交换机分类-计算机网络实用技术

1.从网络覆盖范围划分

（1）广域网交换机

广域网交换机主要是应用于电信城域网互联、互联网接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台。

（2）局域网交换机

局域网交换机是常见的交换机，也是学习的重点。局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备，提供高速独立通信通道。

2.根据传输介质和传输速度划分

根据交换机使用的网络传输介质及传输速度的不同，一般可以将局域网交换机分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆位以太网交换机、10千兆位以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机等。

（1）以太网交换机

以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网包括3种网络接口：RJ-45、BNC和AUI，所用的传输介质分别为：双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。如图4-16所示的是一款带有RJ-45和AUI接口的以太网交换机产品示意图。

（2）快速以太网交换机

交换机是用于100Mbit/s的快速以太网。快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbit/s传输速率的网络技术，如图4-17所示的是一款快速以太网交换机产品示意图。

图4-16 以太网交换机

图4-17 快速以太网交换机

（3）千兆位以太网交换机

千兆位以太网交换机是用于千兆位以太网中，也有人把这种网络称之为“吉位以太网”，那是因为它的带宽可以达到1000Mbit/s。一般用于大型网络的骨干网段。所采用的传输介质有光纤、双绞线两种，对应的接口为“SC”和“RJ-45”接口两种。如图4-18所示的就是两款千兆位以太网交换机产品示意图。

图4-18 千兆位以太网交换机

（4）ATM交换机

ATM交换机是用于ATM网络的交换机产品。由于ATM网络独特的技术特性，现在还只广泛应用于电信、邮政网的主干网段。它的传输介质一般采用光纤，接口类型同样一般有两种：以太网RJ-45接口和光纤接口，这两种接口适合与不同类型的网络互联。如图4-19是一款ATM交换机产品。

（5）FDDI交换机

FDDI技术是在快速成以太网技术还没有开发出来之前开发的，它主要是为了解决当时10Mbit/s以太网和16Mbit/s令牌网速度的局限，因为它的传输速率可达到100Mbit/s，这比当时的前两个速率高出许多，所以在当时还是有一定市场。但它当时是采用光纤作为传输介质的，比以双绞线为传输介质的网络成本高许多，所以随着快速以太网技术的成功开发，FDDI技术也就失去了它应有的市场。正因如此，FDDI设备，如FDDI交换机也就比较少见了，FDDI交换机是用于老式中、小型企业的快速数据交换网络中的，它的接口形式都为光纤接口。图4-20是一款FDDI交换机。

3.根据应用层次划分

根据交换机所应用的网络层次，又可以将网络交换机划分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机、工作组交换机和桌面型交换机5种。

图4-19 ATM交换机

图4-20 FDDI交换机

（1）企业级交换机

企业级交换机属于一类高端交换机，一般采用模块化的结构，可作为企业网络骨干构建高速局域网，所以它通常用于企业网络的最顶层。(www.xing528.com)

企业级交换机可以提供用户化定制、优先级队列服务和网络安全控制，并能很快适应数据增长和改变的需要，从而满足用户的需求。对于有更多需求的网络，企业级交换机不仅能传送海量数据和控制信息，更具有硬件冗余和软件可伸缩性特点，保证网络的可靠运行。这种交换机在带宽、传输速率以及背板容量上要比一般交换机高出许多，所以企业级交换机一般都是千兆位以上以太网交换机。企业级交换机所采用的端口一般都为光纤接口，这主要是为了保证交换机高的传输速率。那么什么样的交换机可以称之为企业级交换机呢？目前还没有一个明确的标准，只是通常认为，如果是作为企业的骨干交换机，能支持500个信息点以上大型企业应用的交换机即为企业级交换机，如图4-21所示的是友讯的一款模块化千兆位以太网交换机，它属于企业级交换机范畴。

图4-21 模块化千兆位以太网交换机

企业交换机还可以接入一个大底盘。这个底盘产品通常支持许多不同类型的组件，比如快速以太网和以太网中继器、FDDI集中器、令牌环MAU和路由器。企业交换机在建设企业级别的网络时非常有用，尤其是需要支持一些网络技术和以前的系统。基于底盘设备通常有非常强大的管理特征，因此非常适合于企业网络的环境。不过，基于底盘设备的成本都非常高，很少有中、小型企业能承担得起。

（2）校园网交换机

校园网交换机，这种交换机应用相对较少，主要应用于较大型网络，且一般作为网络的骨干交换机。这种交换机具有快速数据交换能力和全双工能力，可提供容错等智能特性，还支持扩充选项及第三层交换中的虚拟局域网（VLAN）等多种功能。

