以太網交換機的工作原理

以太網(wang)(wang)交換機(ji)是數據鏈(lian)路層的(de)機(ji)器，以太網(wang)(wang)使用物理(li)(li)地(di)(di)址(zhi)(MAC地(di)(di)址(zhi))，48位，6字節。其工作原(yuan)理(li)(li)為：當(dang)接(jie)(jie)受到(dao)一(yi)個廣播幀(zhen)時，它(ta)會向除接(jie)(jie)受端(duan)口(kou)之外的(de)所有端(duan)口(kou)轉(zhuan)發(fa)(fa)。當(dang)接(jie)(jie)受到(dao)一(yi)個單播幀(zhen)時，檢查其目(mu)的(de)地(di)(di)址(zhi)并對應自(zi)己的(de)MAC地(di)(di)址(zhi)表，如果(guo)存在目(mu)的(de)地(di)(di)址(zhi)，則轉(zhuan)發(fa)(fa)，如果(guo)不存在則泛洪(廣播)，廣播后如果(guo)沒有主機(ji)的(de)MAC地(di)(di)址(zhi)與幀(zhen)的(de)目(mu)的(de)MAC地(di)(di)址(zhi)相同(tong)，則丟(diu)棄，若有主機(ji)相同(tong)，則會將主機(ji)的(de)MAC自(zi)動添加到(dao)其MAC地(di)(di)址(zhi)表中。

交換機分割沖突(tu)域，每個端(duan)(duan)口(kou)獨立(li)成一個沖突(tu)域。每個端(duan)(duan)口(kou)如果有大量(liang)數據發送，則端(duan)(duan)口(kou)會(hui)先將收到(dao)的(de)等待發送的(de)數據存儲到(dao)寄存器中(zhong)，在輪到(dao)發送時再發送出去。

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(tai)網交換機(ji)的每個端(duan)口都(dou)(dou)直(zhi)接與(yu)主機(ji)相(xiang)連，并且一般(ban)都(dou)(dou)工作在全雙工方(fang)式(shi)。

2、交(jiao)換機(ji)能同時連通(tong)(tong)許(xu)多對的端口，使(shi)每一對相互(hu)通(tong)(tong)信(xin)的主機(ji)都(dou)能像獨(du)占通(tong)(tong)信(xin)媒體那樣，進行無沖突(tu)地傳輸數據(ju)。

3、用戶獨(du)占傳輸媒(mei)體(ti)的(de)帶(dai)寬，若一個接口(kou)到主機(ji)的(de)帶(dai)寬是(shi)10Mbit每(mei)秒(miao)，那(nei)么有10個接口(kou)的(de)交換機(ji)的(de)總容(rong)量是(shi)100Mbit每(mei)秒(miao)。這是(shi)交換機(ji)的(de)最大(da)優點。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借(jie)助VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)可(ke)以(yi)(yi)有效(xiao)避(bi)免(mian)廣(guang)播(bo)數據的惡意(yi)(yi)攻擊(ji)，造成(cheng)廣(guang)播(bo)數據惡意(yi)(yi)攻擊(ji)的主(zhu)要原因是因為以(yi)(yi)太網(wang)(wang)交換機的沖突域和廣(guang)播(bo)域不(bu)一致(zhi)，在這(zhe)樣(yang)的情況(kuang)下(xia)，可(ke)以(yi)(yi)利用(yong)VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)也就是局(ju)域網(wang)(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，通過(guo)限制(zhi)廣(guang)播(bo)域范圍的方式解決(jue)這(zhe)一問(wen)題。局(ju)域網(wang)(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)可(ke)以(yi)(yi)有效(xiao)分離通信量，讓(rang)帶寬得(de)到更(geng)(geng)好的利用(yong)，并且從邏輯角(jiao)度出發，將(jiang)實際的LAN基礎設施分割成(cheng)多個子網(wang)(wang)。局(ju)域網(wang)(wang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)在實際應用(yong)不(bu)僅可(ke)以(yi)(yi)解決(jue)廣(guang)播(bo)惡意(yi)(yi)攻擊(ji)問(wen)題，還有效(xiao)增強(qiang)了網(wang)(wang)絡安(an)全性，不(bu)僅如此(ci)，VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)的使用(yong)可(ke)以(yi)(yi)有效(xiao)降(jiang)低的移動和變更(geng)(geng)成(cheng)本，在物理劃(hua)分子網(wang)(wang)的情況(kuang)下(xia)，快速的完成(cheng)用(yong)戶變更(geng)(geng)，所(suo)需要的時間較短。但(dan)是VLAN技(ji)(ji)術(shu)(shu)在實際使用(yong)中(zhong)也存在一定的問(wen)題，比如：接口(kou)問(wen)題，標簽引入(ru)問(wen)題。

