1993年,局域网交换设备出现。1994年,中国出现了交换网络技术的热潮。交换技术实际上是一种交换产品,具有简单、低价、高性能和高端口密度的特点,体现了运行在OSI参考模型第二层的桥接技术的复杂交换技术。像网桥一样,交换机根据每个数据包中的MAC地址对信息转发做出相对简单的决定。但是,这种转发决策一般不会考虑隐藏在数据包中的其他更深层次的信息。与网桥不同的是,交换机的转发延迟非常小,运行接近于单个局域网的性能,远远超过普通互联网络之间的转发性能。
交换技术允许共享和专用局域网段调整其带宽,从而缓解局域网之间信息流动的瓶颈。现在有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。
与传统网桥类似,交换机提供许多网络功能。交换机可以经济地将网络划分为小的冲突域,并为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机可以直接安装在多协议网络中,软件配置简单;交换机使用工作站现有的线缆、中继器、集线器和网卡,无需升级高层硬件;对交换工作站透明,管理开销低,简化了网络节点添加、移动和网络变更的操作。
特殊设计的集成电路使交换机能够以线速在所有端口并行转发信息,这提供了比传统网桥高得多的操作性能。例如,理论上,一个以太网端口可以为包含64个八位字节的数据包提供14880bps的传输速率。这意味着一线速率具有12个端口并支持6个并行数据流的以太网交换机必须提供89280bps的总吞吐量(6个信息流 14,880 bps/通道信息流)。ASIC技术使交换机能够在更多端口的情况下以上述性能运行,并且其端口成本低于传统网桥。
三种交换技术
1.端口交换
端口交换技术首先出现在插槽型集线器中。这类集线器的背板通常被分成若干个以太网段(每个段是一个广播域),网络之间没有网桥或路由,互不相连。以太网模块插入后,通常分配给背板的一个网段,端口交换用于在背板的多个网段之间分配和平衡以太网模块的端口。根据支持程度,端口交换还可以细分为:
模块交换:将整个模块迁移到网段。
端口组切换:通常模块上的端口被分成若干组,每组端口都允许网段迁移。
端口级交换:每个端口可以在不同的网段之间迁移。这种交换技术基于OSI的第一层,具有灵活性和负载均衡的优点。如果配置得当,也可以有一定程度的容错,但不改变共享传输介质的特性,所以不能称为真正的交换。
2.帧交换
帧交换是目前应用最广泛的局域网交换技术。它通过对传统传输介质进行微分段,提供了一种并行传输机制,减少了冲突域,获得了高带宽。一般来说,每个公司的产品实现技术会有所不同,但网络帧的处理方式一般如下:
直通交换:它提供线速处理能力。交换机只读取网络帧的前14个字节,并将网络帧发送到相应的端口。
存储转发:通过读取网络帧进行错误检查和控制。
前一种方法具有非常快的交换速度,但它缺乏对网络帧的更高级的控制、智能和安全性,并且不能不支持不同速率的端口切换。因此,制造商将重点放在后一种技术上。
有些厂商甚至将网络帧分解成固定大小的信元,这很容易用硬件实现,处理速度很高。同时可以完成优先级控制等高级控制功能(如美国马奇公司的LET hub)。
3.细胞
ATM技术代表了未来网络和通信技术的发展方向,也是一种良药来解决当前网络通信中的诸多问题。ATM采用固定长度的53字节信元交换。因为长度是固定的,所以很容易用硬件实现。利用ATM的专用非差分连接和并行操作,可以通过一个交换机同时建立多个节点,但各节点之间的通信能力不会受到影响。ATM还允许在源节点和目标节点之间建立多个虚拟链路,以确保足够的带宽和容错能力。ATM采用统计时分电路进行复用,可以大大提高信道利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至几Gb的传输能力。
局域网交换机的类型和选择
根据局域网交换机使用的网络技术,它可以分为:
以太网交换机;
令牌环交换机;
FDDI开关;
ATM交换机;
快速以太网交换机等。
根据开关应用领域,可分为:
台式交换机;
工作组交换机;
主干交换机;
企业交换机;
分段开关;
端口开关;
网络交换机等。
局域网交换机是网络系统的核心设备。对于用户来说,局域网交换机最重要的指标是端口配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此,在选择开关时,应注意以下几点:
(1)交换端口的数量;
(2)交换端口的类型;
(3)系统的扩展能力;
(4)主线连接方式;
(5)开关的总开关容量;
(6)是否需要路由能力;
(7)是否需要热切换能力;
(8)是否需要容错;
(9)能否与现有设备兼容并平滑连接;
(10)网络管理能力。
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