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交換機(jī)是什么_交換機(jī)的用途
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交換機(jī)是什么_交換機(jī)的用途
交換機(jī)是什么
交換(switching)是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。交換機(jī)根據(jù)工作位置的不同，可以分為廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域的交換機(jī)(switch)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備，它應(yīng)用在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)有多個端口，每個端口都具有橋接功能，可以連接一個局域網(wǎng)或一臺高性能服務(wù)器或工作站。實(shí)際上，交換機(jī)有時被稱為多端口網(wǎng)橋。
在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，交換概念的提出改進(jìn)了共享工作模式。而HUB集線器就是一種物理層共享設(shè)備，HUB本身不能識別MAC 地址和IP地址，當(dāng)同一局域網(wǎng)內(nèi)的A主機(jī)給B主機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包在以HUB為架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上是以廣播方式傳輸?shù)�，由每一臺終端通過驗(yàn)證數(shù)據(jù)報頭的MAC地址來確定是否接收。也就是說，在這種工作方式下，同一時刻網(wǎng)絡(luò)上只能傳輸一組數(shù)據(jù)幀的通訊，如果發(fā)生碰撞還得重試。這種方式就是共享網(wǎng)絡(luò)帶寬。通俗的說，普通交換機(jī)是不帶管理功能的，一根進(jìn)線，其他接口接到電腦上就可以了。
在今天，交換機(jī)以更多的卻是以應(yīng)用需求為導(dǎo)向，在選擇方案和產(chǎn)品時用戶還非常關(guān)心如何有效保證投資收益。在用戶提出需求后，由系統(tǒng)集成商或廠商來為其需求來提供相應(yīng)的服務(wù)，然后再去選擇相應(yīng)的技術(shù)。這點(diǎn)是在網(wǎng)絡(luò)方面表現(xiàn)尤其明顯，廣大用戶，不論是重點(diǎn)行業(yè)用戶還是一般的企業(yè)用戶，在應(yīng)用IT技術(shù)方面更加明智，也更加穩(wěn)健。此外，寬帶的廣泛應(yīng)用、大容量視頻文件的不斷涌現(xiàn)等等都對網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹袠?-交換機(jī)的性能提出了新的要求。
據(jù)《2013-2018年中國交換機(jī)市場競爭格局及投資前景評估報告》中顯示：隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展從技術(shù)驅(qū)動應(yīng)用，轉(zhuǎn)為從應(yīng)用選擇技術(shù);網(wǎng)絡(luò)的融合也從理論走向?qū)嵺`;網(wǎng)絡(luò)的安全越來越受到重視。而交換網(wǎng)絡(luò)的智能化提供了解決這些問題的方法。網(wǎng)絡(luò)將在綜合應(yīng)用、速度和覆蓋范圍等方面繼續(xù)發(fā)展。
交換機(jī)的用途
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)、錯誤校驗(yàn)、幀序列以及流控。交換機(jī)還具備了一些新的功能，如對VLAN(虛擬局域網(wǎng))的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能。
學(xué)習(xí)：
以太網(wǎng)交換機(jī)了解每一端口相連設(shè)備的MAC地址，并將地址同相應(yīng)的端口映射起來存放在交換機(jī)緩存中的MAC地址表中。