2、信息流優先級

在(zai)傳輸數(shu)據的(de)(de)(de)(de)(de)過程中(zhong)，多(duo)媒(mei)體(ti)數(shu)據和(he)普通(tong)數(shu)據的(de)(de)(de)(de)(de)傳輸方(fang)(fang)式(shi)(shi)不(bu)同，多(duo)媒(mei)體(ti)數(shu)據在(zai)傳輸過程中(zhong)對(dui)網絡(luo)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)有著更高的(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求，想要(yao)提(ti)高多(duo)媒(mei)體(ti)數(shu)據傳輸性(xing)能(neng)，可以(yi)(yi)通(tong)過信(xin)(xin)(xin)息(xi)流(liu)(liu)優(you)(you)先(xian)技術實(shi)現(xian)傳播。信(xin)(xin)(xin)息(xi)流(liu)(liu)分配優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)常用方(fang)(fang)法有兩種，分別(bie)(bie)為：第一(yi)(yi)種，借助交(jiao)換機(ji)完成對(dui)輸入信(xin)(xin)(xin)息(xi)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)確(que)認，然后分類信(xin)(xin)(xin)息(xi)流(liu)(liu)并且分配相應的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)，一(yi)(yi)般(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)三層以(yi)(yi)太網交(jiao)換機(ji)都可以(yi)(yi)實(shi)現(xian)這一(yi)(yi)方(fang)(fang)式(shi)(shi)。另一(yi)(yi)種，利用終端給數(shu)據幀分配優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)，并且將數(shu)據幀放置在(zai)相應的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)隊列中(zhong)，按(an)照優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)實(shi)現(xian)轉發(fa)。第二(er)種方(fang)(fang)式(shi)(shi)，可以(yi)(yi)讓源端和(he)目的(de)(de)(de)(de)(de)端之間通(tong)路(lu)上所有交(jiao)換機(ji)識別(bie)(bie)優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)標志。目前有兩個組織致力于(yu)指定信(xin)(xin)(xin)息(xi)流(liu)(liu)優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)標準(zhun)，分別(bie)(bie)為IEEE802.IP和(he)IPV4TOS域，前者更適合在(zai)交(jiao)換式(shi)(shi)以(yi)(yi)太網環境中(zhong)，IPV4服(fu)務類型域優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)標準(zhun)主要(yao)應用在(zai)廣域網中(zhong)。

