交換機工作原理及生成樹協(xié)議原理

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交換機本身的處理速度可以達到很高，用戶往往迷信廠商宣傳的Gbps級的高速背板。其實這是一種誤解，連接入網(wǎng)的工作站或服務(wù)器使用的網(wǎng)絡(luò)是以大網(wǎng)，它遵循CSMA/CD介質(zhì)訪問規(guī)則。

在當前的客戶/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)中多臺工作站會同時訪問服務(wù)器，因此非常容易形成服務(wù)器瓶頸。有的廠商已經(jīng)考慮到這一點，在交換機中設(shè)計了一個或多個高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一個或兩個100Mbps端口）。

方便用戶連接服務(wù)器或高速主干網(wǎng)。用戶也可以通過設(shè)計多臺服務(wù)器（進行業(yè)務(wù)劃分）或追加多個網(wǎng)卡來消除瓶頸。交換機還可支持生成樹算法，方便用戶架構(gòu)容錯的冗余連接。

1.網(wǎng)絡(luò)中的廣播幀

目前廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服務(wù)器是通過發(fā)送網(wǎng)絡(luò)廣播幀來向客戶機提供服務(wù)的。這類局域網(wǎng)中廣播包的存在會大大降低交換機的效率，這時可以利用交換機的虛擬網(wǎng)功能（并非每種交換機都支持虛擬網(wǎng)）將廣播包限制在一定范圍內(nèi)。

每臺文交換機的端口都支持一定數(shù)目的MAC地址，這樣交換機能夠“記憶”住該端口一組連接站點的情況，廠商提供的定位不同的交換機端口支持MAC數(shù)也不一樣，用戶使用時一定要注意交換機端口的連接端點數(shù)。

如果超過廠商給定的MAC數(shù)，交換機接收到一個網(wǎng)絡(luò)幀時，只有其目的站的MAC地址不存在于該交換機端口的MAC地址表中，那么該幀會以廣播方式發(fā)向交換機的每個端口。

　　2.虛擬網(wǎng)的劃分

虛擬網(wǎng)是交換機工作原理的重要功能，通常虛擬網(wǎng)的實現(xiàn)形式有三種：

（1）靜態(tài)端口分配

靜態(tài)虛擬網(wǎng)的劃分通常是網(wǎng)管人員使用網(wǎng)管軟件或直接設(shè)置交換機的端口，使其直接從屬某個虛擬網(wǎng)。這些端口一直保持這些從屬性，除非網(wǎng)管人員重新設(shè)置。這種方法雖然比較麻煩，但比較安全，容易配置和維護。

（2）動態(tài)虛擬網(wǎng)

支持動態(tài)虛擬網(wǎng)的端口，可以借助智能管理軟件自動確定它們的從屬。端口是通過借助網(wǎng)絡(luò)包的MAC地址、邏輯地址或協(xié)議類型來確定虛擬網(wǎng)的從屬。當一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點剛連接入網(wǎng)時。

交換機工作原理端口還未分配，于是交換機通過讀取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的MAC地址動態(tài)地將該端口劃入某個虛擬網(wǎng)。這樣一旦網(wǎng)管人員配置好后，用戶的計算機可以靈活地改變交換機端口，而不會改變該用戶的虛擬網(wǎng)的從屬性，而且如果網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)未定義的MAC地址，則可以向網(wǎng)管人員報警。

（3）多虛擬網(wǎng)端口配置

該配置支持一用戶或一端口可以同時訪問多個虛擬網(wǎng)。這樣可以將一臺網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器配置成多個業(yè)務(wù)部門（每種業(yè)務(wù)設(shè)置成一個虛擬網(wǎng)）都可同時訪問，也可以同時訪問多個虛擬網(wǎng)的資源，還可讓多個虛擬網(wǎng)間的連接只需一個路由端口即可完成。

但這樣會帶來安全上的隱患。虛擬網(wǎng)的業(yè)界規(guī)范正在制定當中，因而各個公司的產(chǎn)品還談不上互操作性。Cisco公司開發(fā)了Inter-Switch Link（ISL）虛擬網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，該協(xié)議支持跨骨干網(wǎng)（ATM、FDDI、Fast Ethernet）的虛擬網(wǎng)。但該協(xié)議被指責為缺乏安全性上的考慮。傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)中使用了大量的共享式Hub,通過靈活接入計算機端口也可以獲得好的效果。

3.高速局域網(wǎng)技術(shù)的應用

快速以太網(wǎng)技術(shù)雖然在某些方面與傳統(tǒng)以大網(wǎng)保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX對傳輸距離和級連都有了比較大的限制。通過100Mbps的交換機可以打破這些局限。同時也只有交換機端口才可以支持雙工高速傳輸。

目前也出現(xiàn)了CDDI/FDDI的交換技術(shù)，另外該CDDI/FDDI的端口價格也呈下降趨勢，同時在傳輸距離和安全性方面也有比較大的優(yōu)勢，因此它是大型網(wǎng)絡(luò)骨干的一種比較好的選擇。

3COM 的主要交換產(chǎn)品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交換產(chǎn)品有LattisSwitch2800,BAY stack workgroup、System3O00/5000（提供某些可選交換模塊）；Cisco的主要交換產(chǎn)品有Catalyst 1000/2000/3000/5000系列。

三家公司的產(chǎn)品形態(tài)看來都有相似之處，產(chǎn)品的價格也比較接近，除了設(shè)計中要考慮網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的具體需要（強調(diào)端口的搭配合理）外，還需從整體上考慮，例如網(wǎng)管、網(wǎng)絡(luò)應用等。隨著ATM技術(shù)的發(fā)展和成熟以及市場競爭的加劇，幀交換機的價格將會進一步下跌，它將成為工作組網(wǎng)的重要解決方案。

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