交换式以太网技术：快速搭建高效网络

1.传统以太网存在的问题

传统的共享式以太网组网形式简单, 但在实际应用中存在许多问题, 具体如下。

(1) 网络带宽容量固定。 传统的共享式以太网采用星形连接方式, 但实际上是总线型的网络拓扑结构。 所有节点共享网络带宽, 且随着网络中节点的增多, 每个节点所分到的带宽会越来越少, 造成网络的响应速度变慢, 效率低下。

(2) 地理范围有限。 传统的共享式以太网随着网络速率的增加, 其覆盖的范围也会逐渐减少。 所以一旦网络速率确定, 其覆盖的地理范围也就固定了。

(3) 不支持多种速率设备。 在传统以太网中, 其网络设备的传输速率必须保持相同,否则一个设备向另一个设备传输数据时, 则不能收到信息。 例如, 10BASE-5 以太网就不能与100 Mb/s 的网络相连。

2.交换的思想(www.xing528.com)

为了解决传统共享式以太网存在的问题, 提高网络的性能和通信效率, 可采取“分段”的方法, 即将一个较大的以太网进行分割, 每个分割后的以太网均使用CSMA/CD 的介质访问控制方法进行相互之间的通信。 各个分段的以太网之间通过“交换” 设备接收信息, 并进行转发。 分段后的以太网节点大大减少, 降低了冲突的概率, 通信效率也得到了提升。 另外, 各个分段也可以根据需要来选择网络速率, 组成性价比更高的网络。

3.交换式以太网概念

交换式以太网是一种星形结构的网络, 其核心设备是以太网交换机, 主要以数据链路层的数据帧为交换单位。 能够同时提供多个通道, 即允许多对节点同时进行数据传输, 每个节点都能够独占带宽和传输通道。

4.交换机的工作原理

以太网交换机是基于以太网进行传输数据的交换机, 工作在OSI 参考模型的数据链路层, 通过每个节点计算机的MAC 地址对数据进行转发。 交换机会分析每个端口的数据帧,通过对数据帧的有关信息(即收发节点的MAC 地址) 的“学习”, 能够得到每个节点的MAC 地址, 从而建立一个动态的“端口—MAC 地址” 映射表。 当某个端口接收到数据帧以后, 根据其中的目的MAC 地址, 通过查询动态映射表, 交换机能够获得目的节点的端口,并将数据帧转发到对应的端口, 从而在相应的端口之间建立一条传输通道。 例如, 一个节点向网络发送数据, 集线器会将数据转发至网络中的所有端口。 而交换机则通过识别数据帧,将数据帧转发到对应的端口, 而不是向所有端口转发, 从而提高了网络的带宽利用率。