3、組播技術

以(yi)太(tai)網(wang)(wang)(wang)交換(huan)機在(zai)(zai)網(wang)(wang)(wang)絡應用(yong)(yong)(yong)中(zhong)，尤其是多(duo)媒體應用(yong)(yong)(yong)中(zhong)，經常會(hui)(hui)涉及點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通(tong)(tong)(tong)信的(de)(de)(de)問(wen)題，組(zu)(zu)(zu)播(bo)(bo)技術(shu)(shu)是實(shi)現(xian)(xian)點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通(tong)(tong)(tong)信的(de)(de)(de)常用(yong)(yong)(yong)方式(shi)，傳(chuan)統(tong)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通(tong)(tong)(tong)信方式(shi)，不僅(jin)浪費(fei)帶寬、也容易產生延(yan)遲和(he)(he)擁(yong)塞，甚至會(hui)(hui)產生一(yi)些無用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)廣播(bo)(bo)報文(wen)(wen)，對(dui)系統(tong)性能帶來負面影響。組(zu)(zu)(zu)播(bo)(bo)技術(shu)(shu)中(zhong)發送(song)者只需要(yao)發送(song)一(yi)次報文(wen)(wen)，路(lu)(lu)由器和(he)(he)交換(huan)機就(jiu)會(hui)(hui)自(zi)動把(ba)報文(wen)(wen)復制給每一(yi)個(ge)真正(zheng)想(xiang)(xiang)要(yao)接收(shou)報文(wen)(wen)的(de)(de)(de)終端。通(tong)(tong)(tong)過這種方式(shi)有效解決(jue)了(le)點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)傳(chuan)送(song)問(wen)題，需要(yao)注(zhu)意的(de)(de)(de)是網(wang)(wang)(wang)絡層(ceng)組(zu)(zu)(zu)播(bo)(bo)的(de)(de)(de)實(shi)現(xian)(xian)較(jiao)為復雜(za)，需要(yao)對(dui)第(di)三(san)層(ceng)和(he)(he)第(di)二層(ceng)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)播(bo)(bo)功能進行詳細的(de)(de)(de)分析(xi)，這其中(zhong)會(hui)(hui)應用(yong)(yong)(yong)到(dao)(dao)網(wang)(wang)(wang)絡拓撲(pu)技術(shu)(shu)和(he)(he)GMRP技術(shu)(shu)。GMRP技術(shu)(shu)是實(shi)現(xian)(xian)組(zu)(zu)(zu)播(bo)(bo)技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)前提(ti)，如果想(xiang)(xiang)要(yao)在(zai)(zai)被(bei)路(lu)(lu)由器隔斷(duan)的(de)(de)(de)幾個(ge)交換(huan)域內(nei)實(shi)現(xian)(xian)組(zu)(zu)(zu)播(bo)(bo)，就(jiu)需要(yao)利用(yong)(yong)(yong)到(dao)(dao)組(zu)(zu)(zu)播(bo)(bo)路(lu)(lu)由協議和(he)(he)IGMP。比如：三(san)層(ceng)交換(huan)機作為核(he)心(xin)交換(huan)網(wang)(wang)(wang)絡，在(zai)(zai)支(zhi)持(chi)GMRP的(de)(de)(de)同(tong)時(shi)，也支(zhi)持(chi)組(zu)(zu)(zu)播(bo)(bo)路(lu)(lu)由協議和(he)(he)IGMP。

4、流量控制

流(liu)(liu)量(liang)控(kong)制是以(yi)太(tai)網(wang)交(jiao)換機(ji)(ji)中(zhong)的(de)關鍵技術，可以(yi)避(bi)免緩(huan)沖區(qu)出(chu)(chu)現溢出(chu)(chu)情(qing)況(kuang)，避(bi)免數據包丟失。引入流(liu)(liu)量(liang)控(kong)制機(ji)(ji)制，以(yi)太(tai)網(wang)交(jiao)換機(ji)(ji)就可以(yi)有效(xiao)限(xian)制網(wang)絡訪問機(ji)(ji)制，對緩(huan)沖區(qu)設置上限(xian)，限(xian)制緩(huan)沖區(qu)的(de)發(fa)送速率，將發(fa)送源關閉一段時間(jian)。比如：在全雙(shuang)工環境中(zhong)，交(jiao)換機(ji)(ji)端(duan)(duan)口和終端(duan)(duan)之間(jian)會連接(jie)一個沒(mei)有使(shi)用(yong)的(de)發(fa)送和接(jie)收通(tong)道，這一通(tong)道的(de)存(cun)在讓交(jiao)換機(ji)(ji)無法(fa)產生一次沖突，去停止終端(duan)(duan)發(fa)送，終端(duan)(duan)就會一直發(fa)送，直到交(jiao)換機(ji)(ji)的(de)緩(huan)沖區(qu)溢出(chu)(chu)。采用(yong)流(liu)(liu)量(liang)控(kong)制方式(shi)，可以(yi)在全雙(shuang)工環境下，產生一個PAUSE幀(zhen)，將其(qi)發(fa)送給工作站，就可以(yi)讓交(jiao)換機(ji)(ji)有足夠的(de)時間(jian)釋(shi)放緩(huan)沖區(qu)。