以太網交換機的工作原理

以太網(wang)交換機(ji)是數據鏈路層(ceng)的(de)機(ji)器，以太網(wang)使用物理(li)地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)(MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(zhi))，48位，6字(zi)節(jie)。其工作原(yuan)理(li)為：當(dang)接(jie)受到(dao)(dao)一(yi)個(ge)廣播幀(zhen)時(shi)，它會(hui)向(xiang)除接(jie)受端(duan)口(kou)(kou)之外(wai)的(de)所有(you)端(duan)口(kou)(kou)轉(zhuan)發。當(dang)接(jie)受到(dao)(dao)一(yi)個(ge)單播幀(zhen)時(shi)，檢查其目(mu)(mu)的(de)地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)并(bing)對應自己的(de)MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)表(biao)，如(ru)果(guo)存在(zai)目(mu)(mu)的(de)地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)，則轉(zhuan)發，如(ru)果(guo)不(bu)存在(zai)則泛洪(hong)(廣播)，廣播后如(ru)果(guo)沒有(you)主機(ji)的(de)MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)與幀(zhen)的(de)目(mu)(mu)的(de)MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)相(xiang)同，則丟棄(qi)，若有(you)主機(ji)相(xiang)同，則會(hui)將主機(ji)的(de)MAC自動添加(jia)到(dao)(dao)其MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(zhi)表(biao)中。

交換(huan)機分(fen)割沖突(tu)域，每(mei)個(ge)端(duan)口獨立(li)成一個(ge)沖突(tu)域。每(mei)個(ge)端(duan)口如果有大量(liang)數(shu)(shu)據發(fa)(fa)送，則端(duan)口會先(xian)將收到的等待發(fa)(fa)送的數(shu)(shu)據存(cun)(cun)儲到寄存(cun)(cun)器中，在輪到發(fa)(fa)送時(shi)再發(fa)(fa)送出去(qu)。

該圖片由注冊用戶"科技數碼行"提供，版權聲明反饋

以太網交換機的特點

1、以(yi)太網交換機的每個端口都直接與主機相連，并且一般(ban)都工(gong)作在全雙工(gong)方式。

2、交換機能同時連通(tong)(tong)(tong)許多對的(de)端(duan)口(kou)，使每一(yi)對相互通(tong)(tong)(tong)信的(de)主機都(dou)能像獨(du)占通(tong)(tong)(tong)信媒體那樣，進(jin)行(xing)無沖突(tu)地傳輸(shu)數據(ju)。

3、用戶獨占(zhan)傳輸媒(mei)體的帶寬，若一個接口到(dao)主機(ji)的帶寬是10Mbit每秒，那么有10個接口的交換機(ji)的總容(rong)量(liang)是100Mbit每秒。這(zhe)是交換機(ji)的最大優點。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借助VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)可(ke)以(yi)有效(xiao)避免廣(guang)(guang)播數(shu)據的(de)(de)惡(e)意(yi)(yi)攻(gong)擊，造成(cheng)廣(guang)(guang)播數(shu)據惡(e)意(yi)(yi)攻(gong)擊的(de)(de)主要原因(yin)是因(yin)為以(yi)太網(wang)交換機(ji)的(de)(de)沖突域和廣(guang)(guang)播域不一致，在(zai)(zai)這(zhe)樣的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，可(ke)以(yi)利用(yong)VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)也就是局域網(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，通過限制廣(guang)(guang)播域范圍的(de)(de)方(fang)式(shi)解(jie)決這(zhe)一問(wen)(wen)題(ti)。局域網(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)可(ke)以(yi)有效(xiao)分(fen)離通信量，讓帶寬得到更(geng)好的(de)(de)利用(yong)，并且從邏(luo)輯角度出發，將實際(ji)的(de)(de)LAN基礎設(she)施分(fen)割成(cheng)多個子(zi)網(wang)。局域網(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)在(zai)(zai)實際(ji)應(ying)用(yong)不僅(jin)可(ke)以(yi)解(jie)決廣(guang)(guang)播惡(e)意(yi)(yi)攻(gong)擊問(wen)(wen)題(ti)，還有效(xiao)增強(qiang)了網(wang)絡安全(quan)性，不僅(jin)如此，VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)使(shi)用(yong)可(ke)以(yi)有效(xiao)降低(di)的(de)(de)移(yi)動和變(bian)更(geng)成(cheng)本，在(zai)(zai)物理劃(hua)分(fen)子(zi)網(wang)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，快(kuai)速的(de)(de)完成(cheng)用(yong)戶變(bian)更(geng)，所需要的(de)(de)時間較短(duan)。但(dan)是VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)在(zai)(zai)實際(ji)使(shi)用(yong)中也存在(zai)(zai)一定的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)，比如：接口問(wen)(wen)題(ti)，標簽引入問(wen)(wen)題(ti)。

