以太網交換機的工作原理

以太網交換(huan)機(ji)是數(shu)據鏈路(lu)層的機(ji)器(qi)，以太網使用物理地(di)址(zhi)(MAC地(di)址(zhi))，48位(wei)，6字節(jie)。其工作原理為：當接(jie)受(shou)到一個廣(guang)播(bo)幀時，它(ta)會向除接(jie)受(shou)端(duan)口之外的所有(you)(you)端(duan)口轉發。當接(jie)受(shou)到一個單播(bo)幀時，檢(jian)查其目的地(di)址(zhi)并對應自己的MAC地(di)址(zhi)表，如果存(cun)在目的地(di)址(zhi)，則(ze)(ze)轉發，如果不存(cun)在則(ze)(ze)泛(fan)洪(廣(guang)播(bo))，廣(guang)播(bo)后如果沒有(you)(you)主(zhu)機(ji)的MAC地(di)址(zhi)與幀的目的MAC地(di)址(zhi)相(xiang)同，則(ze)(ze)丟棄，若有(you)(you)主(zhu)機(ji)相(xiang)同，則(ze)(ze)會將主(zhu)機(ji)的MAC自動添加到其MAC地(di)址(zhi)表中。

交換機(ji)分(fen)割沖突域，每個(ge)端口(kou)獨立成一個(ge)沖突域。每個(ge)端口(kou)如果有大(da)量(liang)數據發送(song)，則端口(kou)會先將收到(dao)的等待發送(song)的數據存(cun)儲到(dao)寄(ji)存(cun)器(qi)中(zhong)，在輪到(dao)發送(song)時再發送(song)出去。

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以太網交換機的特點

1、以(yi)太網交(jiao)換(huan)機的每(mei)個端口都(dou)直接與主機相連，并且一般都(dou)工作在全雙(shuang)工方式(shi)。

2、交換機(ji)能同(tong)時(shi)連通(tong)許多對(dui)(dui)的端口，使(shi)每一對(dui)(dui)相互通(tong)信的主機(ji)都能像獨占通(tong)信媒(mei)體那樣，進(jin)行(xing)無(wu)沖突地(di)傳(chuan)輸(shu)數據(ju)。

3、用戶獨占傳輸(shu)媒體的帶寬(kuan)，若(ruo)一個接口(kou)(kou)到主(zhu)機的帶寬(kuan)是(shi)10Mbit每秒，那么有10個接口(kou)(kou)的交(jiao)(jiao)換(huan)機的總容(rong)量是(shi)100Mbit每秒。這(zhe)是(shi)交(jiao)(jiao)換(huan)機的最(zui)大優點(dian)。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借助VLAN技術(shu)可(ke)以有效(xiao)避(bi)免(mian)廣(guang)(guang)播數(shu)據的(de)(de)惡意(yi)攻(gong)擊，造成(cheng)廣(guang)(guang)播數(shu)據惡意(yi)攻(gong)擊的(de)(de)主要原因(yin)(yin)是因(yin)(yin)為(wei)以太網(wang)(wang)交換機的(de)(de)沖(chong)突域(yu)和(he)廣(guang)(guang)播域(yu)不(bu)一(yi)致，在(zai)這樣的(de)(de)情況下，可(ke)以利(li)用VLAN技術(shu)也就(jiu)是局域(yu)網(wang)(wang)技術(shu)，通(tong)(tong)過限制廣(guang)(guang)播域(yu)范圍的(de)(de)方式解決這一(yi)問(wen)(wen)題(ti)。局域(yu)網(wang)(wang)技術(shu)可(ke)以有效(xiao)分離通(tong)(tong)信量，讓帶寬得到更好(hao)的(de)(de)利(li)用，并且(qie)從(cong)邏輯角度出(chu)發，將(jiang)實(shi)際(ji)的(de)(de)LAN基礎設施分割成(cheng)多(duo)個(ge)子網(wang)(wang)。局域(yu)網(wang)(wang)技術(shu)在(zai)實(shi)際(ji)應用不(bu)僅(jin)可(ke)以解決廣(guang)(guang)播惡意(yi)攻(gong)擊問(wen)(wen)題(ti)，還(huan)有效(xiao)增強(qiang)了(le)網(wang)(wang)絡(luo)安全性，不(bu)僅(jin)如此，VLAN技術(shu)的(de)(de)使用可(ke)以有效(xiao)降低的(de)(de)移動和(he)變更成(cheng)本(ben)，在(zai)物理劃分子網(wang)(wang)的(de)(de)情況下，快(kuai)速的(de)(de)完成(cheng)用戶變更，所需(xu)要的(de)(de)時間較短。但是VLAN技術(shu)在(zai)實(shi)際(ji)使用中也存在(zai)一(yi)定的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)，比如：接(jie)口問(wen)(wen)題(ti)，標簽引入問(wen)(wen)題(ti)。

