以太網交換機的工作原理

以(yi)太網交換機(ji)(ji)是數據鏈路層的(de)機(ji)(ji)器，以(yi)太網使用物理地址(zhi)(zhi)(zhi)(MAC地址(zhi)(zhi)(zhi))，48位，6字節。其(qi)工作(zuo)原(yuan)理為：當接(jie)受到(dao)一(yi)個廣播(bo)幀(zhen)時(shi)，它會向除接(jie)受端口(kou)(kou)之外(wai)的(de)所有(you)端口(kou)(kou)轉發。當接(jie)受到(dao)一(yi)個單播(bo)幀(zhen)時(shi)，檢查其(qi)目的(de)地址(zhi)(zhi)(zhi)并對應(ying)自己的(de)MAC地址(zhi)(zhi)(zhi)表(biao)，如(ru)果存在(zai)目的(de)地址(zhi)(zhi)(zhi)，則(ze)(ze)轉發，如(ru)果不存在(zai)則(ze)(ze)泛洪(廣播(bo))，廣播(bo)后如(ru)果沒有(you)主機(ji)(ji)的(de)MAC地址(zhi)(zhi)(zhi)與幀(zhen)的(de)目的(de)MAC地址(zhi)(zhi)(zhi)相同(tong)，則(ze)(ze)丟棄，若有(you)主機(ji)(ji)相同(tong)，則(ze)(ze)會將主機(ji)(ji)的(de)MAC自動(dong)添加(jia)到(dao)其(qi)MAC地址(zhi)(zhi)(zhi)表(biao)中。

交換機分割沖突域，每個(ge)(ge)端口(kou)獨立成一(yi)個(ge)(ge)沖突域。每個(ge)(ge)端口(kou)如果有(you)大量數據(ju)發送，則端口(kou)會先將收(shou)到的(de)等待(dai)發送的(de)數據(ju)存儲到寄存器中，在輪到發送時再發送出(chu)去。

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以太網交換機的特點

1、以太網交換機(ji)(ji)的每(mei)個端(duan)口(kou)都直接(jie)與主機(ji)(ji)相(xiang)連，并(bing)且一般都工作在全(quan)雙(shuang)工方式(shi)。

2、交換機能同(tong)時連(lian)通(tong)許(xu)多(duo)對的(de)端口(kou)，使每一對相互通(tong)信的(de)主機都能像(xiang)獨占(zhan)通(tong)信媒體(ti)那樣，進行(xing)無沖(chong)突(tu)地傳(chuan)輸(shu)數據(ju)。

3、用戶獨占傳輸媒體的(de)帶寬，若一(yi)個接口到主機的(de)帶寬是(shi)10Mbit每秒(miao)，那么(me)有10個接口的(de)交換機的(de)總容量是(shi)100Mbit每秒(miao)。這是(shi)交換機的(de)最大(da)優點(dian)。

以太網交換機的關鍵技術

1、VLAN技術

借(jie)助(zhu)VLAN技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)(yi)(yi)有(you)效避免廣(guang)播(bo)(bo)數據(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)惡(e)意(yi)攻(gong)擊，造成廣(guang)播(bo)(bo)數據(ju)惡(e)意(yi)攻(gong)擊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要原因是因為以(yi)(yi)(yi)太網(wang)(wang)(wang)交換機的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沖突域和廣(guang)播(bo)(bo)域不一致，在這樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，可(ke)以(yi)(yi)(yi)利用(yong)VLAN技(ji)術(shu)也(ye)就是局(ju)域網(wang)(wang)(wang)技(ji)術(shu)，通過限(xian)制廣(guang)播(bo)(bo)域范(fan)圍(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式解(jie)決(jue)這一問(wen)題。局(ju)域網(wang)(wang)(wang)技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)(yi)(yi)有(you)效分離通信量，讓帶寬得到更好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)利用(yong)，并(bing)且從(cong)邏輯角度出發，將(jiang)實(shi)(shi)際的(de)(de)(de)(de)(de)(de)LAN基(ji)礎設施分割(ge)成多個(ge)子網(wang)(wang)(wang)。局(ju)域網(wang)(wang)(wang)技(ji)術(shu)在實(shi)(shi)際應用(yong)不僅可(ke)以(yi)(yi)(yi)解(jie)決(jue)廣(guang)播(bo)(bo)惡(e)意(yi)攻(gong)擊問(wen)題，還有(you)效增強了網(wang)(wang)(wang)絡安(an)全(quan)性(xing)，不僅如此，VLAN技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)可(ke)以(yi)(yi)(yi)有(you)效降低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)移動和變(bian)更成本，在物理劃分子網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，快(kuai)速(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)完(wan)成用(yong)戶變(bian)更，所需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)較短(duan)。但是VLAN技(ji)術(shu)在實(shi)(shi)際使(shi)用(yong)中也(ye)存在一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題，比如：接口問(wen)題，標簽(qian)引(yin)入問(wen)題。

