以太網交換機的工作原理

以(yi)太網交換機是數據鏈路層的(de)機器，以(yi)太網使用物理(li)地(di)址(zhi)(zhi)(MAC地(di)址(zhi)(zhi))，48位，6字(zi)節。其(qi)(qi)工作原理(li)為：當接(jie)受到(dao)一個(ge)(ge)廣播(bo)幀(zhen)時，它(ta)會(hui)向(xiang)除接(jie)受端口(kou)之(zhi)外的(de)所有(you)端口(kou)轉發。當接(jie)受到(dao)一個(ge)(ge)單播(bo)幀(zhen)時，檢查其(qi)(qi)目的(de)地(di)址(zhi)(zhi)并(bing)對應自(zi)己的(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)表，如(ru)果存在目的(de)地(di)址(zhi)(zhi)，則(ze)轉發，如(ru)果不存在則(ze)泛(fan)洪(廣播(bo))，廣播(bo)后如(ru)果沒有(you)主機的(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)與(yu)幀(zhen)的(de)目的(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)相(xiang)同，則(ze)丟棄，若有(you)主機相(xiang)同，則(ze)會(hui)將主機的(de)MAC自(zi)動添加到(dao)其(qi)(qi)MAC地(di)址(zhi)(zhi)表中。

交換機(ji)分割沖(chong)突(tu)域，每(mei)個端(duan)口獨立成一個沖(chong)突(tu)域。每(mei)個端(duan)口如果(guo)有(you)大(da)量數據發(fa)送，則端(duan)口會(hui)先將(jiang)收到(dao)(dao)的(de)等待發(fa)送的(de)數據存(cun)儲到(dao)(dao)寄存(cun)器中，在輪(lun)到(dao)(dao)發(fa)送時(shi)再發(fa)送出去。

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以太網交換機的特點

1、以太網交換(huan)機的每個端口都直(zhi)接(jie)與主機相連，并且一(yi)般都工作在全雙(shuang)工方式。

2、交換機(ji)能同時連通(tong)許多對的端口，使每一對相互通(tong)信(xin)的主機(ji)都能像獨占(zhan)通(tong)信(xin)媒體那樣，進(jin)行無沖突(tu)地傳輸(shu)數據。

3、用戶獨占(zhan)傳輸媒體的帶寬，若一個接口到主機(ji)的帶寬是10Mbit每秒，那么(me)有10個接口的交換機(ji)的總容量是100Mbit每秒。這是交換機(ji)的最(zui)大優點。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借(jie)助VLAN技(ji)術可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效(xiao)避免廣(guang)播數據的(de)(de)(de)惡意(yi)攻(gong)擊(ji)，造(zao)成廣(guang)播數據惡意(yi)攻(gong)擊(ji)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)原因是(shi)因為以(yi)(yi)太網(wang)(wang)交換(huan)機(ji)的(de)(de)(de)沖(chong)突域(yu)和廣(guang)播域(yu)不一(yi)致，在(zai)(zai)這樣的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)利用(yong)VLAN技(ji)術也(ye)就是(shi)局域(yu)網(wang)(wang)技(ji)術，通(tong)過(guo)限制廣(guang)播域(yu)范圍的(de)(de)(de)方(fang)式解決這一(yi)問題(ti)(ti)。局域(yu)網(wang)(wang)技(ji)術可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效(xiao)分(fen)(fen)離通(tong)信量(liang)，讓帶寬得到更(geng)好的(de)(de)(de)利用(yong)，并且(qie)從(cong)邏(luo)輯角度出發，將實際(ji)的(de)(de)(de)LAN基礎設施(shi)分(fen)(fen)割成多個子網(wang)(wang)。局域(yu)網(wang)(wang)技(ji)術在(zai)(zai)實際(ji)應用(yong)不僅可(ke)(ke)以(yi)(yi)解決廣(guang)播惡意(yi)攻(gong)擊(ji)問題(ti)(ti)，還有(you)效(xiao)增(zeng)強了網(wang)(wang)絡安全性，不僅如(ru)此，VLAN技(ji)術的(de)(de)(de)使用(yong)可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效(xiao)降低的(de)(de)(de)移動和變更(geng)成本，在(zai)(zai)物(wu)理劃分(fen)(fen)子網(wang)(wang)的(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，快(kuai)速的(de)(de)(de)完(wan)成用(yong)戶變更(geng)，所需要(yao)的(de)(de)(de)時間較短。但是(shi)VLAN技(ji)術在(zai)(zai)實際(ji)使用(yong)中也(ye)存(cun)在(zai)(zai)一(yi)定的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)，比(bi)如(ru)：接口問題(ti)(ti)，標簽(qian)引(yin)入問題(ti)(ti)。

