以太網交換機的工作原理

以太(tai)網交換(huan)機(ji)是(shi)數據鏈路層的(de)(de)機(ji)器，以太(tai)網使用物理地(di)(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(MAC地(di)(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi))，48位，6字(zi)節。其工作原(yuan)理為：當接(jie)受(shou)到一(yi)個(ge)(ge)廣播幀時，它(ta)會(hui)向除接(jie)受(shou)端口之外(wai)的(de)(de)所有端口轉發(fa)。當接(jie)受(shou)到一(yi)個(ge)(ge)單播幀時，檢查其目的(de)(de)地(di)(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)并對應自(zi)己的(de)(de)MAC地(di)(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)表，如果存在目的(de)(de)地(di)(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，則轉發(fa)，如果不(bu)存在則泛洪(廣播)，廣播后如果沒有主機(ji)的(de)(de)MAC地(di)(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與幀的(de)(de)目的(de)(de)MAC地(di)(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)相(xiang)同，則丟(diu)棄，若有主機(ji)相(xiang)同，則會(hui)將主機(ji)的(de)(de)MAC自(zi)動添(tian)加到其MAC地(di)(di)址(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)表中。

交(jiao)換機分割(ge)沖(chong)突(tu)域(yu)，每(mei)個(ge)端口獨立(li)成(cheng)一個(ge)沖(chong)突(tu)域(yu)。每(mei)個(ge)端口如果有大(da)量數(shu)據發送，則端口會先(xian)將收到(dao)的(de)等待發送的(de)數(shu)據存儲到(dao)寄存器中，在輪到(dao)發送時再(zai)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、以太網交(jiao)換機的每個端口(kou)都直接與主機相(xiang)連，并(bing)且一般都工作在全雙工方式。

2、交換機能(neng)同時連通許多對的端口，使每一對相(xiang)互通信(xin)的主機都能(neng)像獨占通信(xin)媒體那(nei)樣(yang)，進行無沖(chong)突地傳輸(shu)數(shu)據。

3、用戶獨占傳輸媒體的(de)帶寬(kuan)，若一個(ge)接口到主機(ji)的(de)帶寬(kuan)是10Mbit每秒，那么有(you)10個(ge)接口的(de)交換(huan)機(ji)的(de)總(zong)容量(liang)是100Mbit每秒。這是交換(huan)機(ji)的(de)最大優點。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借助VLAN技(ji)術可以有效避免廣(guang)(guang)播(bo)數據的(de)(de)(de)(de)惡意攻擊，造成(cheng)(cheng)廣(guang)(guang)播(bo)數據惡意攻擊的(de)(de)(de)(de)主要(yao)原因(yin)是因(yin)為以太網交換(huan)機的(de)(de)(de)(de)沖突域(yu)(yu)和廣(guang)(guang)播(bo)域(yu)(yu)不(bu)一致(zhi)，在這樣的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，可以利(li)用VLAN技(ji)術也就是局(ju)域(yu)(yu)網技(ji)術，通過限制廣(guang)(guang)播(bo)域(yu)(yu)范圍的(de)(de)(de)(de)方式解決這一問題(ti)。局(ju)域(yu)(yu)網技(ji)術可以有效分(fen)離通信量，讓帶寬得(de)到更(geng)(geng)好的(de)(de)(de)(de)利(li)用，并且(qie)從邏輯角度出發，將實際的(de)(de)(de)(de)LAN基礎設施分(fen)割成(cheng)(cheng)多(duo)個子(zi)網。局(ju)域(yu)(yu)網技(ji)術在實際應用不(bu)僅可以解決廣(guang)(guang)播(bo)惡意攻擊問題(ti)，還有效增(zeng)強(qiang)了網絡安全性，不(bu)僅如此，VLAN技(ji)術的(de)(de)(de)(de)使(shi)用可以有效降低的(de)(de)(de)(de)移動和變更(geng)(geng)成(cheng)(cheng)本，在物理劃分(fen)子(zi)網的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，快速的(de)(de)(de)(de)完成(cheng)(cheng)用戶變更(geng)(geng)，所(suo)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)時間較短。但(dan)是VLAN技(ji)術在實際使(shi)用中也存在一定的(de)(de)(de)(de)問題(ti)，比如：接口問題(ti)，標簽引入問題(ti)。