2、信息流優先級

在(zai)(zai)傳輸數(shu)據(ju)的過程中，多媒(mei)(mei)體(ti)(ti)數(shu)據(ju)和普通(tong)數(shu)據(ju)的傳輸方式不同，多媒(mei)(mei)體(ti)(ti)數(shu)據(ju)在(zai)(zai)傳輸過程中對網絡的性(xing)(xing)能(neng)有(you)著(zhu)更高(gao)(gao)的要求，想(xiang)要提高(gao)(gao)多媒(mei)(mei)體(ti)(ti)數(shu)據(ju)傳輸性(xing)(xing)能(neng)，可以(yi)通(tong)過信(xin)息流優(you)(you)先(xian)技術實(shi)現傳播。信(xin)息流分(fen)(fen)配優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)(ji)的常(chang)用方法(fa)有(you)兩(liang)種，分(fen)(fen)別(bie)為：第一種，借助交換(huan)機(ji)完(wan)成對輸入(ru)信(xin)息流的確認(ren)，然后分(fen)(fen)類信(xin)息流并且(qie)分(fen)(fen)配相(xiang)應的優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)(ji)，一般的三層以(yi)太網交換(huan)機(ji)都(dou)可以(yi)實(shi)現這一方式。另一種，利(li)用終端(duan)(duan)給數(shu)據(ju)幀(zhen)分(fen)(fen)配優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)(ji)，并且(qie)將數(shu)據(ju)幀(zhen)放置在(zai)(zai)相(xiang)應的優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)(ji)隊(dui)列中，按照優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)(ji)實(shi)現轉發。第二種方式，可以(yi)讓源端(duan)(duan)和目的端(duan)(duan)之(zhi)間(jian)通(tong)路上所有(you)交換(huan)機(ji)識別(bie)優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)(ji)標(biao)志。目前有(you)兩(liang)個組織致力(li)于指定信(xin)息流優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)(ji)標(biao)準(zhun)，分(fen)(fen)別(bie)為IEEE802.IP和IPV4TOS域，前者(zhe)更適合在(zai)(zai)交換(huan)式以(yi)太網環境中，IPV4服(fu)務類型(xing)域優(you)(you)先(xian)級(ji)(ji)(ji)標(biao)準(zhun)主要應用在(zai)(zai)廣(guang)域網中。

