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交換機(jī)的作用是什么？
- 2018/02/02 11:38:00
交換機(jī)是一種用于電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。其他常見的還有電話語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動(dòng)完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。交換機(jī)根據(jù)工作位置的不同，可以分為廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備，它應(yīng)用在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)有多個(gè)端口，每個(gè)端口都具有橋接功能，可以連接一個(gè)局域網(wǎng)或一臺(tái)高性能服務(wù)器或工作站。實(shí)際上，交換機(jī)有時(shí)被稱為多端口網(wǎng)橋。
什么是交換機(jī)環(huán)路
在規(guī)模較大的局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，時(shí)常會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)通道被嚴(yán)重堵塞的現(xiàn)象，造成這種故障現(xiàn)象的原因有很多，例如網(wǎng)絡(luò)遭遇病毒攻擊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)生硬件損壞、網(wǎng)絡(luò)端口出現(xiàn)傳輸瓶頸等。網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生過改動(dòng)或變化的位置最容易發(fā)生故障現(xiàn)象，因?yàn)轭l繁改動(dòng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)很容易引發(fā)網(wǎng)絡(luò)環(huán)路，而由網(wǎng)絡(luò)環(huán)路引起的網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象常常具有較強(qiáng)的隱蔽性，不利于故障現(xiàn)象的高效排除。
交換機(jī)有什么用途
交換機(jī)的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列以及流控。交換機(jī)還具備了一些新的功能，如對(duì)VLAN（虛擬局域網(wǎng)）的支持、對(duì)鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有防火墻的功能。電信號(hào)交換的歷史應(yīng)當(dāng)追溯到電話出現(xiàn)的初期。當(dāng)電話被發(fā)明后，只需要一根足夠長(zhǎng)的導(dǎo)線，加上末端的兩臺(tái)電話，就可以使相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)人進(jìn)行語音交談。
1．從OSI體系結(jié)構(gòu)來看，集線器屬于第一層物理層設(shè)備，而交換機(jī)屬于OSI的第二層數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。也就是說集線器只是對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸起到同步、放大和整形的作用，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸中的短幀=碎片等無法進(jìn)行有效的處理，不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院驼_性；而交換機(jī)不但可以對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸做到同步、放大和整形，而且可以過濾短幀、碎片等。
2．從工作方式看，集線器是一種廣播模式，也就是說集線器的某個(gè)端口工作的時(shí)候，其它所有端口都能夠收聽到信息，容易產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)較大時(shí)網(wǎng)絡(luò)性能會(huì)受到很大影響；而交換機(jī)就能夠避免這種現(xiàn)象，當(dāng)交換機(jī)工作的時(shí)候，只有發(fā)出請(qǐng)求的端口與目的端口之間相互響應(yīng)而不影響其它端口，因此交換機(jī)就能夠隔離沖突域并有效地抑制廣播風(fēng)暴的產(chǎn)生。
3．從帶寬來看，集線器不管有多少個(gè)端口，所有端口都共享一條帶寬，在同一時(shí)刻只能有兩個(gè)端口傳送數(shù)據(jù)，其它端口只能等待，同時(shí)集線器只能工作 在半雙工模式下；而對(duì)于交換機(jī)而言，每個(gè)端口都有一條獨(dú)占的帶寬，當(dāng)兩個(gè)端口工作時(shí)不影響其它端口的工作，同時(shí)交換機(jī)不但可以工作 在半雙工模式下而且可以工作在全雙工模式下。
