以太網交換機的工作原理

以太網交換機(ji)(ji)是(shi)數(shu)據鏈(lian)路層的(de)(de)機(ji)(ji)器，以太網使(shi)用物理地(di)址(MAC地(di)址)，48位，6字節。其工作(zuo)原理為：當接(jie)受(shou)到一個廣(guang)播幀時，它會(hui)向除(chu)接(jie)受(shou)端口(kou)之外的(de)(de)所(suo)有端口(kou)轉發。當接(jie)受(shou)到一個單播幀時，檢查其目的(de)(de)地(di)址并(bing)對應自己的(de)(de)MAC地(di)址表(biao)(biao)，如果存(cun)在目的(de)(de)地(di)址，則(ze)轉發，如果不存(cun)在則(ze)泛(fan)洪(廣(guang)播)，廣(guang)播后如果沒(mei)有主機(ji)(ji)的(de)(de)MAC地(di)址與幀的(de)(de)目的(de)(de)MAC地(di)址相(xiang)同，則(ze)丟(diu)棄，若有主機(ji)(ji)相(xiang)同，則(ze)會(hui)將主機(ji)(ji)的(de)(de)MAC自動添加到其MAC地(di)址表(biao)(biao)中(zhong)。

交(jiao)換機分割沖(chong)突(tu)域，每個(ge)端口獨立成一個(ge)沖(chong)突(tu)域。每個(ge)端口如果有(you)大量數據發(fa)(fa)送(song)(song)，則端口會先(xian)將收到的(de)(de)等待發(fa)(fa)送(song)(song)的(de)(de)數據存(cun)儲到寄(ji)存(cun)器中(zhong)，在輪到發(fa)(fa)送(song)(song)時(shi)再發(fa)(fa)送(song)(song)出去。

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以太網交換機的特點

1、以(yi)太(tai)網交換機(ji)的每個(ge)端(duan)口(kou)都直接與主機(ji)相連，并且一般(ban)都工作(zuo)在(zai)全雙工方式。

2、交換機能同時(shi)連通許多(duo)對的端(duan)口(kou)，使每一對相互通信的主機都能像獨占(zhan)通信媒體那樣，進行無沖突(tu)地傳輸數據(ju)。

3、用戶獨占傳輸媒體的(de)(de)帶寬(kuan)，若一個接口到主機(ji)(ji)的(de)(de)帶寬(kuan)是(shi)10Mbit每秒，那么有10個接口的(de)(de)交換機(ji)(ji)的(de)(de)總容量是(shi)100Mbit每秒。這是(shi)交換機(ji)(ji)的(de)(de)最大(da)優(you)點。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借助VLAN技術(shu)(shu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效(xiao)避免廣(guang)播數據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)惡意(yi)攻(gong)擊(ji)，造(zao)成(cheng)廣(guang)播數據(ju)惡意(yi)攻(gong)擊(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要原因是因為(wei)以(yi)(yi)太網(wang)交(jiao)換機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖突域(yu)(yu)和(he)廣(guang)播域(yu)(yu)不(bu)一致，在這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下，可(ke)(ke)以(yi)(yi)利(li)用VLAN技術(shu)(shu)也就是局域(yu)(yu)網(wang)技術(shu)(shu)，通過限制(zhi)廣(guang)播域(yu)(yu)范圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式解決(jue)這(zhe)一問(wen)題(ti)。局域(yu)(yu)網(wang)技術(shu)(shu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效(xiao)分(fen)離通信量，讓帶寬(kuan)得到更好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)利(li)用，并且從(cong)邏輯角度出發，將(jiang)實際(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)LAN基礎設施分(fen)割成(cheng)多個子(zi)網(wang)。局域(yu)(yu)網(wang)技術(shu)(shu)在實際(ji)應用不(bu)僅可(ke)(ke)以(yi)(yi)解決(jue)廣(guang)播惡意(yi)攻(gong)擊(ji)問(wen)題(ti)，還有(you)效(xiao)增(zeng)強(qiang)了網(wang)絡(luo)安全性(xing)，不(bu)僅如(ru)此，VLAN技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)(shi)用可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效(xiao)降(jiang)低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)移(yi)動和(he)變更成(cheng)本，在物理劃分(fen)子(zi)網(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下，快速(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)完成(cheng)用戶變更，所需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間較短。但是VLAN技術(shu)(shu)在實際(ji)使(shi)(shi)用中也存在一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)，比(bi)如(ru)：接口問(wen)題(ti)，標簽(qian)引入問(wen)題(ti)。