3、組播技術

以(yi)太網(wang)交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)在(zai)(zai)網(wang)絡(luo)應(ying)用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)，尤其是(shi)多媒體(ti)應(ying)用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)，經常會涉及點(dian)到多點(dian)通(tong)信的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題，組(zu)(zu)播(bo)技(ji)術(shu)是(shi)實(shi)現點(dian)到多點(dian)通(tong)信的(de)(de)(de)(de)(de)常用(yong)(yong)方式(shi)，傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)到多點(dian)通(tong)信方式(shi)，不僅浪(lang)費(fei)帶寬、也容(rong)易產生(sheng)延遲和擁塞，甚至會產生(sheng)一些(xie)無用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)廣播(bo)報(bao)文，對(dui)系統(tong)性(xing)能帶來負(fu)面(mian)影響。組(zu)(zu)播(bo)技(ji)術(shu)中(zhong)(zhong)發送(song)者只(zhi)需(xu)要(yao)發送(song)一次報(bao)文，路由(you)器和交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)就(jiu)會自動(dong)把報(bao)文復制給(gei)每一個真正想(xiang)要(yao)接收報(bao)文的(de)(de)(de)(de)(de)終(zhong)端。通(tong)過這(zhe)種(zhong)方式(shi)有(you)效解決了(le)點(dian)到多點(dian)的(de)(de)(de)(de)(de)傳送(song)問(wen)題，需(xu)要(yao)注意的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)網(wang)絡(luo)層(ceng)(ceng)組(zu)(zu)播(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)現較為復雜(za)，需(xu)要(yao)對(dui)第三層(ceng)(ceng)和第二層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)播(bo)功能進(jin)行詳細的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析，這(zhe)其中(zhong)(zhong)會應(ying)用(yong)(yong)到網(wang)絡(luo)拓撲技(ji)術(shu)和GMRP技(ji)術(shu)。GMRP技(ji)術(shu)是(shi)實(shi)現組(zu)(zu)播(bo)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)前提(ti)，如果(guo)想(xiang)要(yao)在(zai)(zai)被路由(you)器隔斷(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)個交(jiao)(jiao)換(huan)域(yu)內實(shi)現組(zu)(zu)播(bo)，就(jiu)需(xu)要(yao)利用(yong)(yong)到組(zu)(zu)播(bo)路由(you)協議和IGMP。比如：三層(ceng)(ceng)交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)作為核心(xin)交(jiao)(jiao)換(huan)網(wang)絡(luo)，在(zai)(zai)支(zhi)持(chi)(chi)GMRP的(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時，也支(zhi)持(chi)(chi)組(zu)(zu)播(bo)路由(you)協議和IGMP。

4、流量控制

流(liu)(liu)量控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)是以(yi)太網交(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)中的(de)(de)關鍵技術(shu)，可(ke)以(yi)避免緩(huan)沖(chong)(chong)區(qu)出現(xian)溢(yi)出情況，避免數(shu)據包丟失。引入流(liu)(liu)量控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)機(ji)(ji)制(zhi)(zhi)，以(yi)太網交(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)就可(ke)以(yi)有(you)效限(xian)制(zhi)(zhi)網絡訪問機(ji)(ji)制(zhi)(zhi)，對緩(huan)沖(chong)(chong)區(qu)設置(zhi)上(shang)限(xian)，限(xian)制(zhi)(zhi)緩(huan)沖(chong)(chong)區(qu)的(de)(de)發(fa)送(song)速率，將(jiang)發(fa)送(song)源關閉一(yi)(yi)段時間。比如：在全雙(shuang)工(gong)環境中，交(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)端口和(he)終端之(zhi)間會連接(jie)一(yi)(yi)個(ge)沒有(you)使用的(de)(de)發(fa)送(song)和(he)接(jie)收通道(dao)(dao)，這一(yi)(yi)通道(dao)(dao)的(de)(de)存在讓交(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)無法(fa)產生(sheng)一(yi)(yi)次沖(chong)(chong)突，去停(ting)止終端發(fa)送(song)，終端就會一(yi)(yi)直發(fa)送(song)，直到交(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)的(de)(de)緩(huan)沖(chong)(chong)區(qu)溢(yi)出。采(cai)用流(liu)(liu)量控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)方式，可(ke)以(yi)在全雙(shuang)工(gong)環境下，產生(sheng)一(yi)(yi)個(ge)PAUSE幀，將(jiang)其(qi)發(fa)送(song)給工(gong)作站，就可(ke)以(yi)讓交(jiao)(jiao)換機(ji)(ji)有(you)足夠的(de)(de)時間釋放(fang)緩(huan)沖(chong)(chong)區(qu)。