以太網交換機的工作原理

以太網(wang)(wang)交(jiao)換機(ji)是(shi)數據鏈路層的(de)機(ji)器(qi)，以太網(wang)(wang)使用物理(li)地(di)(di)(di)(di)址(zhi)(MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi))，48位，6字節。其(qi)工作(zuo)原理(li)為：當(dang)接(jie)(jie)受(shou)(shou)到(dao)一(yi)個廣播(bo)幀(zhen)時，它會(hui)向(xiang)除接(jie)(jie)受(shou)(shou)端口之外的(de)所有(you)端口轉(zhuan)發(fa)。當(dang)接(jie)(jie)受(shou)(shou)到(dao)一(yi)個單播(bo)幀(zhen)時，檢(jian)查其(qi)目(mu)的(de)地(di)(di)(di)(di)址(zhi)并對應自己(ji)的(de)MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)表(biao)，如果(guo)存(cun)在(zai)目(mu)的(de)地(di)(di)(di)(di)址(zhi)，則(ze)轉(zhuan)發(fa)，如果(guo)不存(cun)在(zai)則(ze)泛洪(廣播(bo))，廣播(bo)后如果(guo)沒有(you)主機(ji)的(de)MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)與幀(zhen)的(de)目(mu)的(de)MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)相(xiang)(xiang)同(tong)，則(ze)丟棄，若有(you)主機(ji)相(xiang)(xiang)同(tong)，則(ze)會(hui)將主機(ji)的(de)MAC自動添加到(dao)其(qi)MAC地(di)(di)(di)(di)址(zhi)表(biao)中(zhong)。

交換機分割沖突(tu)域，每(mei)個(ge)端(duan)口獨(du)立成一個(ge)沖突(tu)域。每(mei)個(ge)端(duan)口如果(guo)有大量數據發(fa)送，則端(duan)口會(hui)先將收到(dao)的等待(dai)發(fa)送的數據存(cun)儲到(dao)寄存(cun)器中，在(zai)輪到(dao)發(fa)送時(shi)再發(fa)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、以太網交換機的每(mei)個端口都(dou)直接與主(zhu)機相連，并且一般都(dou)工作在全雙工方式。

2、交換機能同(tong)時連通(tong)(tong)許多(duo)對的(de)端口(kou)，使每一對相(xiang)互通(tong)(tong)信(xin)(xin)的(de)主機都能像(xiang)獨(du)占通(tong)(tong)信(xin)(xin)媒體那樣(yang)，進行(xing)無(wu)沖(chong)突地傳輸數據。

3、用戶獨占傳(chuan)輸(shu)媒體的帶寬，若一個接(jie)口(kou)到主機(ji)的帶寬是(shi)10Mbit每秒，那么有10個接(jie)口(kou)的交(jiao)換(huan)機(ji)的總容(rong)量是(shi)100Mbit每秒。這是(shi)交(jiao)換(huan)機(ji)的最大(da)優點。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借助VLAN技(ji)術可(ke)(ke)以有效避免廣(guang)(guang)(guang)(guang)播數據的(de)(de)(de)惡意攻擊(ji)，造成廣(guang)(guang)(guang)(guang)播數據惡意攻擊(ji)的(de)(de)(de)主要(yao)原因是(shi)(shi)因為以太網(wang)(wang)交(jiao)換(huan)機的(de)(de)(de)沖突域和廣(guang)(guang)(guang)(guang)播域不一致(zhi)，在(zai)這樣的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下，可(ke)(ke)以利(li)用(yong)VLAN技(ji)術也(ye)就是(shi)(shi)局(ju)域網(wang)(wang)技(ji)術，通過限制廣(guang)(guang)(guang)(guang)播域范(fan)圍的(de)(de)(de)方式解(jie)決這一問題(ti)。局(ju)域網(wang)(wang)技(ji)術可(ke)(ke)以有效分離通信量，讓帶寬(kuan)得到更好的(de)(de)(de)利(li)用(yong)，并且從邏(luo)輯角(jiao)度出發(fa)，將實(shi)際(ji)的(de)(de)(de)LAN基礎設施分割成多個(ge)子(zi)網(wang)(wang)。局(ju)域網(wang)(wang)技(ji)術在(zai)實(shi)際(ji)應用(yong)不僅(jin)可(ke)(ke)以解(jie)決廣(guang)(guang)(guang)(guang)播惡意攻擊(ji)問題(ti)，還有效增強了網(wang)(wang)絡安全性，不僅(jin)如此，VLAN技(ji)術的(de)(de)(de)使用(yong)可(ke)(ke)以有效降低的(de)(de)(de)移(yi)動和變更成本，在(zai)物理劃分子(zi)網(wang)(wang)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下，快(kuai)速(su)的(de)(de)(de)完(wan)成用(yong)戶變更，所(suo)需要(yao)的(de)(de)(de)時間較短(duan)。但(dan)是(shi)(shi)VLAN技(ji)術在(zai)實(shi)際(ji)使用(yong)中也(ye)存在(zai)一定的(de)(de)(de)問題(ti)，比如：接口問題(ti)，標(biao)簽引入(ru)問題(ti)。

