交换机适用于什么类型网络 交换机的性能参数包含哪些

一、网络交换机概述随着电子技术的飞速发展，计算机及其应用越来越普及，计算机网络也在飞速发展。所有地理位置不同、功能独立的计算机、终端及其附件通过通信设备和线路连接起

一、网络交换机概述

随着电子技术的飞速发展，计算机及其应用越来越普及，计算机网络也在飞速发展。所有地理位置不同、功能独立的计算机、终端及其附件通过通信设备和线路连接起来，并使用相应的网络软件实现资源共享和数据通信的计算机通信信息网络，称为计算机通信网络。

当网络规模扩大时，单纯的延长网线是不现实的。并且对于不同的局域网，为了实现数据传输和网络资源共享，需要有专门的连接设备来实现网络扩展。同时，网络中站点的增加、地理范围的扩大和业务量的增长促进了网络互联的快速发展。

互联网的快速发展导致了网络交换技术的出现，网络交换机也应运而生。广义交换机是一种可以在通信系统中交换信息的设备。交换机的主要功能包括物理寻址、网络拓扑、错误检查、帧序列和流量控制。

随着交换技术的发展，交换机已经工作在OSI-M的第二层，现在也有了可以工作在第四层的交换机。因此，协议层的交换机根据其工作协议可以分为第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。因为第四层交换机的交换技术并没有真正成熟和昂贵，所以第四层交换机很少被实际使用。

网络性能

交换机是连接网段的网络设备。从技术角度来看，网络交换机运行在OSI模型的第2层(数据链路层)。网络交换机源自电子集线器，电子集线器是为星形网络提供的中央节点设备。在共享集线器中，所有星形网络连接都接收相同的广播帧。与集线器类似，交换机支持单个广播域，但区别在于交换机上的每个端口也是自己的冲突域。通常交换机比集线器更智能，网络交换机可以监控接收到的数据包，确定数据包的来源和目的设备，从而实现正确的转发过程。交换机只向连接的设备传输信息，其目的是节省带宽并提供比集线器更好的性能。

交换机中流量监控的过程比较复杂，因为每个端口在数据传输前都是单独的状态，即使连接，也是在发送和接收端口连接的情况下。目前，有两种主要方法来支持交换环境中的网络管理器对网络流量的监控:

端口镜像-交换机向网络监控连接发送一组网络数据包；

SMON-RFC 2613中规定的“交换机监控”是一种用于控制诸如端口镜像等设施的协议。

此外，还有其他方法支持网络中另一台计算机上的“窥探”行为，如伪ARP MAC传播行为，无需交换机的配合。

局域网中最常见的网络交换机是以太网交换机。ATM交换机、帧中继和万兆以太网交换机是广域网中常用的交换机。对于高端WAN交换机，通常包括一个(软)路由器来支持网络层(第3层)数据包处理。

网络分类

概括地说，有两种类型的交换机:广域网交换机和局域网交换机。广域网(WAN)交换机主要用于电信领域，为通信提供基础平台。局域网交换机在局域网中用于连接终端设备，如个人电脑和网络打印机。

根据复杂的网络结构，网络交换机分为接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。

其中，核心层的交换机全部采用机箱模块化设计，基本上所有配备的1000Base-T模块都已经设计完成。接入层支持1000Base-T的以太网交换机基本都是固定端口交换机，以10/100M端口为主，1000Base-T上行端口以固定端口或扩展槽的形式提供。汇聚层1000Base-T交换机有两种设计:机箱型和固定端口型。可以提供多个1000Base-T端口，一般也可以提供1000Base-X等端口。接入层和汇聚层交换机共同构成了中小型局域网的完整解决方案。

就传输介质和传输速度而言，局域网交换机可分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等。这些交换机适用于以太网、快速以太网、FDDI、ATM和令牌环网等。

