壹、交換機的交換模式
目前，交換機在從源端口和目的端口傳輸數據包時，通常采用直通交換、存儲轉發交換和分片隔離三種數據包交換方式，下面簡要介紹。& gt
1，直接切換模式
直通交換模式的以太網交換機可以理解為端口間縱橫交錯的線路矩陣電話交換機。當輸入端口檢測到壹個數據包時，檢查包頭，獲取數據包的目的地址，啟動內部動態查找表轉換成對應的輸出端口，連接在輸入輸出的交叉點，將數據包直接連接到對應的端口，實現交換功能。由於只檢查包頭(通常只有14字節)，不需要存儲，切入方式具有時延小、交換速度快的優點(所謂時延是指壹個包進入網絡設備和離開設備所需要的時間)。
主要有三個缺點:壹是由於以太網交換機沒有保存數據包的內容，無法檢查傳輸的數據包是否有錯，無法提供檢錯能力；其次，由於沒有緩存，不同速率的I/O端口無法直連，容易丟包。如果要連接高速網絡，比如提供快速以太網(100 base-t)、FDDI或ATM連接，不能簡單的“連接”輸入/輸出端口，因為輸入/輸出端口之間存在速度差，必須提供緩存；第三，當以太網交換機的端口增加時，交換矩陣變得越來越復雜，越來越難以實現。
2.存儲轉發方法
存儲轉發是計算機網絡領域中應用最廣泛的技術之壹。以太網交換機的控制器首先緩存來自輸入端口的數據包，首先檢查數據包是否正確，並過濾掉沖突的數據包錯誤。確定包正確後，取出目的地址，通過查找表找到妳要發送的輸出端口的地址，然後發送包。正因為如此，存儲轉發方式在數據處理上延時較長，這是它的不足，但它可以檢測進入交換機的數據包的錯誤，並且可以支持不同速度的輸入/輸出端口之間的交換，可以有效提高網絡性能。這種交換方式的另壹個優點是支持不同速度端口之間的轉換，保持高速端口和低速端口之間的協作。實現的方法是存儲100Mbps的低速包，以100 Mbps的速率轉發到端口。
3.無碎片
這是壹種介於直通和存儲轉發之間的解決方案，它在轉發之前檢查數據包的長度是否為64字節(512 bit)。如果小於64字節，則說明是假包(或斷幀)，丟棄該包。如果大於64字節，則發送數據包。這種模式的數據處理速度比存儲轉發模式快，但比直通模式慢，但由於可以避免轉發殘留幀，所以廣泛應用於低端交換機。
使用這種交換技術的交換機通常使用特殊的緩存。這種緩沖器是先進先出(FIFO)的，比特從壹端進入，然後以相同的順序從另壹端出來。當接收到壹個幀時，它被存儲在FIFO中。如果幀結束時長度小於512位，FIFO中的內容(剩余幀)將被丟棄。所以不存在普通直通轉發交換機存在的殘幀轉發問題，是壹個非常好的解決方案。數據包在轉發前會進行緩存，保證碰撞碎片不會在網絡中擴散，可以大大提高網絡傳輸效率。
二、主流棧交換技術
通過我們之前的介紹已經知道，根據交換機工作在OSI/RM協議棧協議層的情況，目前主要有2層、3層和4層交換機，它們都有其對應的主流交換技術，下面分別介紹。
1，第二層交換技術
20世紀90年代初，局域網交換機被引入網絡系統集成模型。Lan交換機是第2層網絡設備。在運行過程中，交換機不斷收集數據，建立自己的地址表。這個表非常簡單，主要指出MAC地址是在哪個端口上找到的。當交換機收到數據包時，它會檢查數據包的目的MAC地址，並檢查其地址表，以決定從哪個端口發送數據包。而不是hub，任何發送方的數據都會出現在hub的所有端口上(不管是不是妳需要的)。此時，由於交換機只能工作在OSI/RM的第二層，所以也稱為二層交換機，采用的技術也稱為“二層交換技術”。
“第2層交換”是指OSI第2層或MAC層交換。隨著第二層交換機的引入，網絡站點可以獨享帶寬，消除了不必要的沖突檢測和錯誤重傳，提高了傳輸效率，並在交換機中並行維護多個獨立的通信進程。在交換網絡環境中，用戶信息只在源節點和目的節點之間傳遞，其他節點是不可見的。除了壹個例外，當壹個節點在互聯網上發送廣播或組播時，或者當壹個節點發送交換機未知的MAC地址包時，交換機上的所有節點都將接收到該廣播信息。整個交換環境構成了壹個大的廣播域。也就是說，在二層交換機中仍然可能存在“廣播風暴”，這將大大降低網絡的效率，但情況的發生率比集線器要少得多。