從廣義上來看，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)分為兩種：廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域網(wǎng)交換機(jī)主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺(tái)。而局域網(wǎng)交換機(jī)則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如PC機(jī)及網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等。從傳輸介質(zhì)和傳輸速度上可分為以太網(wǎng)交換機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、FDDI交換機(jī)、ATM交換機(jī)和令牌環(huán)交換機(jī)等。從規(guī)模應(yīng)用上又可分為企業(yè)級(jí)交換機(jī)、部門級(jí)交換機(jī)和工作組交換機(jī)等。各廠商劃分的尺度并不是完全一致的，一般來講，企業(yè)級(jí)交換機(jī)都是機(jī)架式，部門級(jí)交換機(jī)可以是機(jī)架式（插槽數(shù)較少），也可以是固定配置式，而工作組級(jí)交換機(jī)為固定配置式（功能較為簡(jiǎn)單）。
另一方面，從應(yīng)用的規(guī)模來看，作為骨干交換機(jī)時(shí)，支持500個(gè)信息點(diǎn)以上大型企業(yè)應(yīng)用的交換機(jī)為企業(yè)級(jí)交換機(jī)，支持300個(gè)信息點(diǎn)以下中型企業(yè)的交換機(jī)為部門級(jí)交換機(jī)，而支持100個(gè)信息點(diǎn)以內(nèi)的交換機(jī)為工作組級(jí)交換機(jī)。本文所介紹的交換機(jī)指的是局域網(wǎng)交換機(jī)。
什么是以太網(wǎng)機(jī)
隨著計(jì)算機(jī)及其互聯(lián)技術(shù)（也即通常所謂的“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”）的迅速發(fā)展，以太網(wǎng)成為了迄今為止普及率最高的短距離二層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。而以太網(wǎng)的核心部件就是以太網(wǎng)交換機(jī)。
不論是人工交換還是程控交換，都是為了傳輸語音信號(hào)，是需要獨(dú)占線路的“電路交換”。而以太網(wǎng)是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，需要傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)，因此采用的是“分組交換”。但無論采取哪種交換方式，交換機(jī)為兩點(diǎn)間提供“獨(dú)享通路”的特性不會(huì)改變。就以太網(wǎng)設(shè)備而言，交換機(jī)和集線器的本質(zhì)區(qū)別就在于：當(dāng)A發(fā)信息給B時(shí)，如果通過集線器，則接入集線器的所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都會(huì)收到這條信息（也就是以廣播形式發(fā)送），只是網(wǎng)卡在硬件層面就會(huì)過濾掉不是發(fā)給本機(jī)的信息；而如果通過交換機(jī)，除非A通知交換機(jī)廣播，否則發(fā)給B的信息C絕不會(huì)收到（獲取交換機(jī)控制權(quán)限從而監(jiān)聽的情況除外）。
以太網(wǎng)交換機(jī)廠商根據(jù)市場(chǎng)需求，推出了三層甚至四層交換機(jī)。但無論如何，其核心功能仍是二層的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包交換，只是帶有了一定的處理IP層甚至更高層數(shù)據(jù)包的能力。網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)是一個(gè)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的器材，能為子網(wǎng)絡(luò)中提供更多的連接端口，以便連接更多的計(jì)算機(jī)。隨著通信業(yè)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的推進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)市場(chǎng)呈穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)。它具有性能價(jià)格比高、高度靈活、相對(duì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。
什么是光交換機(jī)
