三层交换技术原理解析及产品选型

1、三层交换技术原理解析及产品选型简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术三层转发技术。它解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。什么是三层交换三层交换（也称多层交换技术，或IP交换技术）是相对于传统交换概念而提出的。众所周知，传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层一一数据链路层进行操作的，而三层交换技术是在网络模型中的第三层实现了数据包的高速转发。简单地说，三层交换技术就是：二层交换技术三层转发技术。三层交换技术的出现，解决了局域网中网段划分之后，网段中子网必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统路由器低速、复杂

2、所造成的网络瓶颈问题。三层交换原理一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。其原理是：假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出ARP（地址解析）封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一

3、个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。三层交换机种类三层交换机可以根据其处理数据的不同而分为纯硬件和纯软件

4、两大类。（1）纯硬件的三层技术相对来说技术复杂，成本高，但是速度快，性能好，带负载能力强。其原理是，采用ASIC芯片，采用硬件的方式进行路由表的查找和刷新。当数据由端口接口芯片接收进来以后，首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发，否则将数据送至三层引擎。在三层引擎中，ASIC芯片查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机，得到该主机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。（2）基于软件的三层交换机技术较简单，但速度较慢，不适合作为主干。其原理是，采用CPU用软件的方式查找路由表。当数据由端口接口芯片接

5、收进来以后，首先在二层交换芯片中查找相应的目的MAC地址，如果查到，就进行二层转发否则将数据送至CPU。CPU查找相应的路由表信息，与数据的目的IP地址相比对，然后发送ARP数据包到目的主机得到该主机的MAC地址，将MAC地址发到二层芯片，由二层芯片转发该数据包。因为低价CPU处理速度较慢，因此这种三层交换机处理速度较慢。市场产品选型近年来宽带IP网络建设成为热点，下面以适合定位于接入层或中小规模汇聚层的第三层交换机产品为例，介绍一些三层交换机的具体技术。在市场上的主流接入第三层交换机，主要有Cisco的Catalyst2948GL3、Extreme的Summit24和AlliedTelesy

6、n的Rapier24等，这几款三层交换机产品各具特色，涵盖了三层交换机大部分应用特性。当然在选择第三层交换机时，用户可根据自己的需要，判断并选择上述产品或其他厂家的产品，如北电网络的Passport/Acceler系列、原Cabletron的SSR系列（在Cabletron分四后，大部分SSR三层交换机已并入Riverstone公司）、Avaya的CajunM系列、3Com的Superstack34005系列等。此外，国产网络厂商神州数码网络、TCL网络、上海广电应确信、紫光网联、首信等都已推出了三层交换机产品。下面就其中三款产品进行介绍，使您能够较全面地了解三层交换机，并针对自己的情况选择合

7、适的机型。总之，三层交换机从概念的提出到今天的普及应用，虽然只历经了几年的时间，但其扩展的功能也不断结合实际应用得到丰富。随着ASIC硬件芯片技术的发展和实际应用的推广，三层交换的技术与产品也会得到进一步发展。华为,思科二层三层四层交换机原理及识别二层交换技术是发展比较成熟，二层交换机属数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下：（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；（2）再去读取包头中的目的MAC地址，

8、并在地址表中查找相应的端口；（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上；（4）如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了。不断的循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换，这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交换机有N个端口，每个端口的带宽是M,交换机总线带宽超过NXM,那么这交换机就可以实现线速交换

9、；（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表，地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFERRAM,为MAC表项数值），地址表大小影响交换机的接入容量；（3）还有一个就是二层交换机一般都含有专门用于处理数据包转发的ASIC（ApplicationspecificIntegratedCircuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能。以上三点也是评判二三层交换机性能优劣的主要技术参数，这一点请大家在考虑设备选型时注意比较。二）路由技术路由器工作在OSI模型的第三层-网络层*作，其工作模式与二层交换相似，但路由器工作在第三层，这个区别决定了路由

