交换式以太网－计算机网络与通信

前面我们介绍的以太网都属于共享式局域网，在任何时刻，信道中只允许一个站点的单向信息流，其他站点都能收到，并根据帧头的目标地址对此信息流做出判断。由此可见，以太网的信道始终处于“分享”和“共享”的状态。它具有以下特点。

（1）共享媒体。

（2）任何时候只允许两个站点通信，一个发送，一个接收。

（3）用一部分带宽处理共享协议CSMA/CD、token ring，网络利用率低。

（4）共享带宽，每个站点所获得的带宽很少，且站点越多，每个站获得的带宽越少。

1990年问世的交换式集线器（switching hub），可明显地提高以太网的性能。要解决带宽问题一般使用网络微段化，即将网络化分成若干个子网。为了解决网络速度问题，近年来越来越广泛使用交换式局域网，它具有独立带宽及传输信道。

交换式集线器常称为以太网交换机（switch）或第二层交换机，工作在数据链路层，以数据链路层的帧或信元为交换单位，以交换设备为基础构成的网络为交换式局域网，它具有独立带宽及传输信道。

1．交换式局域网的特点

（1）提供独立的信道及带宽，站点越多，带宽越大。

（2）实现网络分段，均衡负载，同时提供多个通道，允许同时有多对站点进行通信。

（3）具有灵活的接口速率，例如，10/100 Mb/s 自适应，还可与155 Mb/s 的ATM 端口相连，在数据链路层做协议转换。(www.xing528.com)

（4）提供全双工模式操作，提高了处理效率，时间响应快，访问协议简单，带宽利用率高。

（5）可与现有以太网完全兼容。

（6）可互联不同标准的LAN、FDDI、以太网等，端口具有帧格式的自动转换功能。

（7）提供了VLAN 虚拟局域网的功能。

2．以太网交换原理

交换机（switch）是由网桥发展而来的，它工作在数据链路层，对数据进行存储转发。以太网交换机的主要功能是：① 建立虚电路；② 依靠其内部的帧转发表来完成帧转发。当两个站点间有数据要传递时，在这两个站点间就建立起一条点对点的连接，包发送完后，就立即拆除这条连接。每个交换机内部都保存了一张地址表。在地址表中端口号与 MAC地址一一对应。交换机从一个端口收到数据包，识别包中的目的站MAC 地址。查地址表找到目的站的端口号，就建立了一条虚电路，例如A—C，然后发送，下一次再发送时，它就自动记住了其端口号，自动对应。帧转发表是通过自学习算法自动地逐渐建立起来的。以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率较高。当主机需要通信时，交换机能使每一对相互通信的主机都能像独占传输媒体那样，无碰撞地传输数据。工作原理如图4-9所示。

图4-9　交换机工作原理

3．交换模式

以太交换机端口接收到一个帧时的处理方式和效率与LAN 交换模式有关，有3 种以太交换模式：存储转发模式、直通模式和不分段模式。