2、信息流優先級

在(zai)(zai)傳(chuan)輸(shu)(shu)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)過程(cheng)中，多媒體數(shu)(shu)據(ju)(ju)和普通(tong)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)傳(chuan)輸(shu)(shu)方(fang)式不(bu)同，多媒體數(shu)(shu)據(ju)(ju)在(zai)(zai)傳(chuan)輸(shu)(shu)過程(cheng)中對網絡的(de)(de)(de)性能有(you)(you)著更高(gao)的(de)(de)(de)要(yao)求，想要(yao)提高(gao)多媒體數(shu)(shu)據(ju)(ju)傳(chuan)輸(shu)(shu)性能，可以通(tong)過信息(xi)流(liu)(liu)優(you)(you)(you)先(xian)技術實(shi)現傳(chuan)播。信息(xi)流(liu)(liu)分(fen)配優(you)(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)的(de)(de)(de)常用(yong)方(fang)法有(you)(you)兩種(zhong)，分(fen)別(bie)(bie)為：第一種(zhong)，借(jie)助交換(huan)機(ji)完成對輸(shu)(shu)入(ru)信息(xi)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)確認，然后分(fen)類信息(xi)流(liu)(liu)并且(qie)分(fen)配相(xiang)應的(de)(de)(de)優(you)(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)，一般的(de)(de)(de)三層以太網交換(huan)機(ji)都可以實(shi)現這(zhe)一方(fang)式。另一種(zhong)，利用(yong)終端給數(shu)(shu)據(ju)(ju)幀分(fen)配優(you)(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)，并且(qie)將(jiang)數(shu)(shu)據(ju)(ju)幀放(fang)置在(zai)(zai)相(xiang)應的(de)(de)(de)優(you)(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)隊列中，按照優(you)(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)實(shi)現轉發。第二種(zhong)方(fang)式，可以讓源端和目的(de)(de)(de)端之間通(tong)路上所有(you)(you)交換(huan)機(ji)識別(bie)(bie)優(you)(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)標志(zhi)。目前(qian)有(you)(you)兩個(ge)組織致力于指(zhi)定信息(xi)流(liu)(liu)優(you)(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)標準(zhun)，分(fen)別(bie)(bie)為IEEE802.IP和IPV4TOS域，前(qian)者更適合在(zai)(zai)交換(huan)式以太網環境中，IPV4服(fu)務類型域優(you)(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)標準(zhun)主要(yao)應用(yong)在(zai)(zai)廣(guang)域網中。