10、和交换在传递包时使用不同的控制信息，实现功能的方式就不同。工作原理是在路由器的内部也有一个表，这个表所标示的是如果要去某一个地方，下一步应该向那里走，如果能从路由表中找到数据包下一步往那里走，把链路层信息加上转发出去；如果不能知道下一步走向那里，则将此包丢弃，然后返回一个信息交给源地址。路由技术实质上来说不过两种功能：决定最优路由和转发数据包。路由表中写入各种信息，由路由算法计算出到达目的地址的最佳路径，然后由相对简单直接的转发机制发送数据包。接受数据的下一台路由器依照相同的工作方式继续转发，依次类推，直到数据包到达目的路由器。而路由表的维护，也有两种不同的方式。一种是路由信息的更新，将部分或

11、者全部的路由信息公布出去，路由器通过互相学习路由信息，就掌握了全网的拓扑结构，这一类的路由协议称为距离矢量路由协议；另一种是路由器将自己的链路状态信息进行广播，通过互相学习掌握全网的路由信息，进而计算出最佳的转发路径，这类路由协议称为链路状态路由协议。由于路由器需要做大量的路径计算工作，一般处理器的工作能力直接决定其性能的优劣。当然这一判断还是对中低端路由器而言，因为高端路由器往往采用分布式处理系统体系设计。三）三层交换技术近年来的对三层技术的宣传，耳朵都能起茧子，到处都在喊三层技术，有人说这是个非常新的技术，也有人说，三层交换嘛，不就是路由器和二层交换机的堆叠，也没有什么新的玩意，事实果真如

12、此吗？下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程。组网比较简单使用IP的设备A三层交换机使用ip的设备B比如A要给B发送数据，已知目的IP,那么A就用子网掩码取得网络地址,判断目的IP是否与自己在同一网段。如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址，A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址，A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块，查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口。如果目的IP地址显示不是同一网段的，那么A要实现和B的通讯，在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个缺省网关，这个缺省网关一般在*作系统中已经设好，对应第三

13、层路由模块，所以可见对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址；然后就由三层模块接收到此数据包，查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头,其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目的MAC地址。通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系，并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据，就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发。以上就是三层交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点：由硬件结合实现数据的高速转发。这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线

14、上，突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s。算上背板带宽，这些是三层交换机性能的两个重要参数。简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发，除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是又二层模块高速转发，路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件。结论二层交换机用于小型的局域网络。这个就不用多言了，在小型局域网中，广播包影响不大，二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低谦价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。路由器的优点在于接口类型丰富，支持的三层功能强大，路由能力强大，适合用于大型的网络间的路由，它的优势在于选择最佳路由，负荷分担，链路备份及和

15、其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能。三层交换机的最重要的功能是加快大型局域网络内部的数据的快速转发，加入路由功能也是为这个目的服务的。如果把大型网络按照部门，地域等等因素划分成一个个小局域网，这将导致大量的网际互访，单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢，将限制网络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选。一般来说，在内网数据流量大，要求快速转发响应的网络中，如全部由三层交换机来做这个工作，会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响，将网间的路由交由路由器去完成，充分发挥不同设备的优点，不失为一种好的组网策

16、略，当然，前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次，让三层交换机也兼为网际互连。第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅依据MAC地址（第二层网桥）或源/目标IP地址（第三层路由），而且依据TCP/UDP（第四层）应用端口号。第四层交换功能就象是虚IP,指向物理服务器。它传输的业务服从的协议多种多样，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议。这些业务在物理服务器基础上，需要复杂的载量平衡算法。在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定，在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共同决定。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚

17、IP地址（VIP）,每组服务器支持某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCPSYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。华为交换机302620125012看第2位是04的说明它是2层交换机3550看第2位是59的说明它是3层交换机LI（LitesoftwareImage）表示设备为弱特性版本。SI（Standar

18、dsoftwareImage）表示设备为标准版本，包含基础特性。EI（EnhancedsoftwareImage）表示设备为增强版本，包含某些高级特性。HI(HypersoftwareImage)表示设备为高级版本，包含某些更高级特性Z,表示没有上行接口；(新产品不允许此位)G,表示上行GBIC接口；P,表示上行SFP接口；T,表示上行RJ45接口；表示上行VDSL接口；W,表示上行可配置WAN接口；C,表示上行接口可选配；M,表示上行接口为多模光口；S,表示上行接口为单模光口；F，表示下行接口为模板板，可插光接口板或电接口板。主要为兼容3526F,3526EF,3552F等老产品的命名。当同