2、信息流優先級

在(zai)傳輸(shu)數據(ju)的(de)(de)過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，多(duo)媒體(ti)數據(ju)和普通(tong)(tong)(tong)數據(ju)的(de)(de)傳輸(shu)方式不同，多(duo)媒體(ti)數據(ju)在(zai)傳輸(shu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)對網(wang)絡的(de)(de)性(xing)能有(you)(you)著更高的(de)(de)要求，想要提(ti)高多(duo)媒體(ti)數據(ju)傳輸(shu)性(xing)能，可以(yi)(yi)通(tong)(tong)(tong)過信(xin)(xin)息(xi)流(liu)優(you)(you)先技術實(shi)現傳播(bo)。信(xin)(xin)息(xi)流(liu)分(fen)(fen)配(pei)優(you)(you)先級(ji)(ji)的(de)(de)常用方法有(you)(you)兩(liang)(liang)種(zhong)，分(fen)(fen)別為：第一種(zhong)，借助交(jiao)換機(ji)(ji)完成對輸(shu)入信(xin)(xin)息(xi)流(liu)的(de)(de)確認，然后分(fen)(fen)類信(xin)(xin)息(xi)流(liu)并(bing)且分(fen)(fen)配(pei)相(xiang)應(ying)的(de)(de)優(you)(you)先級(ji)(ji)，一般的(de)(de)三層(ceng)以(yi)(yi)太網(wang)交(jiao)換機(ji)(ji)都可以(yi)(yi)實(shi)現這一方式。另一種(zhong)，利用終端給數據(ju)幀分(fen)(fen)配(pei)優(you)(you)先級(ji)(ji)，并(bing)且將數據(ju)幀放置(zhi)在(zai)相(xiang)應(ying)的(de)(de)優(you)(you)先級(ji)(ji)隊列中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，按照優(you)(you)先級(ji)(ji)實(shi)現轉(zhuan)發。第二(er)種(zhong)方式，可以(yi)(yi)讓(rang)源端和目的(de)(de)端之(zhi)間(jian)通(tong)(tong)(tong)路上所有(you)(you)交(jiao)換機(ji)(ji)識(shi)別優(you)(you)先級(ji)(ji)標志。目前有(you)(you)兩(liang)(liang)個(ge)組織致力于指定信(xin)(xin)息(xi)流(liu)優(you)(you)先級(ji)(ji)標準，分(fen)(fen)別為IEEE802.IP和IPV4TOS域(yu)，前者(zhe)更適合(he)在(zai)交(jiao)換式以(yi)(yi)太網(wang)環(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，IPV4服務類型域(yu)優(you)(you)先級(ji)(ji)標準主要應(ying)用在(zai)廣域(yu)網(wang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。

