以太網交換機的工作原理

以太網(wang)交(jiao)換機(ji)是(shi)數(shu)據(ju)鏈(lian)路(lu)層(ceng)的機(ji)器，以太網(wang)使用物理地(di)(di)(di)址(zhi)(MAC地(di)(di)(di)址(zhi))，48位，6字(zi)節(jie)。其(qi)工(gong)作原理為：當接受(shou)到一(yi)個廣播幀時，它(ta)會(hui)(hui)向除接受(shou)端(duan)口之外(wai)的所(suo)有(you)端(duan)口轉發。當接受(shou)到一(yi)個單播幀時，檢(jian)查其(qi)目(mu)(mu)的地(di)(di)(di)址(zhi)并對應自己的MAC地(di)(di)(di)址(zhi)表，如(ru)果(guo)存在目(mu)(mu)的地(di)(di)(di)址(zhi)，則轉發，如(ru)果(guo)不存在則泛(fan)洪(廣播)，廣播后如(ru)果(guo)沒有(you)主(zhu)機(ji)的MAC地(di)(di)(di)址(zhi)與幀的目(mu)(mu)的MAC地(di)(di)(di)址(zhi)相同，則丟棄(qi)，若有(you)主(zhu)機(ji)相同，則會(hui)(hui)將主(zhu)機(ji)的MAC自動添加(jia)到其(qi)MAC地(di)(di)(di)址(zhi)表中。

交(jiao)換機分割沖突域，每個(ge)(ge)端(duan)口獨(du)立成一個(ge)(ge)沖突域。每個(ge)(ge)端(duan)口如果有大量數據發(fa)送(song)，則(ze)端(duan)口會先將(jiang)收(shou)到(dao)的等(deng)待發(fa)送(song)的數據存儲到(dao)寄存器(qi)中，在輪到(dao)發(fa)送(song)時再發(fa)送(song)出(chu)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、以太網交換機的每個(ge)端口都直(zhi)接與主機相連，并且一般都工(gong)作在全雙工(gong)方(fang)式。

2、交換機能同時連通(tong)許多對(dui)的端口，使(shi)每一對(dui)相互通(tong)信的主機都(dou)能像獨占通(tong)信媒體那(nei)樣，進行無沖(chong)突地(di)傳(chuan)輸數據(ju)。

3、用戶獨占傳(chuan)輸媒(mei)體的(de)(de)帶(dai)寬，若一個(ge)接口(kou)到主機的(de)(de)帶(dai)寬是(shi)10Mbit每秒，那么有10個(ge)接口(kou)的(de)(de)交(jiao)換機的(de)(de)總容量是(shi)100Mbit每秒。這是(shi)交(jiao)換機的(de)(de)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)(shu)可(ke)(ke)(ke)(ke)以有效避免廣播數據的(de)惡(e)意(yi)攻擊(ji)，造(zao)成(cheng)(cheng)廣播數據惡(e)意(yi)攻擊(ji)的(de)主要原因(yin)(yin)是因(yin)(yin)為(wei)以太網(wang)交換機的(de)沖突域和廣播域不(bu)一(yi)致，在(zai)(zai)這樣的(de)情況(kuang)下，可(ke)(ke)(ke)(ke)以利用VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)也(ye)就(jiu)是局(ju)域網(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，通過限制廣播域范圍的(de)方式解(jie)決這一(yi)問題(ti)。局(ju)域網(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)(ke)(ke)以有效分離通信(xin)量，讓(rang)帶(dai)寬得到更好的(de)利用，并(bing)且從(cong)邏輯角度出發(fa)，將(jiang)實際的(de)LAN基(ji)礎(chu)設施分割(ge)成(cheng)(cheng)多個(ge)子(zi)網(wang)。局(ju)域網(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)實際應用不(bu)僅可(ke)(ke)(ke)(ke)以解(jie)決廣播惡(e)意(yi)攻擊(ji)問題(ti)，還有效增強了網(wang)絡(luo)安全(quan)性，不(bu)僅如此，VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)使(shi)用可(ke)(ke)(ke)(ke)以有效降低(di)的(de)移(yi)動和變更成(cheng)(cheng)本，在(zai)(zai)物理劃分子(zi)網(wang)的(de)情況(kuang)下，快速的(de)完成(cheng)(cheng)用戶變更，所需要的(de)時間較(jiao)短。但是VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)在(zai)(zai)實際使(shi)用中也(ye)存在(zai)(zai)一(yi)定的(de)問題(ti)，比如：接口問題(ti)，標簽引入問題(ti)。