规模应用方面，有企业级交换机、部门级交换机、工作组级交换机等。各厂商划分的规模并不完全一致。一般来说，企业级交换机是机架式，部门级交换机可以是机架式，也可以是固定配置，而工作组级交换机一般是固定配置，功能相对简单。另一方面，从应用规模来看，作为骨干交换机，支持500个信息点以上大型企业的交换机是企业级交换机，支持300个信息点以下中型企业的是部门级交换机，支持100个信息点以下的是工作组级交换机。

根据体系结构的特点，人们还将局域网交换机分为机架式、带扩展槽的固定配置式和不带扩展槽的固定配置式。机架式交换机是一种插槽式交换机，扩展性好，可以支持不同的网络类型，如以太网、快速以太网、千兆以太网、ATM、令牌环、FDDI等，但价格昂贵。许多高端交换机采用机架结构。带有扩展槽的固定配置交换机是一种带有固定端口和几个扩展槽的交换机。在支持固定端口类型网络的基础上，该交换机还可以通过扩展其他网络类型模块来支持其他类型的网络。这种开关的价格在中间。无扩展槽的固定配置交换机仅支持一种类型的网络(一般为以太网)，可应用于小型企业或办公环境中的局域网。它最便宜，应用最广泛。分配给背板的网段。端口交换用于在背板的多个网段之间分配和平衡以太网模块的端口。帧交换是目前应用最广泛的局域网交换技术。它通过对传统传输介质进行微分段来提供并行传输机制，以减少冲突域并获得高带宽。ATM技术是解决网络和通信中许多问题的“良药”。ATM用于信元交换，固定长度为53字节。因为长度是固定的，所以很容易用硬件实现。利用ATM的专用非差分连接和并行操作，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但各个节点之间的通信容量不会受到影响。ATM还允许源节点和目的节点之间的通信能力。复用采用ATM统计时分电路，可以大大提高信道利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至几个G比特。

其实从应用的角度来说，交换机可以分为电话交换机(PBX)和数据交换机(Switch)。当然，VoIP，一种非常时髦的通过数据传输语音的方式，被一些人称为“软交换”。

网络选择

通过应用技术的对比可以看出，二层交换机主要用于小型局域网，机器数量在二三十台以下。在这样的网络环境下，广播包的影响很小。第二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉的价格为小型网络用户提供了完美的解决方案。在这种小型网络中，不需要引入路由功能来增加管理的难度和成本，因此不需要使用路由器或第三层交换机。

三层交换机是为IP设计的，接口类型简单，二层包处理能力强，适用于大型局域网。为了减少广播风暴的危害，需要将大的局域网按照功能或区域划分成小的局域网，即把机器划分成小的网段，这样会导致不同网段之间大量的相互访问。仅仅使用二层交换机是不可能实现网间互访的。但是单纯使用路由器由于端口数量有限，路由速度慢，限制了网络的规模和访问速度。因此，在这种环境下，将二层交换技术和路由技术有机结合的三层交换机是最合适的。

路由器端口类型多，支持多种三层协议，路由能力强，适合大型网络之间的互联。一般大型网络的互连端口不多。互联设备的主要功能不是在端口之间快速切换，而是选择最佳路径进行负载分担，链路备份，最重要的是与其他网络交换路由信息。所有这些都是路由完成功能。三层交换机最重要的目的是加快大型局域网内部的数据交换，组合路由功能就是为这个目的服务的，所以它的路由功能不如同等级的专业路由器强大。当网络流量很大，但响应速度很高时，在网络中使用三层交换机进行交换，路由器负责网络的路由，这样可以充分发挥不同设备的优势。

分析上述情况后，在选择交换机的具体设备时，还应参考以下设备指标:

1.转发技术

直通技术是指交换机获取数据包的目的地址，并开始向目的端口发送数据包。通常，交换机在收到数据包的前6个字节时就已经知道了目的地址，因此它可以决定将数据包转发到哪个端口。直通技术具有速度快、延迟少、吞吐量高的优点。但是，当网络中误码率较高时，交换机会转发所有完整包和错误包，这会给整个交换网络带来很多错误包。转发技术适用于网络链路质量好的网络环境。