2、信息流優先級

在(zai)傳(chuan)輸(shu)數(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong)(zhong)，多(duo)媒體數(shu)(shu)據(ju)和(he)(he)普通數(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)(de)傳(chuan)輸(shu)方式(shi)不同，多(duo)媒體數(shu)(shu)據(ju)在(zai)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程中(zhong)(zhong)對網(wang)絡的(de)(de)(de)性能有著(zhu)更高的(de)(de)(de)要求，想要提高多(duo)媒體數(shu)(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)性能，可(ke)以(yi)通過(guo)信(xin)息流(liu)(liu)優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)技術實(shi)現傳(chuan)播(bo)。信(xin)息流(liu)(liu)分配(pei)優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)的(de)(de)(de)常用(yong)(yong)方法有兩種(zhong)，分別(bie)為：第(di)(di)一種(zhong)，借助交(jiao)(jiao)換機(ji)完成對輸(shu)入(ru)信(xin)息流(liu)(liu)的(de)(de)(de)確認，然后分類信(xin)息流(liu)(liu)并且(qie)(qie)分配(pei)相應的(de)(de)(de)優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)，一般(ban)的(de)(de)(de)三層以(yi)太(tai)網(wang)交(jiao)(jiao)換機(ji)都可(ke)以(yi)實(shi)現這(zhe)一方式(shi)。另(ling)一種(zhong)，利用(yong)(yong)終端(duan)給(gei)數(shu)(shu)據(ju)幀分配(pei)優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)，并且(qie)(qie)將數(shu)(shu)據(ju)幀放置在(zai)相應的(de)(de)(de)優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)隊(dui)列中(zhong)(zhong)，按照優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)實(shi)現轉發。第(di)(di)二種(zhong)方式(shi)，可(ke)以(yi)讓源(yuan)端(duan)和(he)(he)目的(de)(de)(de)端(duan)之間通路(lu)上所(suo)有交(jiao)(jiao)換機(ji)識(shi)別(bie)優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)志。目前有兩個組織致力于指定信(xin)息流(liu)(liu)優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)準(zhun)，分別(bie)為IEEE802.IP和(he)(he)IPV4TOS域(yu)，前者(zhe)更適合在(zai)交(jiao)(jiao)換式(shi)以(yi)太(tai)網(wang)環境中(zhong)(zhong)，IPV4服務類型域(yu)優(you)(you)(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)準(zhun)主要應用(yong)(yong)在(zai)廣域(yu)網(wang)中(zhong)(zhong)。