轉(zhuǎn)發(fā)/過濾：
當(dāng)一個數(shù)據(jù)幀的目的地址在MAC地址表中有映射時，它被轉(zhuǎn)發(fā)到連接目的節(jié)點(diǎn)的端口而不是所有端口(如該數(shù)據(jù)幀為廣播/組播幀則轉(zhuǎn)發(fā)至所有端口)
消除回路：
當(dāng)交換機(jī)包括一個冗余回路時，以太網(wǎng)交換機(jī)通過生成樹協(xié)議避免回路的產(chǎn)生，同時允許存在后備路徑。
交換機(jī)除了能夠連接同種類型的網(wǎng)絡(luò)之外，還可以在不同類型的網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng))之間起到互連作用。如今許多交換機(jī)都能夠提供支持快速以太網(wǎng)或FDDI等的高速連接端口，用于連接網(wǎng)絡(luò)中的其它交換機(jī)或者為帶寬占用量大的關(guān)鍵服務(wù)器提供附加帶寬。
一般來說，交換機(jī)的每個端口都用來連接一個獨(dú)立的網(wǎng)段，但是有時為了提供更快的接入速度，我們可以把一些重要的網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)直接連接到交換機(jī)的端口上。這樣，網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵服務(wù)器和重要用戶就擁有更快的接入速度，支持更大的信息流量。
最后簡略的概括一下交換機(jī)的基本功能：
1. 像集線器一樣，交換機(jī)提供了大量可供線纜連接的端口，這樣可以采用星型拓?fù)洳季�。
2. 像中繼器、集線器和網(wǎng)橋那樣，當(dāng)它轉(zhuǎn)發(fā)幀時，交換機(jī)會重新產(chǎn)生一個不失真的方形電信號。
3. 像網(wǎng)橋那樣，交換機(jī)在每個端口上都使用相同的轉(zhuǎn)發(fā)或過濾邏輯。
4. 像網(wǎng)橋那樣，交換機(jī)將局域網(wǎng)分為多個沖突域，每個沖突域都是有獨(dú)立的寬帶，因此大大提高了局域網(wǎng)的帶寬。
5. 除了具有網(wǎng)橋、集線器和中繼器的功能以外，交換機(jī)還提供了更先進(jìn)的功能，如虛擬局域網(wǎng)(VLAN)和更高的性能。
傳統(tǒng)交換機(jī)從網(wǎng)橋發(fā)展而來，屬于OSI第二層即數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。它根據(jù)MAC地址尋址，通過站表選擇路由，站表的建立和維護(hù)由交換機(jī)自動進(jìn)行。路由器屬于OSI第三層即網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，它根據(jù)IP地址進(jìn)行尋址，通過路由表路由協(xié)議產(chǎn)生。交換機(jī)最大的好處是快速，由于交換機(jī)只須識別幀中MAC地址，直接根據(jù)MAC地址產(chǎn)生選擇轉(zhuǎn)發(fā)端口算法簡單，便于ASIC實(shí)現(xiàn)，因此轉(zhuǎn)發(fā)速度極高。但交換機(jī)的工作機(jī)制也帶來一些問題。
1.回路：根據(jù)交換機(jī)地址學(xué)習(xí)和站表建立算法，交換機(jī)之間不允許存在回路。一旦存在回路，必須啟動生成樹算法，阻塞掉產(chǎn)生回路的端口。而路由器的路由協(xié)議沒有這個問題，路由器之間可以有多條通路來平衡負(fù)載，提高可靠性。
2.負(fù)載集中：交換機(jī)之間只能有一條通路，使得信息集中在一條通信鏈路上，不能進(jìn)行動態(tài)分配，以平衡負(fù)載。而路由器的路由協(xié)議算法可以避免這一點(diǎn)，OSPF路由協(xié)議算法不但能產(chǎn)生多條路由，而且能為不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用選擇各自不同的最佳路由。
3.廣播控制：交換機(jī)只能縮小沖突域，而不能縮小廣播域。整個交換式網(wǎng)絡(luò)就是一個大的廣播域，廣播報文散到整個交換式網(wǎng)絡(luò)。而路由器可以隔離廣播域，廣播報文不能通過路由器繼續(xù)進(jìn)行廣播.