19、时存在时,表示上行接口为多种接口类型复合注：Combo端口不在命名中显示。思科交换机Cisco的交换机产品以Catalyst为商标，包含1900、2800、2900、3500、4000、5000、5500、6000、8500等十多个系列。总的来说,这些交换机可以分为两类：一类是固定配置交换机，包括3500及以下的大部分型号，比如1924是24口10M以太交换机，带两个100M上行端口。除了有限的软件升级之外，这些交换机不能扩展；另一类是模块化交换机,主要指4000及以上的机型,网络设计者可以根据网络需求,选择不同数目和型号的接口板、电源模块及相应的软件。选择设备时，许多人对长长的产品型号十分头

20、疼。其实，Cisco对产品的命名有一定之规。就Catalyst交换机来说,产品命名的格式如下：CatalystNNXX-C-M-A/-EN其中，NN是交换机的系列号，XX对于固定配置的交换机来说是端口数，对于模块化交换机来说是插槽数，有-C标志表明带光纤接口，-M表示模块化，-A和-EN分别是指交换机软件是标准板或企业版。二、产品介绍目前，网络集成项目中常见的Cisco交换机有以下几个系列，1900/2900系列、3500系列、6500系列。他们分别使用在网络的低端、中端和高端。下面分别介绍一下这几个系列的产品：1、低端产品先说一下低端的产品，1900和2900是低端产品的典型。其实在低端交换

21、机市场上，Cisco并不占特别的优势，因为3Com、Dlink等公司的产品具有更好的性能价格比。1900交换机适用于网络末端的桌面计算机接入，是一款典型的低端产品。它提供12或24个10M端口及2个100M端口，其中100M端口支持全双工通讯，可提供高达200Mbps的端口带宽。机器的背板带宽是320Mbps。带企业版软件的1900还支持VLAN和ISLTrunking，最多4个VLAN，但一般情况下，低端的产品对这项功能的要求不多。某些型号的1900带100BaseFX光纤接口。如C1912C、C1924C带一个百兆Tx口和一个百兆Fx口，C1924F带两个100BaseFX接口。1900系

22、列的主要型号如下：C1912：12口10BaseTx,2口100BaseTx,1个AUI口C1912C：12口10BaseTx,1口100BaseTx，1个AUI口，1个100BaseFx口C1924：24口10BaseTx，2口100BaseTx，1个AUI口C1924C：24口10BaseTx,1口100BaseTx，1个AUI口，1个100BaseFx口C1924F：24口10BaseTx，1个AUI口，1个100BaseFx口(19XX已经被列为思科淘汰类产品中，将不会出现在新一版本的认证考试中)如果在你的网络中，有些桌面计算机是100M的，那么2900系列可能更加适合。与1900相比

23、，2900最大的特点是速度增加，它的背板速度最高达3.2G，最多24个10/100M自适应端口，所有端口均支持全双工通讯，使桌面接入的速度大大提高。除了端口的速率之外，2900的其他许多性能也比1900系列有了显著的提高。比如，2900的MAC地址表容量是16K，可以划分1024个VLAN，支持ISLTrunking协议等等。2900系列的产品线很长。其中，有些是普通10/100BaseTx交换机，如C2912、C2924等；有些是带光纤接口的，如C2924C带两个100BaseFx口；有些是模块化的，如C2924M带两个扩展槽。扩展槽的插卡可以放置100BaseTx模块、100baseFx模

24、块，甚至可以插ATM模块和千兆以太接口卡(GBIC)。详细情况如下：C2912-XL：12口10/100BaseTx自适应C2912MF-XL：2个扩展槽，12口100BaseFXC2924-XL：24口10/100BaseTX自适应C2924C-XL：22口10/100BaseTX自适应，2口lOOBaseFXC2924M-XL：2个扩展槽，24口10/100BaseTx自适应在2900系列中，有两款产品比较独特，一是C2948G,二是C2948G-L3。2948G的性能价格比还不错，它使用的软件和Catalyst5000/5500一样，有48个10/100Mbps自适应以太网端口和2个千兆