这种交换机因通常用于分散的校园网而得名，其实它不一定非要应用在校园网络中，只表示它主要应用于物理距离分散的较大型网络中。因为校园网比较分散，传输距离比较长，所以在骨干网段上，这类交换机通常采用光纤或者同轴电缆作为传输介质，交换机当然也就需提供SC光纤口和BNC或者AUI同轴电缆接口。

（3）部门级交换机

部门级交换机是面向部门级网络使用的交换机，它较前面两种交换机的网络规模要小许多。这类交换机可以是固定配置，也可以是模块配置，一般除了常用的RJ-45双绞线接口外，还带有光纤接口。部门级交换机一般具有较为突出的智能型特点，支持基于端口的VLAN（虚拟局域网），可实现端口管理，可任意采用全双工或半双工传输模式，可对流量进行控制，有网络管理的功能，可通过PC的串口或经过网络对交换机进行配置、监控和测试。如果作为骨干交换机，则一般认为支持300个信息点以下，中型企业的交换机为部门级交换机。

（4）工作组交换机

工作组交换机是传统集线器的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的10Base-T或100Base-TX以太网口。交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发，这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与集线器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。

工作组交换机一般没有网络管理的功能。如果是作为骨干交换机则一般认为支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。如图4-22所示的是一款快速以太网工作组交换机产品示意图。

图4-22 快速以太网工作组交换机

（5）桌面型交换机

桌面型交换机是最常见的一种低档交换机，它区别于其他交换机的一个特点是支持的每端口MAC地址很少，通常端口数也较少，只具备最基本的交换机特性，当然价格也是最便宜的。

这类交换机虽然在整个交换机中属最低档的，但是相比集线器来说它还是具有交换机的通用优越性，况且有许多应用环境也只需这些基本的性能，所以它的应用还是相当广泛的。它主要应用于小型企业或中型以上企业办公桌面。在传输速率上，目前桌面型交换机大都提供多个具有10/100Mbit/s自适应能力的端口。

4.根据交换机工作的协议层划分

我们知道网络设备都是对应工作在OSI/RM这一开放模型的一定层次上，工作的层次越高，说明其设备的技术性越高，性能也越好，档次也就越高。交换机也一样，随着交换技术的发展，交换机由原来工作在OSI/RM的第二层，发展到现在有可以工作在第四层的交换机出现。所以根据工作的协议层交换机可分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。

（1）第二层交换机

第二层交换机是对应于OSI/RM的第二协议层来定义的，因为它只能工作在OSI/RM开放体系模型的第二层——数据链路层。第二层交换机依赖于链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。这是最原始的交换技术产品，目前桌面型交换机一般是属于这类型。因为桌面型的交换机一般来说所承担的工作复杂性不是很强，又处于网络的最基层，所以也就只需要提供最基本的数据链接功能即可。目前第二层交换机应用最为普遍（主要是价格便宜，功能符合中、小企业实际应用需求），一般应用于小型企业或中型以上企业网络的桌面层次。如图4-23所示的是一款第二层交换机的产品示意图。要说明的是，所有的交换机在协议层次上来说都是向下兼容的，也就是说所有的交换机都能够工作在第二层。

（2）第三层交换机

第三层同样是对应于OSI/RM开放体系模型的第三层——网络层来定义的，也就是说这类交换机可以工作在网络层，它比第二层交换机更加高档，功能更加强。第三层交换机因为工作于OSI/RM模型的网络层，所以它具有路由功能，它是将IP地址信息提供给网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。当网络规模较大时，可以根据特殊应用需求划分为小而独立的VLAN网段，以减小广播所造成的影响时。通常这类交换机是采用模块化结构，以适应灵活配置的需要。在大中型网络中，第三层交换机已经成为基本配置设备。

（3）第四层交换机

第四层交换机是采用第四层交换技术而开发出来的交换机产品，当然它工作于OSI/RM模型的第四层，即传输层，直接面对具体应用。第四层交换机支持的协议是各种各样的，如HTTP，FTP、Telnet、SSL等。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚拟IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCPSYN包）发给服务器交换机。服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。如图4-24所示的是一款第四层交换机产品示意图，从图中可以看出它也是采用模块结构的。

图4-23 第二层交换机

图4-24 第四层交换机

第四层交换技术相对原来的第二层、第三层交换技术具有明显的优点。从操作方面来看，第四层交换是稳固的，因为它将包控制在从源端到宿端的区间中。另一方面，路由器或第三层交换，只针对单一的包进行处理，不清楚上一个包从哪来、也不知道下一个包的情况。它们只是检测包报头中的TCP端口数字，根据应用建立优先级队列，路由器根据链路和网络可用的结点决定包的路由；而第四层交换机则是在可用的服务器和性能基础上先确定区间。目前由于这种交换技术尚未真正成熟且价格昂贵，所以，第四层交换机在目前实际应用中还较少见。