2、信息流優先級

在傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)過程中(zhong)，多媒體數(shu)據(ju)(ju)和普通(tong)數(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)傳(chuan)輸(shu)方式不同，多媒體數(shu)據(ju)(ju)在傳(chuan)輸(shu)過程中(zhong)對(dui)網絡的(de)(de)性(xing)能有(you)(you)著更高的(de)(de)要(yao)求，想要(yao)提高多媒體數(shu)據(ju)(ju)傳(chuan)輸(shu)性(xing)能，可(ke)以通(tong)過信(xin)息流(liu)(liu)優(you)先技(ji)術(shu)實(shi)現傳(chuan)播。信(xin)息流(liu)(liu)分(fen)配優(you)先級(ji)的(de)(de)常用(yong)方法有(you)(you)兩(liang)種(zhong)，分(fen)別(bie)為：第一(yi)種(zhong)，借助交(jiao)換機(ji)完成對(dui)輸(shu)入信(xin)息流(liu)(liu)的(de)(de)確認，然后分(fen)類信(xin)息流(liu)(liu)并(bing)且分(fen)配相應(ying)(ying)的(de)(de)優(you)先級(ji)，一(yi)般的(de)(de)三層以太網交(jiao)換機(ji)都可(ke)以實(shi)現這(zhe)一(yi)方式。另一(yi)種(zhong)，利用(yong)終端給數(shu)據(ju)(ju)幀(zhen)分(fen)配優(you)先級(ji)，并(bing)且將數(shu)據(ju)(ju)幀(zhen)放置在相應(ying)(ying)的(de)(de)優(you)先級(ji)隊列中(zhong)，按照優(you)先級(ji)實(shi)現轉發。第二(er)種(zhong)方式，可(ke)以讓源(yuan)端和目(mu)的(de)(de)端之間通(tong)路(lu)上(shang)所有(you)(you)交(jiao)換機(ji)識(shi)別(bie)優(you)先級(ji)標(biao)志。目(mu)前(qian)有(you)(you)兩(liang)個組(zu)織致力于指定(ding)信(xin)息流(liu)(liu)優(you)先級(ji)標(biao)準，分(fen)別(bie)為IEEE802.IP和IPV4TOS域，前(qian)者更適合(he)在交(jiao)換式以太網環境(jing)中(zhong)，IPV4服務類型域優(you)先級(ji)標(biao)準主要(yao)應(ying)(ying)用(yong)在廣(guang)域網中(zhong)。