25、以太网端口，24G背板带宽，带可热插拔的冗余电源，有一系列容错特征和网管特性。C2948G-L3在C2948G的基础上增加了三层交换的能力，最大三层数据包吞吐量可达lOMpps。不过，总的来说,2900系列交换机一般用在网络的低端，千兆和路由的能力并不是很重要，所以两款2948在实际项目中使用得不多。2、中端产品再来看中端产品，中端产品中3500系列使用广泛，很有代表性。C3500系列交换机的基本特性包括背板带宽高达lOGbps，转发速率7.5Mpps,它支持250个VLAN，支持IEEE802.1Q和ISLTrunking,支持CGMP网/千兆以太网交换机，可选冗余电源等等。不过C3500的

26、最大特性在于管理和千兆。管理特性方面，C3500实现了Cisco的交换集群技术，可以将16个C3500,C2900,C1900系列的交换机互联，并通过一个IP地址进行管理。利用C3500内的CiscoVisualSwitchManager（CVSM）软件还可以方便地通过浏览器对交换机进行设置和管理。千兆特性方面，C3500全面支持千兆接口卡（GBIC）。目前GBIC有三种1000BaseSx，适用于多模光纤，最长距离550m；1000BaseLX/LH,多模/单模光纤都适用，最长距离10km；1000BaseZX适用于单模光纤，最长距离100km。C3500主要有4种型号：Catalyst35

27、08GXL：8口GBIC插槽Catalyst3512XL：12口10/100M自适应，2口GBIC插槽Catalyst3524XL：24口10/100M自适应，2口GBIC插槽Catalyst3548XL：48口10/100M自适应，2口GBIC插槽3、高端产品最后，介绍一下高端的产品。对于企业数据网来说，C6000系列替代了原有的C5000系列，是最常用的产品。Catalyst6000系列交换机为园区网提供了高性能、多层交换的解决方案，专门为需要千兆扩展、可用性高、多层交换的应用环境设计，主要面向园区骨干连接等场合。Catalyst6000系列是由Catalyst6000和Catalyst6

28、500两种型号的交换机构成，都包含6个或9个插槽型号，分别为6006、6009、6506和6509，其中，尤以6509使用最为广泛。所有型号支持相同的超级引擎、相同的接口模块，保护了用户的投资。这一系列的特性主要包括：端口密度大。支持多达384个10/100BaseTx自适应以太网口，192个lOOBaseFX光纤快速以太网口，以及130个千兆以太网端口(GBIC插槽)。速度快。C6500的交换背板可扩展到256Gbps，多层交换速度可扩展到150Mpps。C6000的交换背板带宽32Gbps，多层交换速率30Mpps。支持多达8个快速/千兆以太网口利用以太网通道技术(FastEtherCha

29、nnel,FEC或GigabitEtherChannel，GEC)连接，在逻辑上实现了16Gbps的端口速率，还可以跨模块进行端口聚合实现。多层交换。C6000系列的多层交换模块可以进行线速的IP，IPX和andIP-multicast路由。容错性能好。C6000系列带有冗余超级引擎，冗余负载均衡电源，冗余风扇，冗余系统时钟，冗余上连，冗余的交换背板(仅对C6500系列)，实现了系统的高可用性。丰富的软件特性。C6000软件支持丰富的协议，包括NetFlow、VTP(VLANTrunkingProtocol)、VQP(VLANQueryProtocol)、ISLTrunking、HSRP(Ho

30、tStandbyRouterProtocol)、PortSecurity、TACACS、CGMP(CiscoGroupManagementProtocol)、IGMP等等。集线器集线器(HUB)是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。HUB是一个共享设备，其实质是一个中继器，而中继器的主要功能是对接收到的信号进行再生放大，以扩大网络的传输距离。正是因为HUB只是一个信号放大和中转的设备，所以它不具备自动寻址能力，即不具备交换作用。所有传到HUB的数据均被广播到之相连的各个端口，容易形成数据堵塞，因此有人称集线器为“傻HUB”。HUB在网络中所处的位置。HUB主要用于