2、信息流優先級

在傳(chuan)(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)的(de)(de)過(guo)程(cheng)中，多(duo)媒體(ti)(ti)數(shu)據(ju)和普通數(shu)據(ju)的(de)(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)方(fang)(fang)式(shi)(shi)不同，多(duo)媒體(ti)(ti)數(shu)據(ju)在傳(chuan)(chuan)輸(shu)過(guo)程(cheng)中對網(wang)絡的(de)(de)性能(neng)有著更高(gao)的(de)(de)要(yao)求，想要(yao)提高(gao)多(duo)媒體(ti)(ti)數(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸(shu)性能(neng)，可以(yi)(yi)(yi)通過(guo)信(xin)(xin)(xin)(xin)息流優(you)先(xian)(xian)技(ji)術實(shi)現(xian)傳(chuan)(chuan)播。信(xin)(xin)(xin)(xin)息流分(fen)配優(you)先(xian)(xian)級(ji)(ji)(ji)的(de)(de)常用(yong)方(fang)(fang)法有兩種(zhong)，分(fen)別為：第一(yi)種(zhong)，借助(zhu)交(jiao)換(huan)機完成(cheng)對輸(shu)入信(xin)(xin)(xin)(xin)息流的(de)(de)確認，然后分(fen)類(lei)信(xin)(xin)(xin)(xin)息流并且分(fen)配相應的(de)(de)優(you)先(xian)(xian)級(ji)(ji)(ji)，一(yi)般(ban)的(de)(de)三層(ceng)以(yi)(yi)(yi)太網(wang)交(jiao)換(huan)機都可以(yi)(yi)(yi)實(shi)現(xian)這一(yi)方(fang)(fang)式(shi)(shi)。另一(yi)種(zhong)，利(li)用(yong)終端(duan)給數(shu)據(ju)幀(zhen)分(fen)配優(you)先(xian)(xian)級(ji)(ji)(ji)，并且將數(shu)據(ju)幀(zhen)放置在相應的(de)(de)優(you)先(xian)(xian)級(ji)(ji)(ji)隊列中，按(an)照(zhao)優(you)先(xian)(xian)級(ji)(ji)(ji)實(shi)現(xian)轉發。第二種(zhong)方(fang)(fang)式(shi)(shi)，可以(yi)(yi)(yi)讓源(yuan)端(duan)和目(mu)(mu)的(de)(de)端(duan)之間通路上所有交(jiao)換(huan)機識別優(you)先(xian)(xian)級(ji)(ji)(ji)標(biao)志。目(mu)(mu)前有兩個(ge)組(zu)織致力(li)于指(zhi)定(ding)信(xin)(xin)(xin)(xin)息流優(you)先(xian)(xian)級(ji)(ji)(ji)標(biao)準(zhun)，分(fen)別為IEEE802.IP和IPV4TOS域(yu)，前者更適合在交(jiao)換(huan)式(shi)(shi)以(yi)(yi)(yi)太網(wang)環境中，IPV4服務類(lei)型域(yu)優(you)先(xian)(xian)級(ji)(ji)(ji)標(biao)準(zhun)主要(yao)應用(yong)在廣域(yu)網(wang)中。

