一、概述

　　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*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，*作接近單個局域網(wǎng)性能，遠遠超過了普通橋接互聯(lián)網(wǎng)絡之間的轉(zhuǎn)發(fā)性能。
　　交換技術答應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。
　　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?苯影滄霸詼嘈橥韁校喚換換褂孟鐘械牡繢隆⒅屑唐鰲⒓咂骱凸髡鏡耐ǎ槐刈鞲卟愕撓布叮喚換換怨髡臼峭該韉模庋芾砜土蚧送緗詰愕腦黽印⒁貧屯綾浠?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*作性能。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。

　　二、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。以大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，每組端口答應進行網(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。假如配置得當，那么還可以在一定程度進行客錯，但沒有改變共享傳輸介質(zhì)的特點，自而未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常快，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)絡和通訊技術發(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。

　　三、局域網(wǎng)交換機的種類和選擇

　　局域網(wǎng)交換機根據(jù)使用的網(wǎng)絡技術可以分為：

　　以大網(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。

　　假如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重以下事項：

　　（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)絡治理能力。

　　四、交換機應用中幾個值得注重的問題

　　1．交換機網(wǎng)絡中的瓶頸問題

　　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)的工作站或服務器使用的網(wǎng)絡是以大網(wǎng)，它遵循CSMA／CD介質(zhì)訪問規(guī)則。在當前的客戶／服務器模式的網(wǎng)絡中多臺工作站會同時訪問服務器，因此非常輕易形成服務器瓶頸。有的廠商已經(jīng)考慮到這一點，在交換機中設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），方便用戶連接服務器或高速主干網(wǎng)。用戶也可以通過設計多臺服務器（進行業(yè)務劃分）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，方便用戶架構容錯的冗余連接。

　　2．網(wǎng)絡中的廣播幀

　　目前廣泛使用的網(wǎng)絡*作系統(tǒng)有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服務器是通過發(fā)送網(wǎng)絡廣播幀來向客戶機提供服務的。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重交換機端口的連接端點數(shù)。假如超過廠商給定的MAC數(shù)，交換機接收到一個網(wǎng)絡幀時，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。

　　3．虛擬網(wǎng)的劃分

　　虛擬網(wǎng)是交換機的重要功能，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)管人員重新設置。這種方法雖然比較麻煩，但比較安全，輕易配置和維護。

　　（2）動態(tài)虛擬網(wǎng)

　　支持動態(tài)虛擬網(wǎng)的端口，可以借助智能治理軟件自動確定它們的從屬。端口是通過借助網(wǎng)絡包的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)絡節(jié)點剛連接入網(wǎng)時，交換機端口還未分配，于是交換機通過讀取網(wǎng)絡節(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，而且假如網(wǎng)絡中出現(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)絡服務器配置成多個業(yè)務部門（每種業(yè)務設置成一個虛擬網(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*作性。Cisco公司開發(fā)了Inter－Switch Link（ISL）虛擬網(wǎng)絡協(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。

　　4.高速局域網(wǎng)技術的應用

　　快速以太網(wǎng)技術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，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，除了設計中要考慮網(wǎng)絡環(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)絡應用等。隨著ATM技術的發(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。