31、共享网络的组建，是解决从服务器直接到桌面的最佳，最经济的方案。在交换式网络中，HUB直接与交换机相连，将交换机端口的数据送到桌面。使用HUB组网灵活，它处于网络的一个星型结点，对结点相连的工作站进行集中管理，不让出问题的工作站影响整个网络的正常运行，并且用户的加入和退出也很自由。HUB的分类。依据总线带宽的不同，HUB分为10M,100M和10/100M自适应三种；若按配置形式的不同可分为独立型HUB,模块化HUB和堆叠式HUB三种；根据管理方式可分为智能型HUB和非智能型HUB两种。目前所使用的HUB基本是以上三种分类的组合，例如我们经常所讲的10/100M自适应智能型可堆叠式HUB等。HU

32、B根据端口数目的不同主要有8口，16口和24口等。HUB在组网中的应用。由于10M非智能型HUB的价格已经接近于款网卡的价格，并且10M的网络对传输介质及布线的要求也不高，所以许多喜欢“DIY”的网友完全可以自己动手，组建自己的家庭局域网或办公局域网。在前些年组建的网络中，10M网络几乎成为网络的标准配置，有相当数量的10MHUB作为分散式布线中为用户提供长距离信息传输的中继，或作为小型办公室的网络核心。但这种应用在今天已不再是主流，尤其是随着100M网络的日益普及，10M网络及其设备将会越来越少。虽然纯100M的HUB给桌面提供了100M的传输速度，但当网络升级到100M后，原来众多的10M

33、设备将无法再使用，所以只有在近期才开始组建的网络，才会无任何顾虑地考虑100M的HUB。很多网络设备生产商正是瞄准了10M与100M之间的转换的这个时机，纷纷推出了既兼容10M的10/100M自适应HUB。10/100M自适应HUB在工作中的端口速度可根据工作站网卡的实际速度进行调整：当工作站网卡的速度为10M时，与之相连的端口的速度也将自动调整为10M；当工作站网卡的速度为100M时，对应端口的速度也将自动调整到100M。10/100M自适应HUB也叫做“双速HUB”。从技术角度来看，双速HUB有内置交换模块与无交换模块两类，前者一般作为小型局域网的主干设备，后者一般处于吕中型网络应用的边缘

34、。在实际应用中，有些用户为减少交换机的负载，提高网络的速度，在选用与交换机相连的HUB时，也选择具有交换模块的双速HUB,因此内置交换模块的双速HUB将是从10M升级到100M时的最佳选择。在选用HUB时，还要注意信号输入口的接口类型，与双绞线连接时需要具有RJ-45接口；如果与细缆相连，需要具有BNC接口；与粗缆相连需要有AUI接口；当局域网长距离连接时，还需要具有与光纤连接的光纤接口。早期的1OMHUB般具有RJ-45,BNC和AUI三种接口。100MHUB和10/100MHUB一般只有RJ-45接口，有些还具有光纤接口。常用的HUB品牌。像网卡一样，目前市面上的HUB基本由美国品牌和台湾

35、品牌占据。其中高档HUB主要由美国品牌占领，如3COM,INTEL等;台湾的D-LINK和ACCTON占有了中低端HUB的主要份额。面是集线器的实例图：交换机交换机工作原理一、概述1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能

36、。交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如

37、理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps/道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。二、三种交换技术1端口交换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、

38、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客错，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，

39、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ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM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

40、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。三、局域网交换机的种类和选择局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：以大网交换机；令牌环交换机；FDDI交换机；ATM交换机；快速以太网交换机等。如果按交换机应用领域来划分，可分为：台式交换机；工作组交换机；主干交换机；企业交换机；分段交换机；端口交换机；网络交换机等。局域

41、网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项：（1）交换端口的数量；（2）交换端口的类型；（3）系统的扩充能力；（4）主干线连接手段；（5）交换机总交换能力；（6）是否需要路由选择能力；（7）是否需要热切换能力；（8）是否需要容错能力；（9）能否与现有设备兼容，顺利衔接；（10）网络管理能力。四、交换机应用中几个值得注意的问题1交换机网络中的瓶颈问题交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMACD介质访问规则。在当前的客户服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的LinkswitchlOOO可以配置一个或两个100Mbps端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户