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網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的分類與選擇
發(fā)表時(shí)間:2021年05月18日瀏覽量:
一、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的概述
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用日益普及,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也迅速發(fā)展起來。凡是將地理位置不同,具備獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備,用通信設(shè)備和線路連接起來,并配以相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通信信息網(wǎng)的資源共享與數(shù)據(jù)通信,都稱為計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大時(shí),單純靠延長網(wǎng)線已變得不現(xiàn)實(shí)。并且對(duì)于不同的局域網(wǎng),要實(shí)現(xiàn)互相之間的數(shù)據(jù)傳送,共享網(wǎng)絡(luò)的資源,需要有專門的連接設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。同時(shí),網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)的增加,地理范圍的擴(kuò)大,業(yè)務(wù)量的增長,促使網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)迅速向前發(fā)展。
網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的高速發(fā)展,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的出現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)也隨之應(yīng)運(yùn)而生。廣義的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列以及流量控制。
隨著交換技術(shù)的發(fā)展,交換機(jī)由原來工作在OSI承M的第二層,發(fā)展到現(xiàn)在有可以工作在第四層的交換機(jī)出現(xiàn),所以根據(jù)工作的協(xié)議層交換機(jī)可分第二層交換機(jī)、第三層交換機(jī)和第四層交換機(jī)。由于第四層交換機(jī)交換技術(shù)尚未真正成熟且價(jià)格昂貴,第四層交換機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中目前還較少見。
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的性能
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是一種連接網(wǎng)絡(luò)分段的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。從技術(shù)角度看,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)運(yùn)行在 OSI 模型的第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)源于電子集線器(HUB),其中 HUB 是為星型網(wǎng)絡(luò)提供的一種中心結(jié)點(diǎn)設(shè)備。在共享 HUB 中,所有星型網(wǎng)絡(luò)連接都接收同一個(gè)廣播幀。交換機(jī)類似于集線器,它也支持單個(gè)廣播域,但不同的是交換機(jī)上的每個(gè)端口同時(shí)也是它自己的沖突域(Collision Domain)。通常情況下,交換機(jī)比集線器更加智能化,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)能監(jiān)測(cè)到所接收的數(shù)據(jù)包,并能判斷出該數(shù)據(jù)包的源和目的地設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)正確的轉(zhuǎn)發(fā)過程。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)只對(duì)連接設(shè)備傳送信息,其目的是保存帶寬,并提供比 HUB 更好的相關(guān)性能。
交換機(jī)中流量監(jiān)控過程較為復(fù)雜,這是因?yàn)槊總€(gè)端口在數(shù)據(jù)傳輸之前都處于分離狀態(tài),即便相連,也只是在發(fā)送和接收端口相連接時(shí)。目前有兩種主要方法支持交換環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)管理器對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的監(jiān)控:
端口鏡像(Port Mirroring) ― 交換機(jī)向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控連接發(fā)送一組網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包;
SMON ― RFC 2613中規(guī)定的“交換機(jī)監(jiān)控”是一種用來控制設(shè)施如“端口鏡像”的協(xié)議。
另外還有些方法,在無需交換機(jī)的協(xié)作下,支持網(wǎng)絡(luò)中另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的“Snooping”行為,如偽 ARP MAC 擴(kuò)散行為。
LAN 網(wǎng)絡(luò)中最通用的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)有 Ethernet 交換機(jī)。WAN 網(wǎng)絡(luò)中通用的有 ATM 交換機(jī)、幀中繼及10 Gigabit Ethernet 交換機(jī)。對(duì)于高終端 WAN 交換機(jī),通常包含一臺(tái)(軟)路由器,以支持網(wǎng)絡(luò)層(第3層)數(shù)據(jù)包處理。