3、組播技術

以(yi)太網交(jiao)換機在(zai)網絡應(ying)(ying)用(yong)中，尤其是(shi)(shi)多(duo)(duo)媒體應(ying)(ying)用(yong)中，經常會(hui)(hui)涉及點(dian)(dian)(dian)(dian)到(dao)多(duo)(duo)點(dian)(dian)(dian)(dian)通(tong)信(xin)的(de)(de)(de)問(wen)題，組(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術是(shi)(shi)實(shi)現(xian)點(dian)(dian)(dian)(dian)到(dao)多(duo)(duo)點(dian)(dian)(dian)(dian)通(tong)信(xin)的(de)(de)(de)常用(yong)方式，傳統(tong)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)到(dao)多(duo)(duo)點(dian)(dian)(dian)(dian)通(tong)信(xin)方式，不僅浪費帶(dai)寬、也容易產生(sheng)(sheng)延遲和擁塞，甚至會(hui)(hui)產生(sheng)(sheng)一些無用(yong)的(de)(de)(de)廣播(bo)報(bao)文，對系統(tong)性能(neng)帶(dai)來負(fu)面影響。組(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術中發送者只需要(yao)(yao)發送一次(ci)報(bao)文，路由器和交(jiao)換機就會(hui)(hui)自(zi)動把報(bao)文復(fu)制給每一個真正想要(yao)(yao)接收(shou)報(bao)文的(de)(de)(de)終端(duan)。通(tong)過這種方式有效(xiao)解決了點(dian)(dian)(dian)(dian)到(dao)多(duo)(duo)點(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)傳送問(wen)題，需要(yao)(yao)注意的(de)(de)(de)是(shi)(shi)網絡層(ceng)(ceng)組(zu)(zu)(zu)播(bo)的(de)(de)(de)實(shi)現(xian)較為復(fu)雜(za)，需要(yao)(yao)對第三層(ceng)(ceng)和第二層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)組(zu)(zu)(zu)播(bo)功能(neng)進行詳細的(de)(de)(de)分析，這其中會(hui)(hui)應(ying)(ying)用(yong)到(dao)網絡拓撲技(ji)(ji)術和GMRP技(ji)(ji)術。GMRP技(ji)(ji)術是(shi)(shi)實(shi)現(xian)組(zu)(zu)(zu)播(bo)技(ji)(ji)術的(de)(de)(de)前提，如果(guo)想要(yao)(yao)在(zai)被路由器隔斷的(de)(de)(de)幾個交(jiao)換域(yu)內實(shi)現(xian)組(zu)(zu)(zu)播(bo)，就需要(yao)(yao)利(li)用(yong)到(dao)組(zu)(zu)(zu)播(bo)路由協(xie)議和IGMP。比如：三層(ceng)(ceng)交(jiao)換機作為核心交(jiao)換網絡，在(zai)支持GMRP的(de)(de)(de)同時，也支持組(zu)(zu)(zu)播(bo)路由協(xie)議和IGMP。

4、流量控制

流(liu)量控制是以(yi)太網(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)中的(de)(de)(de)關(guan)鍵技(ji)術，可以(yi)避免緩(huan)沖區(qu)出現溢出情(qing)況，避免數據包丟失。引(yin)入流(liu)量控制機(ji)制，以(yi)太網(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)就可以(yi)有效限制網(wang)絡訪問機(ji)制，對緩(huan)沖區(qu)設置上限，限制緩(huan)沖區(qu)的(de)(de)(de)發(fa)(fa)送(song)(song)速(su)率，將發(fa)(fa)送(song)(song)源關(guan)閉一(yi)段時(shi)間(jian)。比如：在(zai)全(quan)雙工(gong)(gong)環(huan)境中，交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)端(duan)口和終端(duan)之間(jian)會連(lian)接一(yi)個(ge)沒有使用的(de)(de)(de)發(fa)(fa)送(song)(song)和接收通道，這一(yi)通道的(de)(de)(de)存在(zai)讓交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)無法產生一(yi)次沖突(tu)，去停止終端(duan)發(fa)(fa)送(song)(song)，終端(duan)就會一(yi)直發(fa)(fa)送(song)(song)，直到交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)的(de)(de)(de)緩(huan)沖區(qu)溢出。采(cai)用流(liu)量控制方式(shi)，可以(yi)在(zai)全(quan)雙工(gong)(gong)環(huan)境下，產生一(yi)個(ge)PAUSE幀，將其發(fa)(fa)送(song)(song)給工(gong)(gong)作站，就可以(yi)讓交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)有足夠的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)釋放緩(huan)沖區(qu)。