC表随着新数据流而逐渐增长，所生成的条目 (MAC, Interface) 可被用来转发数据包。　

为什么交换机要洪泛？

答：网络常用洪泛来找东西，局网的特点就是广播、洪泛，而交换机是个局网设备，洪泛方便、高效率。交换机用MAC表来转发数据包，若表里没有目的MAC，就不能转发，而用洪泛。在不知道交换路径的情况下，洪泛能把数据包很快的送到目的地。同时，洪泛的副作用也有不同的手段来节制。

同一个MAC会不会从不同的接口输入？交换机怎么处理？

答： 会的。但MAC表只保留一个MAC。例，MAC1第一次从F0/1输入，MAC表增添一个新条目 (MAC1, F0/1)。稍后，MAC1从另一个接口F0/5输入，这次MAC表没有增添新条目，而是把(MAC1, F0/1)更新 为(MAC1, F0/5).

什么情况会使得同一个MAC从不同的接口输入？

答：环路。例，S1, S2, S3连成一个三角形，H1连接到S1， H2连接到S2，在然后三个交换机上造成洪泛。 例， H1 ping H2, MAC表是空的，S2会发现 ping从两个不同的输入接口进来。

交换机MAC表的条目有无时效？

答：有的, 大约5分钟。MAC表只保存较为活跃的MAC. 若交换机在几分钟内没收到一个节点所发出的数据包，交换机就会把这个节点的MAC从MAC表清除。.