2、信息流優先級

在(zai)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)數據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程中，多(duo)媒(mei)體(ti)數據(ju)和普通(tong)數據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)方式(shi)(shi)不同，多(duo)媒(mei)體(ti)數據(ju)在(zai)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)過(guo)程中對網(wang)絡的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能有(you)(you)著更(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，想要(yao)提高多(duo)媒(mei)體(ti)數據(ju)傳(chuan)(chuan)輸(shu)(shu)性(xing)能，可以(yi)(yi)通(tong)過(guo)信息(xi)流(liu)優(you)(you)先(xian)(xian)技術實(shi)現(xian)傳(chuan)(chuan)播。信息(xi)流(liu)分(fen)(fen)配優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)常用方法有(you)(you)兩(liang)種，分(fen)(fen)別(bie)為：第一種，借助(zhu)交(jiao)換機(ji)(ji)完成對輸(shu)(shu)入信息(xi)流(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)確(que)認(ren)，然(ran)后分(fen)(fen)類信息(xi)流(liu)并(bing)(bing)且分(fen)(fen)配相應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)，一般的(de)(de)(de)(de)(de)三層以(yi)(yi)太網(wang)交(jiao)換機(ji)(ji)都可以(yi)(yi)實(shi)現(xian)這(zhe)一方式(shi)(shi)。另一種，利(li)用終(zhong)端給數據(ju)幀分(fen)(fen)配優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)，并(bing)(bing)且將數據(ju)幀放置在(zai)相應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)隊列中，按照優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)實(shi)現(xian)轉(zhuan)發。第二種方式(shi)(shi)，可以(yi)(yi)讓(rang)源端和目的(de)(de)(de)(de)(de)端之間通(tong)路上(shang)所有(you)(you)交(jiao)換機(ji)(ji)識別(bie)優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)標志(zhi)。目前(qian)有(you)(you)兩(liang)個組織致(zhi)力于(yu)指(zhi)定信息(xi)流(liu)優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)標準，分(fen)(fen)別(bie)為IEEE802.IP和IPV4TOS域(yu)，前(qian)者更(geng)適(shi)合在(zai)交(jiao)換式(shi)(shi)以(yi)(yi)太網(wang)環境中，IPV4服(fu)務類型域(yu)優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)標準主(zhu)要(yao)應(ying)(ying)用在(zai)廣域(yu)網(wang)中。

