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带你认识局域网交换机
局域网中的交换机，也叫做交换式Hub(Switch Hub)。20世纪80年代初期，第一代LAN技术开始应用时，即使是在上百个用户共享网络介质的环境下，10Mbps似乎也是一个非凡的带宽。与已往连接终端与小型主机的2400bps和9600bps网络相比，10Mbps确实是绰绰有余了。随着计算机技术的不断发展和网络应用范围的不断拓宽，LAN的作用已远远超出了原有10M网络所能满足的要求，网络交换技术开始出现并很快得到了广泛的应用。
交换机与集线器的区别
1、交换机与集线器的本质区别
用集线器组成的网络称为共享式网络，而用交换机组成的网络称为交换式网络。
共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。这是因为当信息繁忙时，多个用户可能同时“争用”一个信道，而一个信道在某一时刻只允许一个用户占用，所以大量的用户经常处于监测等待状态，致使信号传输时产生抖动、停滞或失真，严重影响了网络的性能。
在交换式以太网中，交换机提供给每个用户专用的信息通道，除非两个源端口企图同时将信息发往同一个目的端口，否则多个源端口与目的端口之间可同时进行通信而不会发生冲突。通过实验测得，在多服务器组成的LAN中，处于半双工模式下的交换式以太网的实际最大传输速度是共享式网络的1.7倍，而工作在全双工状态下的交换式以太网的实际最大传输速度可达到共享式网络的3.8倍。
交换机只是在工作方式上与集线器不同，其他的如连接方式、速度选择等与集线器基本相同，目前的交换机同样从速度上分为10M、100M和1000M几种，所提供的端口数多为8口、16口和24口几种。交换机在局域网中主要用于连接工作站、Hub、服务器或用于分散式主干网（见图1）。
图12、局域网中选择交换机的原因
在局域网中选择交换机，除了上述的因为工作方式的不同而可获得更好的网络性能外，还有以下几点原因：
①局域网交换机将逐渐取代集线器。目前，10/100M自适应局域网交换机是国际市场上流行的网络设备。它不仅能提高网络的整体速度，同时还能够与原有网络上的10M设备兼容，使旧的10M以太网设备无缝集成到100M快速以太网内。10/100 M网卡的迅速普及，使快速以太网的技术应用到普通工作组网络（如家庭网络、小型办公网、网吧等）中。自适应的10/100M交换机能够同时支持10M或100M的连接，这使得10/100M的交换机成为中小型用户在需要支持新旧技术混合的网络中一个理想的选择。据有关部门统计，10/100M交换机的销量在1999年达到4700万端口。按端口数计算，会占到70％的以太网设备，同时随着交换机价格的不断下降，相同端口数和速度的交换机的价格与集线器之间的差距已逐渐减小。
②千兆位以太网的应用，推动了交换机的应用。千兆以太网技术的迅速成熟和市场化，使其成为企业骨干网的理想技术选择。千兆以太网不仅能提供适于网络不断扩展的带宽需要，同时它也能平滑地和用户原有的以太网、快速以太网设备相结合。据有关部门的市场统计，千兆以太网的交换市场1998年为22万端口，1999年增长到180万端口。
交换机的相关技术和特点
1、交换机常用的三种交换技术
交换机是构成整个交换式网络的关键设备，交换机所采用交换方式的不同将会影响交换机的工作性能，为此我们有必要了解交换机的一些工作原理及特点。目前，交换机主要使用存储转发(Store and Forward)、直通(Cut Through)和无碎片直通(Fragment Free Cut Through)三种方式。
①存储转发方式
存储转发式交换机是指在交换机接收到数据帧时，先存储在一个共享缓冲区中，然后进行过滤（滤掉不健全的帧和有冲突的帧）和差错校验处理，最后再将数据按目的地址发送到指定的端口。
②直通方式
直通式交换机只对接收到的数据帧的目的地址信息进行检查，然后立刻按指定的地址转发出去，而不做差错和过滤处理。
③无碎片直通方式
“碎片”是指当信息发送中突然发生冲突时，因为双方立即停止发送数据帧而在网络中产生的残缺不健全的帧。碎片是无用的信息，必须将其滤除。无碎片直通方式首先存储接收到的数据帧的部分字节（前64个字节），然后进行差错检验，如果有错，立即滤除，并要求对方重发此帧，否则认为该帧健全，并马上转发出去。
2、三种交换技术的比较