2、信息流優先級

在(zai)(zai)傳(chuan)輸(shu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)過(guo)程中(zhong)，多媒體數(shu)(shu)據(ju)(ju)和(he)普通數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)傳(chuan)輸(shu)方(fang)式(shi)不同，多媒體數(shu)(shu)據(ju)(ju)在(zai)(zai)傳(chuan)輸(shu)過(guo)程中(zhong)對(dui)網絡的(de)(de)性能(neng)有著更(geng)高的(de)(de)要求(qiu)，想要提高多媒體數(shu)(shu)據(ju)(ju)傳(chuan)輸(shu)性能(neng)，可以(yi)通過(guo)信息流優(you)先(xian)(xian)(xian)技(ji)術實(shi)現傳(chuan)播。信息流分(fen)配(pei)優(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)的(de)(de)常用方(fang)法有兩種，分(fen)別為：第一(yi)種，借助交(jiao)換(huan)(huan)機完成對(dui)輸(shu)入(ru)信息流的(de)(de)確認，然后(hou)分(fen)類(lei)(lei)信息流并且(qie)分(fen)配(pei)相應(ying)的(de)(de)優(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)，一(yi)般的(de)(de)三層(ceng)以(yi)太網交(jiao)換(huan)(huan)機都(dou)可以(yi)實(shi)現這一(yi)方(fang)式(shi)。另一(yi)種，利(li)用終(zhong)端(duan)給數(shu)(shu)據(ju)(ju)幀(zhen)分(fen)配(pei)優(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)，并且(qie)將數(shu)(shu)據(ju)(ju)幀(zhen)放置在(zai)(zai)相應(ying)的(de)(de)優(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)隊列中(zhong)，按照優(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)實(shi)現轉發。第二種方(fang)式(shi)，可以(yi)讓源(yuan)端(duan)和(he)目(mu)的(de)(de)端(duan)之間通路上所有交(jiao)換(huan)(huan)機識(shi)別優(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)志。目(mu)前(qian)有兩個組織(zhi)致力于指定(ding)信息流優(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)準(zhun)，分(fen)別為IEEE802.IP和(he)IPV4TOS域(yu)，前(qian)者更(geng)適合(he)在(zai)(zai)交(jiao)換(huan)(huan)式(shi)以(yi)太網環境中(zhong)，IPV4服務(wu)類(lei)(lei)型域(yu)優(you)先(xian)(xian)(xian)級(ji)標(biao)準(zhun)主要應(ying)用在(zai)(zai)廣域(yu)網中(zhong)。

