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交换机

什么是交换机?

交换机,是根据通信两端需求,交换光、电信号的网络设备。它能同时连接许多网络节点,并为接入其中的任意两个网络节点建立网桥,提供独享的信号通路,进行无冲突的数据传输。从广义来看,能在通信系统中进行信息交互的设备就是交换机。

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什么是交换机?

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交换机,是根据通信两端需求,交换光、电信号的网络设备。它能同时连接许多网络节点,并为接入其中的任意两个网络节点建立网桥,提供独享的信号通路,进行无冲突的数据传输。从广义来看,能在通信系统中进行信息交互的设备就是交换机。

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交换机分类

交换机分类

交换机的分类方式有很多。

  • 广义来看,交换机分为广域网交换机和局域网交换机。
  • 按照缓存方式划分,依据转发前存储数据帧的方式分为基于端口内存缓冲和共享内存缓冲。
  • 按照转发方式划分,依据转发前是否经过检验处理的过程,交换机分为存储式转发(Store-and-Forward)和准直通式转发(Cut-through)。
  • 按照对称性划分,分为对称式(Symmetric)交换机和非对称式(Asymmetric)交换机,二者的区别在于交换机中所有端口的速率是否保持一致。
  • 按照功能划分,依据交换机所处的 OSI 层不同,分为二层交换机和三层交换机。

交换机工作原理

交换机工作原理

交换机是依据网桥的原理建立的,它位于 OSI 模型的第二层,即数据链路层。有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵,可以同时连接多个端口。当每个端口成功连接时,交换机内部的 CPU 都会将 MAC 地址与端口一一对应,形成一张 MAC 表,以便在进行多端口数据信号传输的时候,进行记忆和识别,并将数据包仅传送至其对应端口,保证了数据带宽的独享性,这样不仅不会浪费网络资源,还能提升传输效率,同时在传输过程中安全性也很高。

交换机用途

交换机用途

交换机的主要用途有三种,分别是自行学习并维护 MAC 表内的地址信息,同时链接多个端口并隔离冲突域提供独享域,消除冗余回路、对数据信息进行高速高效且透明化地交换和转发,即学习编址、高效转发以及消除冗余。

交换机用途_学习编址

学习编址

在传输发生前,对于连接到交换机每一端口之上的关联设备,交换机都会了解其 MAC 地址,并将与地址对应的唯一端口整理起来,存放在交换机缓存中的 MAC 表当中。

交换机用途_转发过滤

转发过滤

交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤的逻辑。当一个数据信号(数据帧)的传输目的地址在 MAC 地址表中有记录时,那么当它被转发时,就会直接到达目的端口,而不是所有端口。

交换机用途_消除冗余

消除冗余

在面对冗余回路时,交换机需要通过生成树协议避免多余回路的产生,同时设置后备路径,从而避免广播数据充斥网络并占用大量带宽,进而导致网络性能降低、数据交换无法进行的情况发生。

交换机用途_学习编址

学习编址

在传输发生前,对于连接到交换机每一端口之上的关联设备,交换机都会了解其 MAC 地址,并将与地址对应的唯一端口整理起来,存放在交换机缓存中的 MAC 表当中。

交换机用途_转发过滤

转发过滤

交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤的逻辑。当一个数据信号(数据帧)的传输目的地址在 MAC 地址表中有记录时,那么当它被转发时,就会直接到达目的端口,而不是所有端口。

交换机用途_消除冗余

消除冗余

在面对冗余回路时,交换机需要通过生成树协议避免多余回路的产生,同时设置后备路径,从而避免广播数据充斥网络并占用大量带宽,进而导致网络性能降低、数据交换无法进行的情况发生。

交换机发展前景

交换机发展前景

随着科技发展,我们进入数据时代,互联网技术、云计算技术、虚拟化技术的迭代进步,数据中心将成为数字化业务的主要载体。与之对应的,有些对数据可靠性有更高需求的用户,他们对数据中心所使用的、转换和传输信息的网络设备—交换机的需求也越来越高,其中包括性能、功能、效率、安全性、稳定性等方面。传统的交换机已经不能抵抗来自愈加复杂的网络环境和海量的数据流量的冲击,因此,为避免交换机故障、数据瘫痪等情况的发生,我们需要更高速、高效的交换系统来应对,数据中心交换机将逐步取代传统交换机。

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