二層交換仍然存在“廣播風暴”的弱點，同時使用二層交換並不能給路由器的功能帶來任何進步。因此，第2層交換只能在沒有路由器的本地工作組中提高性能。在使用第2層交換的工作組之間，通過路由器的端到端性能將由於路由器擁塞而下降，從而導致性能大幅下降。正因為如此，其路由模式的第三次交換技術順應了時代的需求。
2.第三層交換技術
在網絡系統集成技術中，直接面向用戶的第壹層接口和第二層交換技術得到了滿意的答案。然而，作為網絡核心的路由器技術，起到網絡間互聯互通的作用，並沒有取得質的突破。傳統的路由器是基於軟件的，協議復雜。與局域網的速度相比，其數據傳輸效率較低。但同時它也是網段(子網、虛擬網)的樞紐，這使得傳統的路由器技術面臨嚴峻的挑戰。隨著Internet和Intranet的快速發展和B/S(瀏覽器/服務器)計算模式的廣泛應用，跨地域、跨網絡的業務急劇增加，業界和用戶深刻感受到傳統路由器在網絡中的瓶頸效應。迫切需要改進傳統的路由技術。在這種情況下，壹種新的路由技術應運而生，這就是第三層交換技術。它是路由器，因為它可以運行在網絡協議的第三層，是路由理解設備，可以起到路由決策的作用；之所以說它是交換機，是因為它的速度極快，幾乎達到了二層交換的速度。
具有三層交換功能的設備是具有三層路由功能的二層交換機，但它是兩者的有機結合，而不是簡單地將路由器設備的硬件和軟件疊加在局域網交換機上。硬件實現方面，目前二層交換機的接口模塊都是通過高速背板/總線交換數據(速度可高達幾十Gbit/s)。在第三層交換機中，與路由器相關的第三層路由硬件模塊也插在高速背板/總線上，使路由模塊能夠與其他需要高速路由的模塊交換數據，突破了傳統外部路由器(100 Mbit/s-100 Mbit/s)接口速度的限制。在軟件方面，三層交換機也有大動作，定義了傳統的基於軟件的路由器軟件。目前，基於三層交換技術的三層交換機已經得到了廣泛的應用和用戶的壹致認可。
3.第4層交換
雖然第三層交換技術使用戶能夠在工作組之間獲得100Mbps和1000Mbps的無失真數據交換速率。但是，這壹切都要有壹個前提，那就是只有當用戶和服務器都跟得上網絡中帶寬的增長，數據包的傳輸能夠達到系統的極限，也就是CPU能夠處理的最大速度，才能真正成功。目前主要的問題是提高服務器的能力，因為越來越多的多功能、功能強大的工作站連接到以太網交換的桌面上，用戶桌面的能力沒有得到充分發揮。
如果服務器容量能夠滿足需求，問題就可以很簡單地解決。不幸的是，即使是最簡單的對稱多處理服務器的CPU升級也要花費大量時間，並且需要冗長而復雜的規劃和管理。當壹個網絡的基礎設施是基於G比特率的第二層和第三層交換，並且有高速WAN接入時，服務器問題就會成為瓶頸。也就是說，如果服務器速度跟不上，即使是交換最快的網絡也不能完全保證端到端的性能。可以想象，在這個支持QoS的網絡中，高優先級服務將被服務器中的低優先級服務隊列阻塞。在更糟糕的情況下，服務器甚至可能失去循環處理業務的能力。在這樣的需求背景下，第四層交換技術被設計和生產出來。基於服務器設計的第四層交換擴展了服務器的性能、第二層和第三層交換以及業務流的管理功能。
第四層交換功能就像壹個虛擬IP，直接指向物理服務器。它傳輸的服務遵循各種協議，例如HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他協議。這些服務需要基於物理服務器的復雜負載均衡算法。在IP世界中，業務類型由終端TCP或UDP端口地址決定，第四層交換中的應用間隔由源和終端IP地址、TCP和UDP端口決定。
為第4層交換中用於搜索的每個服務器組設置虛擬IP地址(VIP ),並且每個服務器組支持壹些應用。存儲在域名服務器(DNS)中的每個應用服務器地址都是VIP，而不是真實的服務器地址。當用戶申請壹個應用程序時，與目標服務器組的VIP連接請求(如TCPSYN數據包)被發送到服務器交換機。服務器交換機選擇組內最佳服務器，用實際服務器的IP替換終端地址中的VIP，並向服務器發送連接請求。這樣，同壹間隔內的所有數據包都被服務器交換機映射，並在用戶和同壹服務器之間傳輸。第四層交換技術的優勢主要體現在以下幾個方面:
(1).從運行的角度來看，第4層交換是穩定的，因為它控制著從源到目的地之間的數據包。
