1993年,局域網(wǎng)交換設備出現(xiàn)。1994年,國內(nèi)掀起了交換網(wǎng)絡技術的熱潮。其實,交換技術是一個具有簡化、低價、高性能和高端口密集特點的交換產(chǎn)品,體現(xiàn)了橋接技術的復雜交換技術在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣,交換機按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉(zhuǎn)發(fā)。而這種轉(zhuǎn)發(fā)決策一般不考慮包中隱藏的更深的其他信息。與橋接器不同的是交換機轉(zhuǎn)發(fā)延遲很小,操作接近單個局域網(wǎng)性能,遠遠超過了普通接互聯(lián)網(wǎng)絡之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能。

交換技術允許共享型和專用型的局域網(wǎng)段進行帶寬調(diào)整,以減輕局域網(wǎng)之間信息流通出現(xiàn)的瓶頸問題。現(xiàn)在已有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術的交換產(chǎn)品。

類似傳統(tǒng)的橋接器,交換機提供了許多網(wǎng)絡互聯(lián)功能。交換機能經(jīng)濟地將網(wǎng)絡分成小的沖突網(wǎng)域,為每個工作站提供更高的帶寬。協(xié)議的透明性使得交換機在軟件配置簡單的情況下直接安裝在多協(xié)議網(wǎng)絡中;交換機使用現(xiàn)有的電纜、中繼器、集線器和工作站的網(wǎng)卡,不必作高層的硬件升級;交換機對工作站是透明的,這樣管理開銷低廉,簡化了網(wǎng)絡節(jié)點的增加、移動和網(wǎng)絡變化的操作。

利用專門設計的集成電路可使交換機以線路速率在所有的端口并行轉(zhuǎn)發(fā)信息,提供了比傳統(tǒng)橋接器高得多的操作性能。如理論上單個以太網(wǎng)端口對含有64個八進制數(shù)的數(shù)據(jù)包,可提供14880bps的傳輸速率。這意味著一臺具有12個端口、支持6道并行數(shù)據(jù)流的"線路速率"以太網(wǎng)交換器必須提供89280bps的總體吞吐率(6道信息流×14880bps/道信息流)。專用集成電路技術使得交換器在更多端口的情況下以上述性能運行,其端口造價低于傳統(tǒng)型橋接器。

三種交換技術

1. 端口交換

端口交換技術最早出現(xiàn)在插槽式的集線器中,這類集線器的背板通常劃分有多條以太網(wǎng)段(每條網(wǎng)段為一個廣播域),不用網(wǎng)橋或路由連接,網(wǎng)絡之間是互不相通的。以太主模塊插入后通常被分配到某個背板的網(wǎng)段上,端口交換用于將以太模塊的端口在背板的多個網(wǎng)段之間進行分配、平衡。根據(jù)支持的程度,端口交換還可細分為:

·模塊交換: 將整個模塊進行網(wǎng)段遷移。

·端口組交換:通常模塊上的端口被劃分為若干組,每組端口允許進行網(wǎng)段遷移。

·端口級交換:支持每個端口在不同網(wǎng)段之間進行遷移。這種交換技術是基于OSI第一層上完成的,具有靈活性和負載平衡能力等優(yōu)點。如果配置得當,那么還可以在一定程度進行容錯,但沒有改變共享傳輸介質(zhì)的特點,因而不能稱之為真正的交換。

2. 幀交換

幀交換是目前應用最廣的局域網(wǎng)交換技術,它通過對傳統(tǒng)傳輸媒介進行微分段,提供并行傳送的機制,以減小沖突域,獲得高的帶寬。一般來講每個公司的產(chǎn)品的實現(xiàn)技術均會有差異,但對網(wǎng)絡幀的處理方式一般有以下幾種:

·直通交換:提供線速處理能力,交換機只讀出網(wǎng)絡幀的前14個字節(jié),便將網(wǎng)絡幀傳送到相應的端口上。

·存儲轉(zhuǎn)發(fā):通過對網(wǎng)絡幀的讀取進行驗錯和控制。

前一種方法的交換速度非?？?但缺乏對網(wǎng)絡幀進行更高級的控制,缺乏智能性和安全性,同時也無法支持具有不同速率的端口的交換。因此,各廠商把后一種技術作為重點。

有的廠商甚至對網(wǎng)絡幀進行分解,將幀分解成固定大小的信元,該信元處理極易用硬件實現(xiàn),處理速度快,同時能夠完成高級控制功能(如美國MADGE公司的LET集線器)如優(yōu)先級控制。

3. 信元交換

ATM技術代表了網(wǎng)絡和通信技術發(fā)展的未來方向,也是解決目前網(wǎng)絡通信中眾多難題的一劑"良藥"。ATM采用固定長度53個字節(jié)的信元交換。由于長度固定,因而便于用硬件實現(xiàn)。ATM采用專用的非差別連接,并行運行,可以通過一個交換機同時建立多個節(jié)點,但并不會影響每個節(jié)點之間的通信能力。ATM還容許在源節(jié)點和目標節(jié)點建立多個虛擬鏈接,以保障足夠的帶寬和容錯能力。ATM采用了統(tǒng)計時分電路進行復用,因而能大大提高通道的利用率。ATM的帶寬可以達到25M、155M、622M甚至數(shù)Gb的傳輸能力。

局域網(wǎng)交換機的種類及選擇

局域網(wǎng)交換機根據(jù)使用的網(wǎng)絡技術可以分為:

·以太網(wǎng)交換機;

·令牌環(huán)交換機;

·FDDI交換機;

·ATM交換機;

·快速以太網(wǎng)交換機等。

如果按交換機應用領域來劃分,可分為:

·臺式交換機;

·工作組交換機;

·主干交換機;

·企業(yè)交換機;

·分段交換機;

·端口交換機;

·網(wǎng)絡交換機等。

局域網(wǎng)交換機是組成網(wǎng)絡系統(tǒng)的核心設備。對用戶而言,局域網(wǎng)交換機最主要的指標是端口的配置、數(shù)據(jù)交換能力、包交換速度等因素。因此,在選擇交換機時要注意以下事項:

(1) 交換端口的數(shù)量;

(2) 交換端口的類型;

(3) 系統(tǒng)的擴充能力;

(4) 主干線連接手段;

(5) 交換機總交換能力;

(6) 是否需要路由選擇能力;

(7) 是否需要熱切換能力;

(8) 是否需要容錯能力;

(9) 能否與現(xiàn)有設備兼容,順利銜接;

(10) 網(wǎng)絡管理能力。