以太網(wǎng)交換機有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹以太網(wǎng)交換機選購技巧及原則。目前以太網(wǎng)交換機在傳送源和目的端口的數(shù)據(jù)包時通常采用直通式交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式和碎片隔離方式三種數(shù)據(jù)包交換方式，下面分別簡述。
1、直通交換方式
采用直通交換方式的以太網(wǎng)交換機可以理解為在各端口間是縱橫交*的線路矩陣電話交換機。它在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內(nèi)部的動態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口，在輸入與輸出交*處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口，實現(xiàn)交換功能。由于它只檢查數(shù)據(jù)包的包頭(通常只檢查14個字節(jié))，不需要存儲，所以切入方式具有延遲小，交換速度快的優(yōu)點(所謂延遲(Latency)是指數(shù)據(jù)包進(jìn)入一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到離開該設(shè)備所花的時間)。
它的缺點主要有三個方面：一是因為數(shù)據(jù)包內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力;第二，由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入/輸出端口直接接通，而且容易丟包。如果要連到高速網(wǎng)絡(luò)上，如提供快速以太網(wǎng)(100base-T)、FDDI或ATM連接，就不能簡單地將輸入/輸出端口“接通”，因為輸入/輸出端口間有速度上的差異，必須提供緩存;第三，當(dāng)以太網(wǎng)交換機的端口增加時，交換矩陣變得越來越復(fù)雜，實現(xiàn)起來就越困難。
2、存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式
存儲轉(zhuǎn)發(fā)(Store and Forward)是計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域使用得最為廣泛的技術(shù)之一，以太網(wǎng)交換機的控制器先將輸入端口到來的數(shù)據(jù)包緩存起來，先檢查數(shù)據(jù)包是否正確，并過濾掉沖突包錯誤。確定包正確后，取出目的地址，通過查找表找到想要發(fā)送的輸出端口地址，然后將該包發(fā)送出去。正因如此，存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時延時大，這是它的不足，但是它可以對進(jìn)入以太網(wǎng)交換機的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯誤檢測，并且能支持不同速度的輸入/輸出端口間的交換，可有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能。它的另一優(yōu)點就是這種交換方式支持不同速度端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口和低速端口間協(xié)同工作。實現(xiàn)的辦法是將10Mbps低速包存儲起來，再通過100Mbps速率轉(zhuǎn)發(fā)到端口上。
3、碎片隔離式(Fragment Free)
這是介于直通式和存儲轉(zhuǎn)發(fā)式之間的一種解決方案。它在轉(zhuǎn)發(fā)前先檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64個字節(jié)(512 bit)，如果小于64字節(jié)，說明是假包(或稱殘幀)，則丟棄該包;如果大于64字節(jié)，則發(fā)送該包。該方式的數(shù)據(jù)處理速度比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快，但比直通式慢，但由于能夠避免殘幀的轉(zhuǎn)發(fā)，所以被廣泛應(yīng)用于低檔交換機中。
使用這類交換技術(shù)的交換機一般是使用了一種特殊的緩存。這種緩存是一種先進(jìn)先出的FIFO(First In First Out)，比特從一端進(jìn)入然后再以同樣的順序從另一端出來。當(dāng)幀被接收時，它被保存在FIFO中。如果幀以小于512比特的長度結(jié)束，那么FIFO中的內(nèi)容(殘幀)就會被丟棄。因此，不存在普通直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機存在的殘幀轉(zhuǎn)發(fā)問題，是一個非常好的解決方案。數(shù)據(jù)包在轉(zhuǎn)發(fā)之前將被緩存保存下來，從而確保碰撞碎片不通過網(wǎng)絡(luò)傳播，能夠在很大程度上提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。
主流堆棧交換技術(shù)
通過我們前面的介紹已經(jīng)知道，按交換機工作在OSI/RM堆棧協(xié)議層來分的話，目前的以太網(wǎng)交換機主要有第二層、第三層和第四層交換機，它們都有其對應(yīng)的主流交換技術(shù)，下面分別予以介紹。
