以太網交換機的工作原理

以(yi)太網(wang)交換機(ji)是(shi)數據鏈(lian)路層的(de)(de)(de)機(ji)器(qi)，以(yi)太網(wang)使用物理地(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(MAC地(di)址(zhi)(zhi)(zhi))，48位，6字節。其工作原(yuan)理為：當接(jie)受(shou)到一個(ge)廣播(bo)幀(zhen)時，它會向(xiang)除(chu)接(jie)受(shou)端口之外的(de)(de)(de)所有(you)端口轉發。當接(jie)受(shou)到一個(ge)單(dan)播(bo)幀(zhen)時，檢查其目的(de)(de)(de)地(di)址(zhi)(zhi)(zhi)并(bing)對應自己的(de)(de)(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)(zhi)表(biao)，如果(guo)存(cun)在目的(de)(de)(de)地(di)址(zhi)(zhi)(zhi)，則(ze)轉發，如果(guo)不(bu)存(cun)在則(ze)泛洪(廣播(bo))，廣播(bo)后如果(guo)沒有(you)主(zhu)機(ji)的(de)(de)(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)(zhi)與幀(zhen)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)MAC地(di)址(zhi)(zhi)(zhi)相(xiang)同(tong)，則(ze)丟棄，若(ruo)有(you)主(zhu)機(ji)相(xiang)同(tong)，則(ze)會將(jiang)主(zhu)機(ji)的(de)(de)(de)MAC自動添加到其MAC地(di)址(zhi)(zhi)(zhi)表(biao)中。

交(jiao)換機分割沖突域，每(mei)個端口(kou)獨立成一個沖突域。每(mei)個端口(kou)如果有大(da)量數據發送(song)，則(ze)端口(kou)會先將收到的(de)等待發送(song)的(de)數據存儲(chu)到寄存器中，在輪到發送(song)時再發送(song)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、以太網(wang)交換機(ji)的每個(ge)端口都(dou)直接(jie)與主機(ji)相連(lian)，并且一般都(dou)工作(zuo)在全雙工方(fang)式。

2、交(jiao)換機能(neng)(neng)同時(shi)連通(tong)許多對(dui)的(de)端口，使(shi)每一對(dui)相互(hu)通(tong)信的(de)主機都能(neng)(neng)像(xiang)獨占通(tong)信媒體那樣，進行無沖(chong)突地傳輸(shu)數據(ju)。

3、用戶獨占傳(chuan)輸媒體的(de)帶寬(kuan)，若一個接(jie)口到主機的(de)帶寬(kuan)是10Mbit每秒，那么有10個接(jie)口的(de)交換(huan)機的(de)總容量是100Mbit每秒。這是交換(huan)機的(de)最大優點。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借(jie)助VLAN技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效避免廣播(bo)數據的(de)(de)(de)(de)(de)(de)惡(e)意(yi)攻擊(ji)，造成(cheng)廣播(bo)數據惡(e)意(yi)攻擊(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)原因(yin)是因(yin)為以(yi)(yi)太網(wang)(wang)交(jiao)換(huan)機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖突域(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)和廣播(bo)域(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)不(bu)一(yi)致，在這樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，可(ke)(ke)以(yi)(yi)利用VLAN技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)也就是局(ju)域(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)網(wang)(wang)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)，通(tong)(tong)過限制廣播(bo)域(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)范圍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式(shi)解決這一(yi)問(wen)題。局(ju)域(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)網(wang)(wang)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效分離(li)通(tong)(tong)信(xin)量，讓帶寬得到更(geng)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)利用，并(bing)且從邏輯角(jiao)度出(chu)發，將(jiang)實(shi)際(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)LAN基(ji)礎設(she)施(shi)分割成(cheng)多個子(zi)網(wang)(wang)。局(ju)域(yu)(yu)(yu)(yu)(yu)網(wang)(wang)技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)在實(shi)際(ji)應(ying)用不(bu)僅可(ke)(ke)以(yi)(yi)解決廣播(bo)惡(e)意(yi)攻擊(ji)問(wen)題，還有(you)效增強(qiang)了網(wang)(wang)絡(luo)安全性，不(bu)僅如此，VLAN技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使用可(ke)(ke)以(yi)(yi)有(you)效降低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)移動和變更(geng)成(cheng)本，在物理劃分子(zi)網(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，快(kuai)速(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)完成(cheng)用戶變更(geng)，所需要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間(jian)較短。但是VLAN技(ji)術(shu)(shu)(shu)(shu)在實(shi)際(ji)使用中也存在一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題，比(bi)如：接(jie)口問(wen)題，標簽引入(ru)問(wen)題。