4.子網(wǎng)劃分：交換機(jī)只能識別MAC地址。MAC地址是物理地址，而且采用平坦的地址結(jié)構(gòu)，因此不能根據(jù)MAC地址來劃分子網(wǎng)。而路由器識別IP地址，IP地址由網(wǎng)絡(luò)管理員分配，是邏輯地址且IP地址具有層次結(jié)構(gòu)，被劃分成網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號，可以非常方便地用于劃分子網(wǎng)，路由器的主要功能就是用于連接不同的網(wǎng)絡(luò)。
5.保密問題：雖說交換機(jī)也可以根據(jù)幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內(nèi)容對幀實(shí)施過濾，但路由器根據(jù)報文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等內(nèi)容對報文實(shí)施過濾，更加直觀方便。
人工交換
電信號交換的歷史應(yīng)當(dāng)追溯到電話出現(xiàn)的.初期。當(dāng)電話被發(fā)明后，只需要一根足夠長的導(dǎo)線，加上末端的兩臺電話，就可以使相距很遠(yuǎn)的兩個人進(jìn)行語音交談。
電話增多后，要使每個擁有電話的人都能相互通信，我們不可能每兩臺電話機(jī)之間都拉上一根線。于是人們設(shè)立了電話局，每個電話用戶都接一根線到電話局的一個大電路板上。當(dāng)A希望和B通話時，就請求電話局的接線員接通B的電話。接線員用一根導(dǎo)線，一頭插在A接到電路板上的孔，另一頭插到B的孔，這就是“接續(xù)”，相當(dāng)于臨時給A和B拉了一條電話線，這時雙方就可以通話了。當(dāng)通話完畢后，接線員將電線拆下，這就是“拆線”。整個過程就是“人工交換”，它實(shí)際上就是一個“合上開關(guān)”和“斷開開關(guān)”的過程。因此，把“交換”譯為“開關(guān)”從技術(shù)上講更容易讓人理解。
電路程控
人工交換的效率太低，不能滿足大規(guī)模部署電話的需要。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和開關(guān)電路技術(shù)的成熟，人們發(fā)現(xiàn)可以利用電子技術(shù)替代人工交換。電話終端用戶只要向電子設(shè)備發(fā)送一串電信號，電子設(shè)備就可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，將請求方和被請求方的電路接通，并且獨(dú)占此電路，不會與第三方共享(當(dāng)然，由于設(shè)計缺陷的緣故，可能會出現(xiàn)多人共享電路的情況，也就是俗稱的“串線”)。這種交換方式被稱為“程控交換”。而這種設(shè)備也就是“程控交換機(jī)”。
由于程控交換的技術(shù)長期被發(fā)達(dá)國家壟斷，設(shè)備昂貴，我國的電話普及率一直不高。隨著當(dāng)年華為、中興通訊等企業(yè)陸續(xù)自主研制出程控交換機(jī)，電話在我國得到迅速地普及。
語音程控交換機(jī)普遍使用的通信協(xié)議為七號信令(Signalling System No.7)
集線比較
1.從OSI體系結(jié)構(gòu)來看，集線器屬于第一層物理層設(shè)備，而交換機(jī)屬于OSI的第二層數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。也就是說集線器只是對數(shù)據(jù)的傳輸起到同步、放大和整形的作用，對于數(shù)據(jù)傳輸中的短幀=碎片等無法進(jìn)行有效的處理，不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院驼_性;而交換機(jī)不但可以對數(shù)據(jù)的傳輸做到同步、放大和整形，而且可以過濾短幀、碎片等。
2.從工作方式看，集線器是一種廣播模式，也就是說集線器的某個端口工作的時候，其它所有端口都能夠收聽到信息，容易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較大時網(wǎng)絡(luò)性能會受到很大影響;而交換機(jī)就能夠避免這種現(xiàn)象，當(dāng)交換機(jī)工作的時候，只有發(fā)出請求的端口與目的端口之間相互響應(yīng)而不影響其它端口，因此交換機(jī)就能夠隔離沖突域并有效地抑制廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。
3.從帶寬來看，集線器不管有多少個端口，所有端口都共享一條帶寬，在同一時刻只能有兩個端口傳送數(shù)據(jù)，其它端口只能等待，同時集線器只能工作 在半雙工模式下;而對于交換機(jī)而言，每個端口都有一條獨(dú)占的帶寬，當(dāng)兩個端口工作時不影響其它端口的工作，同時交換機(jī)不但可以工作 在半雙工模式下而且可以工作在全雙工模式下。
[交換機(jī)是什么_交換機(jī)的用途]
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