1、第二層交換技術(shù)
90年代初，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成模式中大量引入了局域網(wǎng)交換機。局域網(wǎng)交換機是一種第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以太網(wǎng)交換機在操作過程中不斷地收集資料去建立它本身的地址表，這個表相當(dāng)簡單，主要標(biāo)明某個MAC地址是在哪個端口上被發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)交換機接收到一個數(shù)據(jù)封包時，它檢查該封包的目的MAC地址，核對一下自己的地址表以決定從哪個端口發(fā)送出去。而不是象集線器那樣，任何一個發(fā)送方數(shù)據(jù)都會出現(xiàn)在集線器的所有端口上(不管是否為你所需)。這時的交換機因為其只能工作在OSI/RM的第二層，所以也就稱之為第二層交換機，所采用的技術(shù)也就稱之為“第二層交換技術(shù)”。
“第二層交換”是指OSI第二層或稱MAC層的交換。第二層交換機的引入，使得網(wǎng)絡(luò)站點間可獨享帶寬，消除了無謂的碰撞檢測和出錯重發(fā)，提高了傳輸效率，在交換機中可并行的維護(hù)幾個獨立的、互不影響的通信進(jìn)程。在交換網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶信息只在源節(jié)點與目的節(jié)點之間進(jìn)行傳送，其他節(jié)點是不可見的。但有一點例外，當(dāng)某一節(jié)點在網(wǎng)上發(fā)送廣播或多目廣播時，或某一節(jié)點發(fā)送了一個交換機不認(rèn)識的MAC地址封包時，以太網(wǎng)交換機上的所有節(jié)點都將收到這一廣播信息。整個交換環(huán)境構(gòu)成一個大的廣播域。也就是說第二層交換機仍可能存在“廣播風(fēng)暴”，廣播風(fēng)暴會使網(wǎng)絡(luò)的效率大打折扣，但出現(xiàn)情況的情形的比率比起集線器來說要少許多。
第二層交換仍存在“廣播風(fēng)暴”的弱點，同時，使用第二層交換并不能給路由器的功能帶來什么進(jìn)步。這樣的結(jié)果是，第二層交換只能在本地不含任何路由器的工作組中取得性能的提高。在使用第二層交換的工作組之間，通過路由器的端到端性能會因為路由器阻塞而掉包，從而導(dǎo)致實質(zhì)上的性能下降。正因如此，其于路由方式的第三交換技術(shù)順應(yīng)時代的需要而產(chǎn)生了。
2.第三層交換技術(shù)
在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成的技術(shù)中，直接面向用戶的第一層接口和第二層交換技術(shù)方面已得到令人滿意的答案。但是，作為網(wǎng)絡(luò)核心、起到網(wǎng)間互連作用的路由器技術(shù)卻沒有質(zhì)的突破。傳統(tǒng)的路由器基于軟件，協(xié)議復(fù)雜，與局域網(wǎng)速度相比，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低。但同時它又作為網(wǎng)段(子網(wǎng)，虛擬網(wǎng))互連的樞紐，這就使傳統(tǒng)的路由器技術(shù)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。隨著Internet、Intranet的迅猛發(fā)展和B/S(瀏覽器/服務(wù)器)計算模式的廣泛應(yīng)用，跨地域、跨網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)急劇增長，業(yè)界和用戶深感傳統(tǒng)的路由器在網(wǎng)絡(luò)中的瓶頸效應(yīng)，改進(jìn)傳統(tǒng)的路由技術(shù)已迫在眉睫。在這種情況下，一種新的路由技術(shù)應(yīng)運而生，這就是第三層交換技術(shù)。說它是路由器，因為它可操作在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的第三層，是一種路由理解設(shè)備并可起到路由決定的作用;說它是交換器，是因為它的速度極快，幾乎達(dá)到第二層交換的速度。
一個具有第三層交換功能的設(shè)備是一個帶有第三層路由功能的第二層交換機，但它是二者的有機結(jié)合，并不是簡單的把路由器設(shè)備的硬件及軟件簡單地疊加在以太網(wǎng)交換機上。從硬件的實現(xiàn)上看，目前，第二層交換機的接口模塊都是通過高速背板/總線(速率可高達(dá)幾十Gbit/s)交換數(shù)據(jù)的。在第三層交換機中，與路由器有關(guān)的第三層路由硬件模塊也插接在高速背板/總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊間高速的交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口速率的限制(10Mbit/s——100Mbit/s)。在軟件方面，第三層交換機也有重大的舉措，它將傳統(tǒng)的基于軟件的路由器軟件進(jìn)行了界定。目前基于第三層交換技術(shù)的第三層交換機得到了廣泛的應(yīng)用，并得到了用戶一致的贊同。