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的分類
從廣義上來看,交換機(jī)分為兩種:廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換 機(jī)。廣域網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域,提供通信基礎(chǔ)平臺(tái)。而局 域網(wǎng)交換機(jī)則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò),用于連接終端設(shè)備,如 PC 機(jī)及網(wǎng) 絡(luò)打印機(jī)等。
按照現(xiàn)在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成方式, 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)被劃分為接入層交 換機(jī)、匯聚層交換機(jī)和核心層交換機(jī)。
其中,核心層交換機(jī)全部采 用機(jī)箱式模塊化設(shè)計(jì),已經(jīng)基本上都設(shè)計(jì)了與之相配備的 1000Base-T 模塊。接入層支持 1000Base-T 的以太網(wǎng)交換機(jī)基本 上是固定端口式交換機(jī),以 10/100M 端口為主,并且以固定端口 或擴(kuò)展槽方式提供 1000Base-T 的上聯(lián)端口。匯聚層 1000Base-T 交換機(jī)同時(shí)存在機(jī)箱式和固定端口式兩種設(shè)計(jì),可以提供多個(gè) 1000Base-T 端口,一般也可以提供 1000Base-X 等其他形式的端 口。接入層和匯聚層交換機(jī)共同構(gòu)成完整的中小型局域網(wǎng)解決方 案。
從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上看, 局域網(wǎng)交換機(jī)可以分為以太網(wǎng)交 換機(jī)、 快速以太網(wǎng)交換機(jī)、 千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、 FDDI 交換機(jī)、 ATM 交換機(jī)和令牌環(huán)交換機(jī)等多種,這些交換機(jī)分別適用于以太網(wǎng)、快 速以太網(wǎng)、FDDI、ATM 和令牌環(huán)網(wǎng)等環(huán)境。
從規(guī)模應(yīng)用上又有企業(yè)級(jí)交換機(jī)、 部門級(jí)交換機(jī)和工作組交換 機(jī)等。各廠商劃分的尺度并不完全一致,一般來講,企業(yè)級(jí)交換機(jī) 都是機(jī)架式,部門級(jí)交換機(jī)可以是機(jī)架式,也可以是固定配置式, 而工作組級(jí)交換機(jī)則一般為固定配置式, 功能較為簡單。另一方面, 從應(yīng)用的規(guī)模來看,作為骨干交換機(jī)時(shí),支持 500 個(gè)信息點(diǎn)以上 大型企業(yè)應(yīng)用的交換機(jī)為企業(yè)級(jí)交換機(jī),支持 300 個(gè)信息點(diǎn)以下 中型企業(yè)的交換機(jī)為部門級(jí)交換機(jī),而支持 100 個(gè)信息點(diǎn)以內(nèi)的 交換機(jī)為工作組級(jí)交換機(jī)。
根據(jù)架構(gòu)特點(diǎn),人們還將局域網(wǎng)交換機(jī)分為機(jī)架式、帶擴(kuò)展槽 固定配置式、不帶擴(kuò)展槽固定配置式三種產(chǎn)品。機(jī)架式交換機(jī)是一 種插槽式的交換機(jī),這種交換機(jī)擴(kuò)展性較好,可支持不同的網(wǎng)絡(luò)類 型,如以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、ATM、令牌環(huán)及 FDDI 等,但價(jià)格較貴。不少高端交換機(jī)都采用機(jī)架式結(jié)構(gòu)。帶擴(kuò)展槽固 定配置式交換機(jī)是一種有固定端口并帶少量擴(kuò)展槽的交換機(jī), 這種 交換機(jī)在支持固定端口類型網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上, 還可以通過擴(kuò)展其他網(wǎng) 絡(luò)類型模塊來支持其他類型網(wǎng)絡(luò),這類交換機(jī)的價(jià)格居中。不帶擴(kuò) 展槽固定配置式交換機(jī)僅支持一種類型的網(wǎng)絡(luò)(一般是以太網(wǎng)), 可應(yīng)用于小型企業(yè)或辦公室環(huán)境下的局域網(wǎng),價(jià)格最便宜,應(yīng)用也 最廣泛。分配到某個(gè)背板的網(wǎng)段上。端口 交換用于將以太模塊的端口在背板多個(gè)網(wǎng)段之間進(jìn)行分配、平衡。幀交換是目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)交換技術(shù), 它通過對(duì)傳統(tǒng)傳輸媒 介進(jìn)行微分段,提供并行傳送的機(jī)制,以減小沖突域、獲得高的帶 寬。ATM 技術(shù)代表了網(wǎng)絡(luò)和通信中眾多難題的一劑“良藥”。ATM 采用固定長度為 53 個(gè)字節(jié)的信元交換。由于長度固定,因而便于 用硬件實(shí)現(xiàn)。ATM 采用專用的非差別連接,并行運(yùn)行,可以通過 一個(gè)交換機(jī)同時(shí)建立多個(gè)節(jié)點(diǎn), 但不會(huì)影響每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信能 力。ATM 還容許在源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的通信能力。ATM 采用 統(tǒng)計(jì)時(shí)分電路進(jìn)行復(fù)用,因而能大大提高通道利用率。ATM 的帶 寬可以達(dá)到 25M、155M、622M 甚至數(shù) G 比特傳送能力。
事實(shí)上, 從應(yīng)用的角度劃分, 交換機(jī)又可分為電話交換機(jī) (PBX) 和數(shù)據(jù)交換機(jī)(Switch)。當(dāng)然,目前非常時(shí)髦的在數(shù)據(jù)上的語音 傳輸 VoIP 又有人稱之為“軟交換機(jī)”。