(2)另壹方面，路由器或第三層交換技術只處理單個數據包，不清楚上壹個數據包來自哪裏，也不清楚下壹個數據包將是什麽。它們只是檢測數據包報頭中的TCP端口號，並根據應用程序建立優先級隊列。路由器根據網絡中可用的鏈路和節點來決定數據包的路由。
(3)第四層交換使用第三層和第四層數據包的報頭信息，根據應用區間識別業務流，並將整個區間的業務流分發到合適的應用服務器進行處理。每個開放時間間隔都與特定的服務器相關。為了跟蹤服務器，第四層交換多個服務器支持的特殊應用，隨著服務器的增加，增強了網絡的整體性能。同時，第4層交換通過減少對任何特定服務器的依賴，提高了應用程序的可用性。
(4)第四層交換也需要端到端的QoS，提高了第二層和第三層交換中逐包QoS傳輸的能力。比如來自高層用戶的業務或者重要應用的網絡業務流可以分配給最快的I/O系統和CPU，普通業務分配給性能差的機器。
以上介紹了壹些基本的第二層、第三層和第四層交換技術。其實還有很多復雜高級的交換技術，這裏就不詳細介紹了。同時需要註意的是，上面提到的這些切換技術並不是單獨存在的，或許聯合使用時更有優勢。例如，第二層、第三層和第四層交換可以很好地應用在校園網中。第2層交換機連接用戶和網絡，並引導子網中的流量。第3層交換機或路由器將數據包從壹個子網傳輸到另壹個子網，第4層交換機將數據包傳輸到終端服務器。
第三，開關的選擇
雖然目前交換機有進入桌面的趨勢，但是對於壹些高端的交換機來說，它們壹般只存在於大型局域網中，而且由於交換機在人們心中的神秘性，大多數情況下選擇交換機都是商家說了算。
交換機的選擇有很多需要註意的地方，不再是像集線器那樣簡單的幾個參數就能決定的。以下是選購交換機時需要註意的主要方面。
1.正向模式
之前已經介紹過數據包的轉發方式，主要分為“直通轉發”(現在的準直通轉發)和“存儲轉發”。因為不同的轉發方式適合不同的網絡環境，所以要根據自己的需求做出相應的選擇。直通的優點是延遲小，交換速度快，因為它只檢查包頭，不需要存儲。但同時，如上所述，它有三個缺點。
存儲轉發模式在數據處理上有較長的延遲，但它可以檢測進入交換機的數據包的錯誤，並可以支持不同速度的輸入/輸出端口之間的交換，從而有效地提高網絡性能。同時，這種交換模式支持不同速度端口之間的轉換，保持高速端口和低速端口之間的協作。
低端交換機通常只有壹種轉發模式，或者存儲轉發模式，或者直通模式，而往往只有高端產品兩種轉發模式都有，並且具有智能轉換功能，可以根據通信情況自動切換轉發模式。通常情況下，如果網絡對數據傳輸速率要求不太高，可以選擇存儲轉發交換機；如果網絡要求高數據傳輸速率，可以選擇直通轉發交換機。
延遲
交換機的延遲，也稱為延遲時間，是指從交換機接收數據包到開始向目的端口發送數據包之間的時間間隔。這主要受采用的轉發技術等因素影響。延遲越小，數據傳輸速率越快，網絡效率越高。尤其是多媒體網絡，大的數據延遲往往會導致多媒體短暫中斷，所以交換機的延遲時間越小越好。同時需要註意的是，延遲越小，交換機的價格就越貴。
3.管理功能
交換機的管理功能是指交換機如何控制用戶對交換機的訪問，以及系統管理員通過軟件對交換機的可管理程度。如果需要以上配置和管理，必須選擇網管交換機，否則只需要選擇非網管交換機。目前，幾乎所有中高檔交換機都可以進行網絡管理。壹般來說，所有廠商都會隨機提供壹個我公司開發的交換機管理軟件，所有交換機都可以通過第三方管理軟件進行管理。低端交換機通常沒有網管功能，屬於“傻瓜”類型。只要接通電源，插上網線，它們就能正常工作。網絡管理類型要貴得多。
4.數量為4。MAC地址
壹般來說，我們知道交換機可以將數據包直接發送到目的節點，而不是像集線器壹樣廣播到所有節點。關鍵技術是交換機可以識別連接到網絡的節點的網卡的MAC地址，並形成MAC地址表。這個MAC地址表存儲在交換機的緩存中，這些地址被記憶下來，這樣當需要發送數據到目的地址時，交換機就可以在MAC地址表中查找這個MAC地址的節點位置，然後直接發送到這個位置的節點。
然而，不同等級的交換機可以支持每個端口不同數量的MAC。在交換機的每個端口，需要足夠的緩存來記住這些MAC地址，所以緩沖區的大小決定了相應交換機可以記住的MAC地址的數量。通常壹臺交換機基本可以記住1024個MAC地址，但是壹般的交換機壹般都能做到這壹點，所以如果網絡規模不是很大，這個參數就不用考慮太多。當然，越高端的交換機能記住的MAC地址越多，這取決於連接網絡的大小。