2、信息流優先級

在(zai)傳輸數(shu)據(ju)的(de)(de)過(guo)程中(zhong)(zhong)，多媒體數(shu)據(ju)和普通數(shu)據(ju)的(de)(de)傳輸方(fang)(fang)(fang)式不同，多媒體數(shu)據(ju)在(zai)傳輸過(guo)程中(zhong)(zhong)對網(wang)絡的(de)(de)性能有著更(geng)高(gao)的(de)(de)要求，想(xiang)要提高(gao)多媒體數(shu)據(ju)傳輸性能，可以(yi)(yi)通過(guo)信(xin)息(xi)流(liu)優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)技術實現(xian)傳播。信(xin)息(xi)流(liu)分(fen)(fen)(fen)配(pei)優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)級(ji)的(de)(de)常(chang)用(yong)方(fang)(fang)(fang)法(fa)有兩種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，分(fen)(fen)(fen)別為：第一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，借助交(jiao)(jiao)換(huan)機完成對輸入信(xin)息(xi)流(liu)的(de)(de)確認，然后分(fen)(fen)(fen)類信(xin)息(xi)流(liu)并(bing)且分(fen)(fen)(fen)配(pei)相應(ying)的(de)(de)優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)級(ji)，一般的(de)(de)三層以(yi)(yi)太網(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)機都(dou)可以(yi)(yi)實現(xian)這(zhe)一方(fang)(fang)(fang)式。另(ling)一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，利用(yong)終端給數(shu)據(ju)幀分(fen)(fen)(fen)配(pei)優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)級(ji)，并(bing)且將(jiang)數(shu)據(ju)幀放置在(zai)相應(ying)的(de)(de)優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)級(ji)隊列(lie)中(zhong)(zhong)，按照優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)級(ji)實現(xian)轉發。第二(er)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)方(fang)(fang)(fang)式，可以(yi)(yi)讓源(yuan)端和目的(de)(de)端之(zhi)間通路上所有交(jiao)(jiao)換(huan)機識別優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)志。目前有兩個組織致力于指定信(xin)息(xi)流(liu)優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)準(zhun)，分(fen)(fen)(fen)別為IEEE802.IP和IPV4TOS域，前者更(geng)適合(he)在(zai)交(jiao)(jiao)換(huan)式以(yi)(yi)太網(wang)環境中(zhong)(zhong)，IPV4服務類型域優(you)(you)先(xian)(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)準(zhun)主要應(ying)用(yong)在(zai)廣域網(wang)中(zhong)(zhong)。