存储技术要求交换机在接收到所有数据包后决定如何转发，交换机在转发前检查数据包的完整性和正确性。其优点是:不存在不完整的数据包转发，减少了潜在的不必要的数据转发。它的缺点是转发速率比直接转发技术慢。因此，存储转发技术更适合链路质量一般的网络环境。

2.背板吞吐量和缓冲区大小

背板吞吐量也称为背板带宽。单位是每秒包数(pps ),表示交换机接口处理器或接口卡与数据总线之间的最大数据吞吐量。交换机背板的带宽越高，其数据处理能力就越强。

缓冲区大小，也称为数据包缓冲区大小，是一种数据队列机制，交换机使用它来匹配不同网络设备的速度。高速设备发送的数据可以存储在缓冲区中，直到被低速设备处理。缓冲区大小由缓冲区调度算法计算。过大的缓冲区空需要相对较多的寻址时间，而过小的缓冲区空则会在发生拥塞时导致丢包错误。

3.耽搁

交换机延迟是指从交换机收到数据包到开始将数据包复制到目的端口的时间间隔。影响延迟大小的因素有很多，比如转发技术、缓冲区大小等等。

4.管理功能

为方便网络管理员和用户对交换机的访问管理，通常交换机应支持SNMP MIB I/MIB II统计管理功能，以满足常见网络管理软件的要求，如OPENVIEW、SUN Solstice Domain Manager或IBM NetView远程管理交换机。甚至还会加入内置的RMON组(mini—RMON)来支持RMON主动监控功能，或者提供通过网页和命令行(eLI)远程监控设备，最终实现故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等常用管理功能。

5、MAC地址表大小和MAC地址类型

连接到LAN的每个端口或设备都需要一个MAC地址，其它设备也需要这个地址来定位特定的端口，并更新路由表和数据结构。MAC地址表的大小可以反映设备支持的节点数量。单个MAC地址类型的交换机连接最终用户或非桥接设备，不能连接到多网络设备段，如集线器。多地址交换机可以在每个端口存储多个MAC地址，具有很强的多节点支持。

6.展开树。

为了保证网络的安全，通常为关键数据链路提供冗余备份链路。由于交换机实际上是一个多端口透明桥接设备，所以导致了“拓扑环”的问题。交换机通过使用扩展树协议算法让网络中的每个桥接设备相互认识，可以自动防止拓扑环现象。交换机将断开检测到的“拓扑环”中的端口，以消除“拓扑环”并保持网络中拓扑树的完整性。

7.是不是全双工？

全双工端口可以同时发送和接收数据，但这要求交换机和连接的设备都支持全双工操作。

具有全双工功能的交换机可以实现高吞吐量(是单工模式端口吞吐量的两倍)，避免碰撞，突破CSMA的链路长度限制。通信链路的长度限制只与物理介质有关，交换机端口最好实现全双工自动转换。

8、高速端口集成

交换机可以提供高带宽“管道”(固定端口、可选模块或多链路隧道)，以满足交换机的交换流量和高级主干的交换需求。防止主干通信瓶颈。如FDDI、ATM、G位光模块等。

9.VLAN的最大数量

此参数反映了设备可以支持的最大VLANs数量。就目前交换机所能支持的最大VLANs数量(1024个以上)而言，足以满足一般企业的需求。

10.可扩展配置

几个硬件指标，比如机架插槽、扩展槽、最大可堆叠数、10/1013/000 M以太网端口、最大ATM端口、最大SONET端口、最大FDDI端口、最大电源等。，将直接反映交换机的扩展能力和与其他骨干网络设备的互联能力。

有不同的需求供不同的用户选择，比如实现访问控制(ACL)、服务质量(QoS)、带宽管理、各种控制和服务策略、支持的包过滤、负载均衡、三层交换机对各种路由协议的支持程度等。

总之，在规划设计网络和选择交换机时，我们应该仔细检查交换机的各种功能。随着交换技术的快速发展，越来越多的交换机集成了其他网络设备的新功能，交换机的选择需要综合考虑并实时跟踪新产品。