光交換是人們正在研制的下一代交換技術(shù)。所有的交換技術(shù)都是基于電信號(hào)的，即使是的光纖交換機(jī)也是先將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過交換處理后，再轉(zhuǎn)回光信號(hào)發(fā)到另一根光纖。由于光電轉(zhuǎn)換速率較低，同時(shí)電路的處理速度存在物理學(xué)上的瓶頸，因此人們希望設(shè)計(jì)出一種無需經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換的“光交換機(jī)”，其內(nèi)部不是電路而是光路，邏輯原件不是開關(guān)電路而是開關(guān)光路。這樣將大大提高交換機(jī)的處理速率。
24口千兆交換機(jī)為例:
首先是是否支持PoE供電，這一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)往往被大部分人所忽略，因?yàn)榻尤雽咏粨Q機(jī)直接連接終端，PoE供電24口交換機(jī)的最大好處就是可以輕松的接入其他設(shè)備。
如今的企業(yè)局域網(wǎng)中，終端設(shè)備不再僅僅限于電腦，無線AP或者IP電話、IP攝像機(jī)等，都將會(huì)與交換機(jī)連接，這些設(shè)備往往會(huì)安裝在于不方便接入電源的地方，如墻壁、天花板等。
如果24口交換機(jī)不支持PoE供電功能，那么網(wǎng)管員只能更換交換機(jī)了。所以，在采購(gòu)交換機(jī)的時(shí)候，干脆直接考慮購(gòu)買PoE供電的交換機(jī)，省時(shí)省力。在PoE供電方面，還有一個(gè)需要注意的指標(biāo)就是每個(gè)端口提供的功率，一般而言PoE功能采用的是802. 3af標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了3.84～12.95W五個(gè)等級(jí)的電功率請(qǐng)求,最大不超過13W。但是由于不同的AP、IP電話或者攝像頭要求的功率大小不一，因此，在選擇24口交換機(jī)的時(shí)候，每個(gè)端口提供的PoE功率自然是越大越好。
其次是支持VLAN的數(shù)量以及端口的聚合數(shù)量，為每個(gè)工作組劃分不同的VLAN，是網(wǎng)管員最為熟悉的操作。同樣為24口交換機(jī)，但是支持的VLAN數(shù)量差別很多，有的支持64個(gè)，有的可高達(dá)256個(gè)。顯然，這個(gè)數(shù)字也是越大越好，可以劃分更多的VLAN。
第三個(gè)需要注意的數(shù)據(jù)是MAC地址表的數(shù)量。所謂MAC地址數(shù)量是指24口交換機(jī)的MAC地址表中可以最多存儲(chǔ)的MAC地址數(shù)量，存儲(chǔ)的MAC地址數(shù)量越多，那么數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速度和效率也就就越高。但是不同檔次的交換機(jī)每個(gè)端口所能夠支持的MAC數(shù)量不同。在交換機(jī)的每個(gè)端口，都需要足夠的緩存來記憶這些MAC地址，所以Buffer(緩存)容量的大小就決定了相應(yīng)交換機(jī)所能記憶的MAC地址數(shù)多少。通常交換機(jī)只要能夠記憶1024個(gè)MAC地址基本上就可以了，而一般的交換機(jī)通常都能做到這一點(diǎn)。但是如果考慮到未來企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容情況，MAC地址表的數(shù)字應(yīng)該選擇更大一點(diǎn)，這樣可以在擴(kuò)容的時(shí)候有更多的選擇，不會(huì)頻繁的更換交換機(jī)，從而大大降低交換機(jī)的總體擁有成本。
第四個(gè)數(shù)值是背板帶寬，數(shù)值也是越大越好，因?yàn)楸嘲鍘捲酱?，意味?4口交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)能力越強(qiáng)，但是背板帶寬一般和端口數(shù)量和速率有關(guān)，其計(jì)算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2(全雙工模式)如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。顯然，24口交換機(jī)在選擇的時(shí)候，只要考慮其百兆端口和千兆端口的數(shù)量，就能計(jì)算出背板帶寬的數(shù)值了。因此，在選擇交換機(jī)的時(shí)候，如果僅僅是背板帶寬數(shù)字大，并沒有多少意義。只要端口速度符合自己的要求、工作方式可以支持全雙工就行了。
第五個(gè)需要注意的是QoS功能，現(xiàn)在的局域網(wǎng)中不僅僅是數(shù)據(jù)，還有IP語音、視頻等的傳輸，另外，一些員工往往會(huì)利用公司網(wǎng)絡(luò)下載一些電影、玩SNS游戲等非工作內(nèi)容，這些都會(huì)占用局域網(wǎng)的帶寬，從而影響其他人的工作。雖然網(wǎng)管員可以通過采購(gòu)上網(wǎng)行為管理、流量管理等專業(yè)設(shè)備來管理這些用戶的行為，但是對(duì)于小企業(yè)有限的預(yù)算來說，這些設(shè)備的采購(gòu)不一定會(huì)得到企業(yè)管理層的批準(zhǔn)，這時(shí)候，選擇一個(gè)有QoS功能的24口交換機(jī)就能夠在某種程度上解網(wǎng)管員的燃眉之急。
第六就是Web管理界面，Web界面配置和管理起來非常方便，易于操作，對(duì)網(wǎng)管來說大大減輕了配置的工作量。