3、組播技術

以(yi)太網(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機在(zai)網(wang)絡(luo)應用(yong)中(zhong)(zhong)，尤其是(shi)(shi)多(duo)媒體(ti)應用(yong)中(zhong)(zhong)，經常會涉及(ji)點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通信的(de)(de)(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)(ti)，組(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)是(shi)(shi)實現(xian)點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通信的(de)(de)(de)(de)常用(yong)方(fang)式，傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通信方(fang)式，不僅浪費帶寬(kuan)、也容易(yi)產生(sheng)延遲和擁塞，甚至(zhi)會產生(sheng)一些無(wu)用(yong)的(de)(de)(de)(de)廣(guang)播(bo)報(bao)文，對(dui)系統(tong)性(xing)能帶來負面(mian)影響(xiang)。組(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)中(zhong)(zhong)發(fa)送者(zhe)只需(xu)要(yao)發(fa)送一次報(bao)文，路由(you)器和交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機就會自動(dong)把報(bao)文復(fu)制(zhi)給每一個真正想要(yao)接收報(bao)文的(de)(de)(de)(de)終端。通過這(zhe)種方(fang)式有效解決了點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)傳送問(wen)(wen)題(ti)(ti)，需(xu)要(yao)注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)網(wang)絡(luo)層(ceng)(ceng)組(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)播(bo)的(de)(de)(de)(de)實現(xian)較為(wei)復(fu)雜，需(xu)要(yao)對(dui)第(di)三層(ceng)(ceng)和第(di)二(er)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)播(bo)功能進行詳細(xi)的(de)(de)(de)(de)分析，這(zhe)其中(zhong)(zhong)會應用(yong)到(dao)(dao)網(wang)絡(luo)拓撲技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)和GMRP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)。GMRP技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)是(shi)(shi)實現(xian)組(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)前提，如果(guo)想要(yao)在(zai)被路由(you)器隔斷的(de)(de)(de)(de)幾個交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)域內實現(xian)組(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)播(bo)，就需(xu)要(yao)利用(yong)到(dao)(dao)組(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)播(bo)路由(you)協議(yi)(yi)和IGMP。比如：三層(ceng)(ceng)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機作為(wei)核心交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)網(wang)絡(luo)，在(zai)支(zhi)持GMRP的(de)(de)(de)(de)同時(shi)，也支(zhi)持組(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)(zu)播(bo)路由(you)協議(yi)(yi)和IGMP。

4、流量控制

流(liu)量(liang)控制(zhi)(zhi)是以太網(wang)(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)機中(zhong)的(de)關鍵技(ji)術，可以避免(mian)緩(huan)沖(chong)區(qu)出(chu)現溢出(chu)情況，避免(mian)數據包丟失。引入流(liu)量(liang)控制(zhi)(zhi)機制(zhi)(zhi)，以太網(wang)(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)機就(jiu)可以有效限制(zhi)(zhi)網(wang)(wang)絡(luo)訪問機制(zhi)(zhi)，對緩(huan)沖(chong)區(qu)設置上限，限制(zhi)(zhi)緩(huan)沖(chong)區(qu)的(de)發(fa)(fa)送速率(lv)，將發(fa)(fa)送源關閉一(yi)(yi)段時(shi)間(jian)。比如：在全(quan)雙工環(huan)境(jing)中(zhong)，交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)機端(duan)口(kou)和(he)終端(duan)之(zhi)間(jian)會(hui)連接一(yi)(yi)個(ge)沒(mei)有使用(yong)的(de)發(fa)(fa)送和(he)接收通道(dao)，這(zhe)一(yi)(yi)通道(dao)的(de)存在讓交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)機無(wu)法產生一(yi)(yi)次沖(chong)突，去停止(zhi)終端(duan)發(fa)(fa)送，終端(duan)就(jiu)會(hui)一(yi)(yi)直(zhi)發(fa)(fa)送，直(zhi)到(dao)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)機的(de)緩(huan)沖(chong)區(qu)溢出(chu)。采用(yong)流(liu)量(liang)控制(zhi)(zhi)方(fang)式，可以在全(quan)雙工環(huan)境(jing)下，產生一(yi)(yi)個(ge)PAUSE幀，將其發(fa)(fa)送給工作站，就(jiu)可以讓交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)(huan)機有足夠的(de)時(shi)間(jian)釋放(fang)緩(huan)沖(chong)區(qu)。