3、組播技術

以太網(wang)(wang)交(jiao)(jiao)換機在(zai)網(wang)(wang)絡(luo)應用(yong)中(zhong)(zhong)，尤其是多(duo)媒體(ti)應用(yong)中(zhong)(zhong)，經常會涉及點到(dao)(dao)多(duo)點通(tong)信(xin)的(de)問題，組(zu)(zu)播(bo)(bo)技(ji)術(shu)是實現(xian)點到(dao)(dao)多(duo)點通(tong)信(xin)的(de)常用(yong)方(fang)式，傳統(tong)的(de)點到(dao)(dao)多(duo)點通(tong)信(xin)方(fang)式，不僅浪費(fei)帶寬、也容(rong)易產生延遲和(he)擁塞，甚(shen)至會產生一些無(wu)用(yong)的(de)廣(guang)播(bo)(bo)報文(wen)，對系(xi)統(tong)性能(neng)帶來負面影響。組(zu)(zu)播(bo)(bo)技(ji)術(shu)中(zhong)(zhong)發送(song)(song)者只(zhi)需(xu)要(yao)(yao)(yao)發送(song)(song)一次報文(wen)，路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器和(he)交(jiao)(jiao)換機就會自動把(ba)報文(wen)復(fu)(fu)制給每一個(ge)真正想要(yao)(yao)(yao)接(jie)收報文(wen)的(de)終端。通(tong)過這(zhe)種方(fang)式有效解決了(le)點到(dao)(dao)多(duo)點的(de)傳送(song)(song)問題，需(xu)要(yao)(yao)(yao)注(zhu)意的(de)是網(wang)(wang)絡(luo)層(ceng)組(zu)(zu)播(bo)(bo)的(de)實現(xian)較(jiao)為復(fu)(fu)雜，需(xu)要(yao)(yao)(yao)對第三層(ceng)和(he)第二層(ceng)的(de)組(zu)(zu)播(bo)(bo)功能(neng)進行詳(xiang)細(xi)的(de)分析(xi)，這(zhe)其中(zhong)(zhong)會應用(yong)到(dao)(dao)網(wang)(wang)絡(luo)拓撲技(ji)術(shu)和(he)GMRP技(ji)術(shu)。GMRP技(ji)術(shu)是實現(xian)組(zu)(zu)播(bo)(bo)技(ji)術(shu)的(de)前提，如果(guo)想要(yao)(yao)(yao)在(zai)被路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器隔斷的(de)幾(ji)個(ge)交(jiao)(jiao)換域內實現(xian)組(zu)(zu)播(bo)(bo)，就需(xu)要(yao)(yao)(yao)利(li)用(yong)到(dao)(dao)組(zu)(zu)播(bo)(bo)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)協議和(he)IGMP。比如：三層(ceng)交(jiao)(jiao)換機作為核心(xin)交(jiao)(jiao)換網(wang)(wang)絡(luo)，在(zai)支(zhi)持GMRP的(de)同(tong)時(shi)，也支(zhi)持組(zu)(zu)播(bo)(bo)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)協議和(he)IGMP。

4、流量控制

流(liu)量控制(zhi)是以(yi)太網(wang)交(jiao)換(huan)機(ji)中的(de)(de)關鍵技術，可以(yi)避免緩(huan)(huan)沖(chong)區(qu)出(chu)(chu)現溢出(chu)(chu)情況，避免數據包丟失。引(yin)入流(liu)量控制(zhi)機(ji)制(zhi)，以(yi)太網(wang)交(jiao)換(huan)機(ji)就可以(yi)有(you)(you)效限制(zhi)網(wang)絡訪問機(ji)制(zhi)，對緩(huan)(huan)沖(chong)區(qu)設置上限，限制(zhi)緩(huan)(huan)沖(chong)區(qu)的(de)(de)發(fa)送(song)(song)速率，將(jiang)發(fa)送(song)(song)源關閉一(yi)段時間。比(bi)如：在(zai)全雙工(gong)環(huan)(huan)境中，交(jiao)換(huan)機(ji)端(duan)口(kou)和(he)終(zhong)(zhong)端(duan)之(zhi)間會連接一(yi)個沒有(you)(you)使用(yong)的(de)(de)發(fa)送(song)(song)和(he)接收通(tong)道，這一(yi)通(tong)道的(de)(de)存在(zai)讓(rang)交(jiao)換(huan)機(ji)無法產(chan)生一(yi)次沖(chong)突，去停(ting)止終(zhong)(zhong)端(duan)發(fa)送(song)(song)，終(zhong)(zhong)端(duan)就會一(yi)直發(fa)送(song)(song)，直到交(jiao)換(huan)機(ji)的(de)(de)緩(huan)(huan)沖(chong)區(qu)溢出(chu)(chu)。采用(yong)流(liu)量控制(zhi)方式，可以(yi)在(zai)全雙工(gong)環(huan)(huan)境下，產(chan)生一(yi)個PAUSE幀(zhen)，將(jiang)其發(fa)送(song)(song)給工(gong)作(zuo)站，就可以(yi)讓(rang)交(jiao)換(huan)機(ji)有(you)(you)足(zu)夠的(de)(de)時間釋放緩(huan)(huan)沖(chong)區(qu)。