3、組播技術

以太網(wang)(wang)交(jiao)換(huan)機在網(wang)(wang)絡(luo)(luo)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)中(zhong)，尤其是多媒體應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)中(zhong)，經常會(hui)(hui)涉及點(dian)(dian)(dian)(dian)到多點(dian)(dian)(dian)(dian)通(tong)信的(de)(de)(de)問題(ti)，組(zu)(zu)播技術是實現點(dian)(dian)(dian)(dian)到多點(dian)(dian)(dian)(dian)通(tong)信的(de)(de)(de)常用(yong)(yong)(yong)(yong)方式(shi)，傳統(tong)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)到多點(dian)(dian)(dian)(dian)通(tong)信方式(shi)，不僅浪費帶寬(kuan)、也(ye)容易產生延遲和(he)擁塞，甚至會(hui)(hui)產生一些無(wu)用(yong)(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)廣播報(bao)文(wen)，對(dui)系統(tong)性能(neng)帶來(lai)負面影響。組(zu)(zu)播技術中(zhong)發送(song)(song)(song)者只需(xu)(xu)要發送(song)(song)(song)一次(ci)報(bao)文(wen)，路(lu)(lu)由器和(he)交(jiao)換(huan)機就(jiu)(jiu)會(hui)(hui)自動把(ba)報(bao)文(wen)復制給(gei)每一個真正想要接收報(bao)文(wen)的(de)(de)(de)終端。通(tong)過這種方式(shi)有效(xiao)解決了點(dian)(dian)(dian)(dian)到多點(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)傳送(song)(song)(song)問題(ti)，需(xu)(xu)要注意的(de)(de)(de)是網(wang)(wang)絡(luo)(luo)層(ceng)組(zu)(zu)播的(de)(de)(de)實現較為(wei)復雜，需(xu)(xu)要對(dui)第三(san)(san)層(ceng)和(he)第二層(ceng)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)播功能(neng)進行詳細的(de)(de)(de)分析，這其中(zhong)會(hui)(hui)應(ying)用(yong)(yong)(yong)(yong)到網(wang)(wang)絡(luo)(luo)拓撲技術和(he)GMRP技術。GMRP技術是實現組(zu)(zu)播技術的(de)(de)(de)前(qian)提，如果想要在被路(lu)(lu)由器隔斷的(de)(de)(de)幾個交(jiao)換(huan)域內實現組(zu)(zu)播，就(jiu)(jiu)需(xu)(xu)要利用(yong)(yong)(yong)(yong)到組(zu)(zu)播路(lu)(lu)由協(xie)議和(he)IGMP。比(bi)如：三(san)(san)層(ceng)交(jiao)換(huan)機作為(wei)核心交(jiao)換(huan)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)，在支持GMRP的(de)(de)(de)同(tong)時(shi)，也(ye)支持組(zu)(zu)播路(lu)(lu)由協(xie)議和(he)IGMP。

4、流量控制

流(liu)量(liang)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)是以(yi)太網交換(huan)機(ji)(ji)中的(de)關鍵技術，可(ke)(ke)以(yi)避免(mian)緩(huan)沖區(qu)出現溢出情況，避免(mian)數據包丟(diu)失。引入流(liu)量(liang)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)機(ji)(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，以(yi)太網交換(huan)機(ji)(ji)就可(ke)(ke)以(yi)有(you)效限(xian)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)網絡訪問機(ji)(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，對(dui)緩(huan)沖區(qu)設(she)置上限(xian)，限(xian)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)緩(huan)沖區(qu)的(de)發(fa)(fa)送(song)(song)速率，將(jiang)發(fa)(fa)送(song)(song)源關閉一(yi)段時間。比如：在全雙工環境中，交換(huan)機(ji)(ji)端(duan)口和(he)終(zhong)端(duan)之間會連(lian)接一(yi)個(ge)沒有(you)使用的(de)發(fa)(fa)送(song)(song)和(he)接收通道(dao)，這一(yi)通道(dao)的(de)存在讓交換(huan)機(ji)(ji)無法產(chan)(chan)生(sheng)一(yi)次沖突，去停止終(zhong)端(duan)發(fa)(fa)送(song)(song)，終(zhong)端(duan)就會一(yi)直發(fa)(fa)送(song)(song)，直到交換(huan)機(ji)(ji)的(de)緩(huan)沖區(qu)溢出。采用流(liu)量(liang)控制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)方式，可(ke)(ke)以(yi)在全雙工環境下，產(chan)(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)PAUSE幀，將(jiang)其發(fa)(fa)送(song)(song)給(gei)工作站，就可(ke)(ke)以(yi)讓交換(huan)機(ji)(ji)有(you)足夠的(de)時間釋放緩(huan)沖區(qu)。