3、組播技術

以太(tai)網交(jiao)(jiao)(jiao)換機在網絡(luo)應(ying)用(yong)中(zhong)，尤其(qi)是多(duo)(duo)媒體應(ying)用(yong)中(zhong)，經常會涉(she)及點(dian)到(dao)(dao)多(duo)(duo)點(dian)通信的(de)(de)(de)問(wen)題，組(zu)播技(ji)術是實現(xian)點(dian)到(dao)(dao)多(duo)(duo)點(dian)通信的(de)(de)(de)常用(yong)方式(shi)(shi)(shi)，傳統的(de)(de)(de)點(dian)到(dao)(dao)多(duo)(duo)點(dian)通信方式(shi)(shi)(shi)，不僅浪費帶(dai)寬(kuan)、也容易產(chan)生延遲(chi)和擁塞，甚至會產(chan)生一些無(wu)用(yong)的(de)(de)(de)廣播報(bao)文(wen)，對系統性能帶(dai)來負(fu)面(mian)影響(xiang)。組(zu)播技(ji)術中(zhong)發(fa)送者只需要發(fa)送一次報(bao)文(wen)，路(lu)由器和交(jiao)(jiao)(jiao)換機就會自動把報(bao)文(wen)復制給(gei)每一個(ge)真正(zheng)想要接收報(bao)文(wen)的(de)(de)(de)終端。通過(guo)這種(zhong)方式(shi)(shi)(shi)有效解決了點(dian)到(dao)(dao)多(duo)(duo)點(dian)的(de)(de)(de)傳送問(wen)題，需要注意(yi)的(de)(de)(de)是網絡(luo)層(ceng)組(zu)播的(de)(de)(de)實現(xian)較為(wei)復雜，需要對第三(san)層(ceng)和第二層(ceng)的(de)(de)(de)組(zu)播功能進行(xing)詳細的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)，這其(qi)中(zhong)會應(ying)用(yong)到(dao)(dao)網絡(luo)拓撲技(ji)術和GMRP技(ji)術。GMRP技(ji)術是實現(xian)組(zu)播技(ji)術的(de)(de)(de)前(qian)提，如果想要在被路(lu)由器隔(ge)斷的(de)(de)(de)幾個(ge)交(jiao)(jiao)(jiao)換域(yu)內實現(xian)組(zu)播，就需要利用(yong)到(dao)(dao)組(zu)播路(lu)由協議和IGMP。比(bi)如：三(san)層(ceng)交(jiao)(jiao)(jiao)換機作為(wei)核(he)心交(jiao)(jiao)(jiao)換網絡(luo)，在支持GMRP的(de)(de)(de)同時，也支持組(zu)播路(lu)由協議和IGMP。

4、流量控制

流量控(kong)(kong)制(zhi)是以太網交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)中的關(guan)鍵技術，可以避免(mian)緩(huan)沖區(qu)出(chu)(chu)現(xian)溢出(chu)(chu)情況，避免(mian)數(shu)據(ju)包丟失。引入流量控(kong)(kong)制(zhi)機(ji)制(zhi)，以太網交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)就(jiu)可以有效限(xian)制(zhi)網絡訪問機(ji)制(zhi)，對緩(huan)沖區(qu)設置上(shang)限(xian)，限(xian)制(zhi)緩(huan)沖區(qu)的發送速率(lv)，將發送源關(guan)閉一段時間。比如：在(zai)全雙(shuang)工(gong)環(huan)境(jing)中，交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)端口和終(zhong)(zhong)端之間會連接(jie)一個沒(mei)有使用(yong)的發送和接(jie)收(shou)通道，這一通道的存在(zai)讓交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)無法產生一次沖突，去停(ting)止(zhi)終(zhong)(zhong)端發送，終(zhong)(zhong)端就(jiu)會一直發送，直到交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)的緩(huan)沖區(qu)溢出(chu)(chu)。采(cai)用(yong)流量控(kong)(kong)制(zhi)方式，可以在(zai)全雙(shuang)工(gong)環(huan)境(jing)下，產生一個PAUSE幀，將其發送給工(gong)作站，就(jiu)可以讓交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)有足夠的時間釋放(fang)緩(huan)沖區(qu)。