在三种交换方式中，存储转发方式具有最高的交换质量，但速度最慢，适用于网络主干的连接。直通方式是三种交换方式中最快的一种，但因对任何帧都不做过滤处理，所以误码率较高，适用于交换式网络的外围连接。无碎片直通方式是前两种方式的折衷。
3、第三层交换
日益强大的计算机系统为网络技术向更快、更便捷的方向发展提供了保障，而日益庞大和复杂的网络系统又产生了持续增长的网络堵塞。普通交换机工作在OSI七层模型的第二层（数据链路层），交换以MAC（介质访问控制层，是数据链路层中的一部分）地址为基础。目前第二层交换机已无法胜任大规模局域网的建设，所以在一些较大规模网络中一般将交换机和路由器结合在一起使用。路由器处于OSI模型的第三层（网络层），通常以IP协议通过软件实现网际互联，并且路由器价格昂贵、转发速度慢，越来越成为网络的瓶颈。第三层交换就是在第二层交换的基础上把路由功能集成在交换机中，吸收了路由器在网络中的可扩展性和灵活性等特点，所以将第三层交换机又称为路由交换机。与第二层交换机相比，第三层交换机在性能上得到了飞跃性的提高，在网络分段、安全性、可管理性等方面都具有很大的优势。第三层交换在提高网络的运行速度和扩展网络的规模等方面所起的作用已得到了网络用户的一致公认，下一代骨干网的核心将是第三层交换机。
4、多层交换和第四层交换
随着网络技术的发展，又出现了多层交换和第四层交换。我们把多层交换机可以看做是在传统交换机（第二层交换机）的基础上附加（而非集成）了路由交换功能的设备。目前的多层交换机可很好地兼容现有的路由器网络。第四层交换机是在第三层交换机的基础上引进了新的网络功能，它工作于OSI模型的第四层（传输层），可对数据包进行查询、获取数据包的相关信息等操作。目前第四层交换还只是一个概念，尚未有正式的产品推出。
局域网交换机的选择
近来，各网络产品公司纷纷推出交换机产品，国内市场交换机的价格也越来越为用户所接受。但是，众多的品牌和系列产品也给用户带来了一定的选择困难。到底采用什么样的设备既能提高网络性能，又可以保护投资，恐怕是困扰很多网络管理人员的一个问题。
一、从技术的角度选择
1、完全支持存储转发(Store and Forward)、直通(Cut Through)和无碎片直通(Fragment Free Cut Through)三种方式。目前，许多厂家的产品都能够同时支持这三种技术，以适应交换机的不同应用。
2、同时支持全双工/半双工传输模式。有些人在选购交换机时只注重全双工，而忽视了半双工，其实这种想法和做法是错误的。因为在与交换机相连的所有设备中，除支持全双工的外，还有些只能工作在半双工下（如早期的网卡和Hub），而这些半双工的设备有些无法与全双工的设备协同工作，或工作不稳定。
3、提供网管功能。许多交换机都内置了简单管理（SNMP）模块，以方便对网络的整体管理。
4、提供虚拟局域网（VLAN）管理功能。虚拟局域网技术可以通过一个交换机对同一网络中的用户进行分段管理，段与段之间即可相互联系，又可彼此独立。
5、提供多模块和多类型端口的支持。每个交换机模块相当于一个独立的小型交换机，提供的模块数越多，可管理的用户和设备数也越多。多类型端口支持指一个交换机一般应同时支持多种类型端口的连接，常见的有10Base－T、100Base－TX和100Base－FX的连接，10Base－T指10M双绞线以太网连接，100Base－TX指100M快速以太网连接，100Base－FX指100M光纤连接。必要时，还应考虑是否提供1000M光纤连接端口1000Base－FX。
图26、提供LED指示灯显示，便于网络监测和故障排除。图2是一款Intel小型局域网10/100M自适应交换机，如果它前面的LED指示灯不亮，说明对应的端口未接通，如果显示桔黄色，说明连接速度为100Mbps，如果是蓝色说明连接速度是10Mbps。
二、从品牌上选择
目前，市面上的以太网交换机可用“美高台低”四个字表示。其中美国产品凭借其技术优势把持着高端交换机的市场，并不断制订出新的标准。其出名品牌有3Com、Bay、Cisco、Intel等；而中国台湾的D－Link和Accton占据着低端交换机的主要市场份额。近来，联想、实达等公司也推出了自己的局域网交换机产品。从使用性能上看，国外高端产品不错，功能也齐全，但价格较为昂贵。低端产品功能相对单一，但价格较低。用户可根据实际需要来选择使用。
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