交换机原理及作用-1

交换机原理及作用 什么是交换机？交换 switching 是按照通信两端传输信息的需要，用人工 或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统 称。广义的交换机 switch 就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 交换和交换机最早起源于电话通讯系统 (PSTN) ，我们现在还能在老电影中 看到这样的场面 : 首长 ( 主叫用户 ) 拿起话筒来一阵猛摇，局端是一排插满线头的 机器， 戴着耳麦的话务小姐接到连接要求后， 把线头插在相应的出口， 为两个用 户端建立起连接，直到通话结束。这个过程就是通过人工方式建立起来的交换。 当然 现在我们早已普及了程控交换机，交换的过程都是自动完成。 在计算机网络系统中，交换概念的提出是对于共享工作模式的改进。我 们 以前介绍过的 HUB 集线器就是一种共享设备， HUB 本身不能识别目的地址， 当同一局域网内的 A 主机给 B 主机传输数据时， 数据包在以 HUB 为架构的网络 上是以广播方式传输的， 由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否 接收。 也就是说， 在这种工作方式下， 同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通 讯， 如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端 口都 挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存 中的地址对照表以确定目的 MAC( 网卡的硬件地址 ) 的 NIC( 网卡 ) 挂接在哪个端口 上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的 MAC 若不存在才广 播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内 部地 址表中。 使用交换机也可以把网络“分段” ，通过对照地址表，交换机只允许必要的 网络流量通过交换机。 通过交换机的过滤和转发， 可以有效的隔离广播风暴， 减 少误包和错包的出现，避免共享冲突。 交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为 独立的网段， 连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽， 无须同其他设备竞争 使用。当 节点 A 向节点 D 发送数据时，节点 B 可同时向节点 C 发送数据，而 且这两个传输都享有网络的全部带宽， 都有着自己的虚拟连接。 假使这里使用的 是 10Mbps 的 以太网交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于 2 × 10Mbps=20Mbps ，而使用 10Mbps 的共享式 HUB 时，一个 HUB 的总流通量也 不会超出 10Mbps 。 总之， 交换机是一种基于 MAC 地址识别， 能完成封装转发数据包功能的网 络设备。交换机可以“学习” MAC 地址，并把其存放在内部地址表中，通过在 数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径， 使数据帧直接由源地址 到达目的地址。 交换机的应用 作为局域网的主要连接设备，以太网交换机成为应用普及最快的网络设备