以太網交換機的工作原理

以太網(wang)交換(huan)機(ji)是數據(ju)鏈路層的(de)機(ji)器(qi)，以太網(wang)使用物理地(di)址(zhi)(zhi)(MAC地(di)址(zhi)(zhi))，48位，6字節(jie)。其工作原理為：當(dang)接受到一個廣播幀時，它(ta)會(hui)向除接受端口之外的(de)所有端口轉(zhuan)發。當(dang)接受到一個單播幀時，檢查(cha)其目(mu)的(de)地(di)址(zhi)(zhi)并對應自己的(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)表，如果(guo)存(cun)在目(mu)的(de)地(di)址(zhi)(zhi)，則轉(zhuan)發，如果(guo)不存(cun)在則泛洪(廣播)，廣播后如果(guo)沒有主(zhu)(zhu)機(ji)的(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)與幀的(de)目(mu)的(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)相(xiang)同(tong)，則丟棄，若有主(zhu)(zhu)機(ji)相(xiang)同(tong)，則會(hui)將主(zhu)(zhu)機(ji)的(de)MAC自動(dong)添加到其MAC地(di)址(zhi)(zhi)表中(zhong)。

交(jiao)換機分割沖(chong)突(tu)域，每個(ge)端(duan)口(kou)獨(du)立(li)成一個(ge)沖(chong)突(tu)域。每個(ge)端(duan)口(kou)如(ru)果有大量數(shu)據發(fa)送(song)，則端(duan)口(kou)會先將(jiang)收到的等待(dai)發(fa)送(song)的數(shu)據存儲到寄存器中，在輪到發(fa)送(song)時再發(fa)送(song)出去。

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以太網交換機的特點

1、以太網交換機的每個端(duan)口都直接(jie)與主機相連，并且(qie)一(yi)般都工(gong)(gong)作在全(quan)雙(shuang)工(gong)(gong)方式。

2、交換機能(neng)同(tong)時連通許多對的端口(kou)，使每一(yi)對相(xiang)互通信的主機都能(neng)像獨占通信媒體那樣，進行無沖(chong)突地傳(chuan)輸數據。

3、用戶(hu)獨占傳(chuan)輸(shu)媒體的帶寬(kuan)(kuan)，若一個接(jie)口到主(zhu)機的帶寬(kuan)(kuan)是10Mbit每秒(miao)，那么(me)有(you)10個接(jie)口的交(jiao)換機的總容(rong)量(liang)是100Mbit每秒(miao)。這是交(jiao)換機的最大優點(dian)。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借(jie)助VLAN技術(shu)(shu)可以(yi)有效(xiao)避(bi)免廣(guang)播(bo)數(shu)據的(de)惡(e)意(yi)攻(gong)擊，造(zao)成廣(guang)播(bo)數(shu)據惡(e)意(yi)攻(gong)擊的(de)主(zhu)要原因是因為以(yi)太網(wang)交換機的(de)沖突域和(he)廣(guang)播(bo)域不一(yi)致，在這樣的(de)情(qing)況(kuang)下，可以(yi)利用(yong)(yong)VLAN技術(shu)(shu)也(ye)就是局域網(wang)技術(shu)(shu)，通過限制廣(guang)播(bo)域范圍(wei)的(de)方式解決這一(yi)問題(ti)。局域網(wang)技術(shu)(shu)可以(yi)有效(xiao)分離(li)通信量，讓帶寬(kuan)得到更好的(de)利用(yong)(yong)，并且從邏輯角(jiao)度出發，將實際的(de)LAN基礎設施分割(ge)成多個子網(wang)。局域網(wang)技術(shu)(shu)在實際應用(yong)(yong)不僅可以(yi)解決廣(guang)播(bo)惡(e)意(yi)攻(gong)擊問題(ti)，還有效(xiao)增強了網(wang)絡安全性，不僅如此，VLAN技術(shu)(shu)的(de)使(shi)用(yong)(yong)可以(yi)有效(xiao)降低(di)的(de)移(yi)動(dong)和(he)變(bian)更成本，在物(wu)理劃分子網(wang)的(de)情(qing)況(kuang)下，快(kuai)速(su)的(de)完(wan)成用(yong)(yong)戶變(bian)更，所(suo)需要的(de)時(shi)間較短。但是VLAN技術(shu)(shu)在實際使(shi)用(yong)(yong)中也(ye)存在一(yi)定的(de)問題(ti)，比(bi)如：接(jie)口問題(ti)，標簽引入問題(ti)。