5.背板帶寬
目前越來越多的100M到桌面的交換方案都是為了實現VOD(視頻點播)。如果妳有同樣的要求，妳要註意交換機背板的帶寬，當然是越寬越好，它會為妳的交換機在高負載下提供高速的切換。因為端口之間的所有通信都需要通過背板來完成，所以背板能夠提供的帶寬就變成了端口並發通信時的總帶寬。帶寬越大，可以提供給每個通信端口的可用帶寬越大，數據交換速度越快；帶寬越小，可以提供給每個通信端口的可用帶寬就越小，數據交換速度就越慢。因此，在端口帶寬和延遲時間相同的情況下，背板帶寬越大，交換機的傳輸速率越快。
6.港口
交換機和集線器壹樣，也有不同的端口帶寬，但這裏所指的帶寬和集線器不同，因為這裏交換機上所指的端口帶寬是排他的，而集線器上端口的帶寬是* * *。目前交換機的端口帶寬主要有10M、100M和1000M，但這三種帶寬有不同的組合，以滿足不同類型網絡的需求。最常見的組合形式有n * 100m+m * 10m，n * 10/100m，n * 1000m+m * 100m，n * 1000。
N * 100 m+m * 10 m是指壹臺交換機上同時有“n”個100Mbps帶寬的端口和“m”個10Mbps帶寬的端口，而這個“n+m”就是該交換機的端口之和。當然，這個“n”和“m”可以相同，也可以不同。壹般來說，這個“n”數比“m”數要小得多。這種組合交換機既可作為小型廉價網絡的中心節點，也可作為大中型網絡中的工作組交換機。因為它還有壹個帶寬為100Mbps的端口，適合大型網絡的連接。100M端口壹般用於連接服務器或骨幹網段，或者級聯到另壹臺交換機，100 m端口用於直接連接工作站計算機，從而實現不同交換機端口之間的高速連接，滿足網絡中所有計算機對服務器高速連接的要求。這種交換機最大的特點就是價格低廉，基本可以滿足網絡的所有需求。
N * 10/100 m，這個組合交換機比上壹個更先進，因為每個端口可以自適應的達到10Mbps或者100Mbps的帶寬，這肯定比幾個固定帶寬100Mbps的交換機方便很多，性能上也肯定好很多。目前這種組合交換機是目前市場的主流產品，可以自動適應10Mbps或100Mbps的速率，可以無縫連接以太網和快速以太網。這種交換機可以作為工作組交換機直接連接客戶端，實現從100Mbps到桌面的高速交換，也可以作為小型網絡中心節點。直接連到電腦上，全雙工狀態下的發送和接收帶寬各為100Mbps，這樣可以實現200Mbps的帶寬。與N * 100 m+M * 100 m型交換機連接時，為連接不同端口的交換機提供更快的鏈路，滿足多個端口間同時傳輸數據的需求。
N * 1000m+m * 100m類似於上面所說的“N * 100m+m * 10m”的組合，只是這裏所指的帶寬是“1000Mbps和100”。這種端口配置也意味著交換機有n個1000Mbps帶寬的端口和m個100Mbps帶寬的端口，其中“n+m”壹般是交換機的端口總數，但壹般“n”的值要比“m”的值小得多。目前這種配置的交換機已經從中心交換機和骨幹交換機逐漸普及到大中型網絡。也可作為小型網絡中的中心交換機或骨幹交換機，直接連接服務器，連接各組交換機。千兆帶寬不僅可以解決多用戶突然訪問服務器的問題，消除服務器的瓶頸，還可以解決高速交換機之間的互聯問題，消除級聯端口的帶寬瓶頸。當然，這種開關目前對於中小單位來說還是有點貴。
N * 1000m，這種交換機目前很先進，但也很貴，因為它提供了1000Mbps的所有端口帶寬。目前，這種交換機壹般在大中型網絡中充當中心交換機或骨幹交換機。總的來說在中小企業的局域網還是很常見的，因為太貴了，1000Mbps的帶寬根本用不到中小企事業單位的局域網。
7.光纖解決方案
最後要說的是光纖的選擇。如果妳的布線壹定要選擇光纖，妳的開關選擇方案有三種選擇:壹是選擇帶光纖接口的開關；此外，光纖模塊可以添加到模塊化結構的交換機中；最後壹種是光纖雙絞線直放站。第壹種性能最好，但不夠靈活，價格昂貴；第二種方案靈活配置能力強，性能好，但最貴；最後壹種方案最便宜，但性能受影響較大。