3、組播技術

以太網(wang)(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)機在(zai)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)應(ying)用(yong)中，尤(you)其是多(duo)媒體應(ying)用(yong)中，經常會(hui)涉及點(dian)(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)(dian)通信的(de)(de)(de)問(wen)題，組(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)術(shu)是實(shi)現(xian)點(dian)(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)(dian)通信的(de)(de)(de)常用(yong)方式(shi)，傳(chuan)統的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)(dian)通信方式(shi)，不僅浪(lang)費帶寬、也(ye)容易產生(sheng)延遲(chi)和(he)擁塞，甚至(zhi)會(hui)產生(sheng)一(yi)些無用(yong)的(de)(de)(de)廣播(bo)報(bao)(bao)(bao)文，對系(xi)統性能帶來負面影響。組(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)術(shu)中發送者只需(xu)要發送一(yi)次報(bao)(bao)(bao)文，路(lu)由器和(he)交(jiao)(jiao)換(huan)機就(jiu)會(hui)自動把報(bao)(bao)(bao)文復制(zhi)給每(mei)一(yi)個真正想(xiang)要接收報(bao)(bao)(bao)文的(de)(de)(de)終(zhong)端。通過這(zhe)(zhe)種方式(shi)有效解(jie)決了(le)點(dian)(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)傳(chuan)送問(wen)題，需(xu)要注意(yi)的(de)(de)(de)是網(wang)(wang)絡(luo)(luo)層(ceng)組(zu)(zu)(zu)播(bo)的(de)(de)(de)實(shi)現(xian)較(jiao)為(wei)復雜，需(xu)要對第三層(ceng)和(he)第二(er)層(ceng)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)播(bo)功能進行詳細的(de)(de)(de)分(fen)析，這(zhe)(zhe)其中會(hui)應(ying)用(yong)到(dao)(dao)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)拓撲技(ji)術(shu)和(he)GMRP技(ji)術(shu)。GMRP技(ji)術(shu)是實(shi)現(xian)組(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)前提(ti)，如果想(xiang)要在(zai)被(bei)路(lu)由器隔斷的(de)(de)(de)幾個交(jiao)(jiao)換(huan)域內實(shi)現(xian)組(zu)(zu)(zu)播(bo)，就(jiu)需(xu)要利用(yong)到(dao)(dao)組(zu)(zu)(zu)播(bo)路(lu)由協議(yi)和(he)IGMP。比如：三層(ceng)交(jiao)(jiao)換(huan)機作為(wei)核心交(jiao)(jiao)換(huan)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)，在(zai)支持GMRP的(de)(de)(de)同時，也(ye)支持組(zu)(zu)(zu)播(bo)路(lu)由協議(yi)和(he)IGMP。

4、流量控制

流量(liang)控制(zhi)(zhi)是(shi)以太網交換(huan)(huan)機(ji)中(zhong)的關鍵技術，可(ke)(ke)以避免緩(huan)沖區出現溢(yi)出情(qing)況，避免數據包丟失。引入(ru)流量(liang)控制(zhi)(zhi)機(ji)制(zhi)(zhi)，以太網交換(huan)(huan)機(ji)就可(ke)(ke)以有效(xiao)限(xian)制(zhi)(zhi)網絡訪問機(ji)制(zhi)(zhi)，對緩(huan)沖區設置(zhi)上限(xian)，限(xian)制(zhi)(zhi)緩(huan)沖區的發(fa)(fa)送速率，將發(fa)(fa)送源關閉(bi)一(yi)段時間。比如：在全(quan)雙工(gong)環境(jing)中(zhong)，交換(huan)(huan)機(ji)端口和終端之間會連接一(yi)個沒有使用的發(fa)(fa)送和接收通道(dao)，這一(yi)通道(dao)的存(cun)在讓交換(huan)(huan)機(ji)無(wu)法(fa)產(chan)生一(yi)次沖突，去停止終端發(fa)(fa)送，終端就會一(yi)直發(fa)(fa)送，直到交換(huan)(huan)機(ji)的緩(huan)沖區溢(yi)出。采用流量(liang)控制(zhi)(zhi)方式，可(ke)(ke)以在全(quan)雙工(gong)環境(jing)下(xia)，產(chan)生一(yi)個PAUSE幀，將其發(fa)(fa)送給工(gong)作站，就可(ke)(ke)以讓交換(huan)(huan)機(ji)有足夠的時間釋(shi)放緩(huan)沖區。