2、信息流優先級

在(zai)傳(chuan)輸(shu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的過程(cheng)中(zhong)(zhong)，多(duo)媒(mei)體(ti)數(shu)(shu)據(ju)(ju)和普通數(shu)(shu)據(ju)(ju)的傳(chuan)輸(shu)方式(shi)不同，多(duo)媒(mei)體(ti)數(shu)(shu)據(ju)(ju)在(zai)傳(chuan)輸(shu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)對網(wang)絡(luo)的性(xing)能有(you)(you)著更高的要求，想要提高多(duo)媒(mei)體(ti)數(shu)(shu)據(ju)(ju)傳(chuan)輸(shu)性(xing)能，可(ke)以(yi)(yi)通過信息(xi)(xi)流(liu)優(you)(you)先(xian)(xian)技術(shu)實現傳(chuan)播。信息(xi)(xi)流(liu)分配優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)的常用方法有(you)(you)兩(liang)種，分別(bie)為：第一種，借助(zhu)交換機(ji)完成(cheng)對輸(shu)入信息(xi)(xi)流(liu)的確認，然后分類信息(xi)(xi)流(liu)并且分配相應(ying)的優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)，一般(ban)的三層以(yi)(yi)太(tai)網(wang)交換機(ji)都(dou)可(ke)以(yi)(yi)實現這一方式(shi)。另一種，利用終(zhong)端給數(shu)(shu)據(ju)(ju)幀分配優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)，并且將數(shu)(shu)據(ju)(ju)幀放置在(zai)相應(ying)的優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)隊列中(zhong)(zhong)，按照優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)實現轉發。第二種方式(shi)，可(ke)以(yi)(yi)讓源(yuan)端和目的端之間通路上所有(you)(you)交換機(ji)識別(bie)優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)標志(zhi)。目前有(you)(you)兩(liang)個組織(zhi)致力于指定信息(xi)(xi)流(liu)優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)標準，分別(bie)為IEEE802.IP和IPV4TOS域，前者更適合在(zai)交換式(shi)以(yi)(yi)太(tai)網(wang)環境(jing)中(zhong)(zhong)，IPV4服務類型域優(you)(you)先(xian)(xian)級(ji)標準主要應(ying)用在(zai)廣域網(wang)中(zhong)(zhong)。

3、組播技術

以太(tai)網(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)在(zai)網(wang)絡(luo)(luo)應(ying)用中(zhong)，尤其是多(duo)媒體應(ying)用中(zhong)，經常會(hui)(hui)涉及點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通信(xin)的(de)問(wen)題，組(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)是實(shi)現(xian)(xian)點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通信(xin)的(de)常用方式(shi)，傳統的(de)點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)通信(xin)方式(shi)，不僅(jin)浪費帶寬、也(ye)容易(yi)產生延遲和擁(yong)塞，甚至會(hui)(hui)產生一些無(wu)用的(de)廣播(bo)報文，對(dui)系統性能帶來負(fu)面影響。組(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)中(zhong)發送(song)者只需要發送(song)一次報文，路由器和交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)就會(hui)(hui)自(zi)動把報文復制給每(mei)一個(ge)真(zhen)正想要接收報文的(de)終(zhong)端(duan)。通過這種方式(shi)有效解決了點(dian)(dian)到(dao)(dao)多(duo)點(dian)(dian)的(de)傳送(song)問(wen)題，需要注意的(de)是網(wang)絡(luo)(luo)層(ceng)(ceng)(ceng)組(zu)(zu)播(bo)的(de)實(shi)現(xian)(xian)較為復雜(za)，需要對(dui)第三(san)層(ceng)(ceng)(ceng)和第二層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)組(zu)(zu)播(bo)功能進行詳(xiang)細的(de)分析，這其中(zhong)會(hui)(hui)應(ying)用到(dao)(dao)網(wang)絡(luo)(luo)拓撲(pu)技(ji)(ji)術(shu)和GMRP技(ji)(ji)術(shu)。GMRP技(ji)(ji)術(shu)是實(shi)現(xian)(xian)組(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)的(de)前提(ti)，如果想要在(zai)被(bei)路由器隔斷的(de)幾個(ge)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)域內實(shi)現(xian)(xian)組(zu)(zu)播(bo)，就需要利(li)用到(dao)(dao)組(zu)(zu)播(bo)路由協(xie)議和IGMP。比如：三(san)層(ceng)(ceng)(ceng)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)作為核心交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)網(wang)絡(luo)(luo)，在(zai)支(zhi)持GMRP的(de)同(tong)時，也(ye)支(zhi)持組(zu)(zu)播(bo)路由協(xie)議和IGMP。

4、流量控制

流量(liang)控制(zhi)是(shi)以太(tai)網(wang)交(jiao)換機(ji)(ji)中的(de)關鍵技術，可(ke)以避免(mian)緩(huan)(huan)(huan)沖區出現溢出情況，避免(mian)數(shu)據(ju)包丟失。引入(ru)流量(liang)控制(zhi)機(ji)(ji)制(zhi)，以太(tai)網(wang)交(jiao)換機(ji)(ji)就(jiu)可(ke)以有效限(xian)制(zhi)網(wang)絡訪(fang)問(wen)機(ji)(ji)制(zhi)，對(dui)緩(huan)(huan)(huan)沖區設(she)置(zhi)上限(xian)，限(xian)制(zhi)緩(huan)(huan)(huan)沖區的(de)發送(song)速率(lv)，將(jiang)發送(song)源關閉一(yi)段時間(jian)(jian)。比如：在(zai)(zai)全雙(shuang)工(gong)(gong)環境(jing)中，交(jiao)換機(ji)(ji)端口(kou)和終(zhong)端之間(jian)(jian)會連(lian)接一(yi)個(ge)(ge)沒有使用(yong)的(de)發送(song)和接收通道，這(zhe)一(yi)通道的(de)存在(zai)(zai)讓交(jiao)換機(ji)(ji)無法(fa)產生一(yi)次沖突，去(qu)停(ting)止終(zhong)端發送(song)，終(zhong)端就(jiu)會一(yi)直發送(song)，直到交(jiao)換機(ji)(ji)的(de)緩(huan)(huan)(huan)沖區溢出。采用(yong)流量(liang)控制(zhi)方式，可(ke)以在(zai)(zai)全雙(shuang)工(gong)(gong)環境(jing)下，產生一(yi)個(ge)(ge)PAUSE幀(zhen)，將(jiang)其發送(song)給工(gong)(gong)作站(zhan)，就(jiu)可(ke)以讓交(jiao)換機(ji)(ji)有足夠的(de)時間(jian)(jian)釋放緩(huan)(huan)(huan)沖區。