3、組播技術

以太網(wang)(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)機在網(wang)(wang)絡(luo)應用中(zhong)，尤其是多(duo)媒體應用中(zhong)，經常會(hui)涉及點(dian)到多(duo)點(dian)通(tong)(tong)信的(de)問(wen)題，組(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)是實現(xian)(xian)點(dian)到多(duo)點(dian)通(tong)(tong)信的(de)常用方(fang)式，傳統的(de)點(dian)到多(duo)點(dian)通(tong)(tong)信方(fang)式，不僅浪費帶(dai)寬、也容易產生延遲和(he)擁塞，甚至會(hui)產生一(yi)些(xie)無用的(de)廣(guang)播(bo)報(bao)文(wen)，對(dui)系(xi)統性能帶(dai)來負(fu)面影響(xiang)。組(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)中(zhong)發(fa)送者只需要發(fa)送一(yi)次(ci)報(bao)文(wen)，路(lu)(lu)由(you)(you)器和(he)交(jiao)(jiao)換(huan)機就會(hui)自動(dong)把報(bao)文(wen)復制給每一(yi)個(ge)真正想(xiang)要接收報(bao)文(wen)的(de)終端。通(tong)(tong)過這種方(fang)式有效(xiao)解決了點(dian)到多(duo)點(dian)的(de)傳送問(wen)題，需要注意的(de)是網(wang)(wang)絡(luo)層(ceng)組(zu)播(bo)的(de)實現(xian)(xian)較為復雜，需要對(dui)第三(san)層(ceng)和(he)第二層(ceng)的(de)組(zu)播(bo)功能進行詳細的(de)分析，這其中(zhong)會(hui)應用到網(wang)(wang)絡(luo)拓撲技(ji)(ji)術(shu)和(he)GMRP技(ji)(ji)術(shu)。GMRP技(ji)(ji)術(shu)是實現(xian)(xian)組(zu)播(bo)技(ji)(ji)術(shu)的(de)前提，如(ru)果想(xiang)要在被路(lu)(lu)由(you)(you)器隔斷的(de)幾(ji)個(ge)交(jiao)(jiao)換(huan)域(yu)內實現(xian)(xian)組(zu)播(bo)，就需要利用到組(zu)播(bo)路(lu)(lu)由(you)(you)協議(yi)和(he)IGMP。比如(ru)：三(san)層(ceng)交(jiao)(jiao)換(huan)機作(zuo)為核心交(jiao)(jiao)換(huan)網(wang)(wang)絡(luo)，在支持GMRP的(de)同時，也支持組(zu)播(bo)路(lu)(lu)由(you)(you)協議(yi)和(he)IGMP。

4、流量控制

流(liu)量(liang)控制是以(yi)太(tai)網(wang)交換(huan)機(ji)中的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術，可(ke)(ke)以(yi)避(bi)(bi)免(mian)緩(huan)沖(chong)區(qu)出(chu)現溢出(chu)情況，避(bi)(bi)免(mian)數據包(bao)丟失。引(yin)入流(liu)量(liang)控制機(ji)制，以(yi)太(tai)網(wang)交換(huan)機(ji)就可(ke)(ke)以(yi)有效限(xian)制網(wang)絡(luo)訪問機(ji)制，對緩(huan)沖(chong)區(qu)設(she)置上限(xian)，限(xian)制緩(huan)沖(chong)區(qu)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)送速率，將發(fa)(fa)送源關(guan)閉一(yi)(yi)段時間。比如：在(zai)全雙(shuang)工(gong)環(huan)境中，交換(huan)機(ji)端(duan)口和終端(duan)之(zhi)間會連接(jie)一(yi)(yi)個(ge)沒(mei)有使用(yong)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)送和接(jie)收通道，這一(yi)(yi)通道的(de)(de)(de)(de)存在(zai)讓交換(huan)機(ji)無(wu)法產(chan)生一(yi)(yi)次沖(chong)突，去停止終端(duan)發(fa)(fa)送，終端(duan)就會一(yi)(yi)直發(fa)(fa)送，直到交換(huan)機(ji)的(de)(de)(de)(de)緩(huan)沖(chong)區(qu)溢出(chu)。采用(yong)流(liu)量(liang)控制方式(shi)，可(ke)(ke)以(yi)在(zai)全雙(shuang)工(gong)環(huan)境下(xia)，產(chan)生一(yi)(yi)個(ge)PAUSE幀(zhen)，將其發(fa)(fa)送給工(gong)作(zuo)站，就可(ke)(ke)以(yi)讓交換(huan)機(ji)有足夠的(de)(de)(de)(de)時間釋放緩(huan)沖(chong)區(qu)。