3、組播技術

以太網(wang)交(jiao)(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)在(zai)網(wang)絡應(ying)用(yong)中(zhong)，尤其(qi)是(shi)多(duo)(duo)(duo)媒體應(ying)用(yong)中(zhong)，經常會(hui)涉及點(dian)(dian)到(dao)多(duo)(duo)(duo)點(dian)(dian)通信的(de)(de)(de)(de)問題(ti)，組(zu)播(bo)(bo)(bo)(bo)技(ji)術(shu)(shu)是(shi)實(shi)(shi)現(xian)(xian)(xian)(xian)點(dian)(dian)到(dao)多(duo)(duo)(duo)點(dian)(dian)通信的(de)(de)(de)(de)常用(yong)方(fang)式，傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)到(dao)多(duo)(duo)(duo)點(dian)(dian)通信方(fang)式，不僅浪費帶寬、也容(rong)易產(chan)生延遲和(he)(he)擁塞，甚(shen)至會(hui)產(chan)生一些(xie)無用(yong)的(de)(de)(de)(de)廣播(bo)(bo)(bo)(bo)報(bao)文(wen)，對系統(tong)性能帶來負面(mian)影響。組(zu)播(bo)(bo)(bo)(bo)技(ji)術(shu)(shu)中(zhong)發送(song)者只需要(yao)發送(song)一次(ci)報(bao)文(wen)，路(lu)(lu)由器和(he)(he)交(jiao)(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)就會(hui)自(zi)動把報(bao)文(wen)復制給每一個真(zhen)正想(xiang)要(yao)接收(shou)報(bao)文(wen)的(de)(de)(de)(de)終端。通過這種方(fang)式有(you)效(xiao)解(jie)決(jue)了(le)點(dian)(dian)到(dao)多(duo)(duo)(duo)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)傳送(song)問題(ti)，需要(yao)注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)網(wang)絡層(ceng)組(zu)播(bo)(bo)(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)實(shi)(shi)現(xian)(xian)(xian)(xian)較為復雜，需要(yao)對第(di)三(san)層(ceng)和(he)(he)第(di)二(er)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)組(zu)播(bo)(bo)(bo)(bo)功能進行詳細的(de)(de)(de)(de)分析，這其(qi)中(zhong)會(hui)應(ying)用(yong)到(dao)網(wang)絡拓撲(pu)技(ji)術(shu)(shu)和(he)(he)GMRP技(ji)術(shu)(shu)。GMRP技(ji)術(shu)(shu)是(shi)實(shi)(shi)現(xian)(xian)(xian)(xian)組(zu)播(bo)(bo)(bo)(bo)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)前提(ti)，如果(guo)想(xiang)要(yao)在(zai)被路(lu)(lu)由器隔斷(duan)的(de)(de)(de)(de)幾個交(jiao)(jiao)(jiao)換域內實(shi)(shi)現(xian)(xian)(xian)(xian)組(zu)播(bo)(bo)(bo)(bo)，就需要(yao)利用(yong)到(dao)組(zu)播(bo)(bo)(bo)(bo)路(lu)(lu)由協議(yi)和(he)(he)IGMP。比如：三(san)層(ceng)交(jiao)(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)作為核心(xin)交(jiao)(jiao)(jiao)換網(wang)絡，在(zai)支持(chi)GMRP的(de)(de)(de)(de)同時，也支持(chi)組(zu)播(bo)(bo)(bo)(bo)路(lu)(lu)由協議(yi)和(he)(he)IGMP。

4、流量控制

流(liu)量(liang)(liang)(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)是(shi)以(yi)(yi)太(tai)網交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)中的(de)(de)(de)關(guan)鍵技術，可以(yi)(yi)避免緩沖(chong)區(qu)(qu)出(chu)現溢出(chu)情況，避免數據包(bao)丟(diu)失。引入流(liu)量(liang)(liang)(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)機(ji)制(zhi)(zhi)，以(yi)(yi)太(tai)網交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)就可以(yi)(yi)有效限制(zhi)(zhi)網絡訪問機(ji)制(zhi)(zhi)，對緩沖(chong)區(qu)(qu)設置上(shang)限，限制(zhi)(zhi)緩沖(chong)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)速(su)率，將(jiang)(jiang)發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)源(yuan)關(guan)閉一段時間。比如：在全雙工環境中，交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)端(duan)(duan)口和(he)終(zhong)(zhong)端(duan)(duan)之間會(hui)連接一個(ge)沒有使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)和(he)接收通道，這一通道的(de)(de)(de)存在讓交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)無法產生(sheng)一次沖(chong)突(tu)，去停止(zhi)終(zhong)(zhong)端(duan)(duan)發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)，終(zhong)(zhong)端(duan)(duan)就會(hui)一直發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)，直到交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)的(de)(de)(de)緩沖(chong)區(qu)(qu)溢出(chu)。采用(yong)流(liu)量(liang)(liang)(liang)控(kong)制(zhi)(zhi)方(fang)式，可以(yi)(yi)在全雙工環境下(xia)，產生(sheng)一個(ge)PAUSE幀，將(jiang)(jiang)其發(fa)(fa)(fa)送(song)(song)(song)給工作站，就可以(yi)(yi)讓交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)機(ji)有足夠的(de)(de)(de)時間釋放緩沖(chong)區(qu)(qu)。