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交換機的用途有哪些?與集線器比較有哪些優勢?

瀏覽次數:發布時間:2019-11-11

       交換機的主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流控。交換機還具備了一些新的功能,如對VLAN(虛擬局域網)的支持、對鏈路匯聚的支持,甚至有的還具有防火墻的功能。接下來就由飛暢科技的小編帶大家詳細了解下交換機的用途有哪些吧!
 
       學習:以太網交換機了解每一端口相連設備的MAC地址,并將地址同相應的端口映射起來存放在交換機緩存中的MAC地址表中。 
 
       轉發/過濾:當一個數據幀的目的地址在MAC地址表中有映射時,它被轉發到連接目的節點的端口而不是所有端口(如該數據幀為廣播/組播幀則轉發至所有端口)。
消除回路:當交換機包括一個冗余回路時,以太網交換機通過生成樹協議避免回路的產生,同時允許存在后備路徑。
 
       交換機除了能夠連接同種類型的網絡之外,還可以在不同類型的網絡(如以太網和快速以太網)之間起到互連作用。如今許多交換機都能夠提供支持快速以太網或FDDI等的高速連接端口,用于連接網絡中的其它交換機或者為帶寬占用量大的關鍵服務器提供附加帶寬。
 
       一般來說,交換機的每個端口都用來連接一個獨立的網段,但是有時為了提供更快的接入速度,我們可以把一些重要的網絡計算機直接連接到交換機的端口上。這樣,網絡的關鍵服務器和重要用戶就擁有更快的接入速度,支持更大的信息流量。
 
       最后簡略的概括一下交換機的基本功能:
       1. 像集線器一樣,交換機提供了大量可供線纜連接的端口,這樣可以采用星型拓撲布線。
       2. 像中繼器、集線器和網橋那樣,當它轉發幀時,交換機會重新產生一個不失真的方形電信號。
       3. 像網橋那樣,交換機在每個端口上都使用相同的轉發或過濾邏輯。
       4. 像網橋那樣,交換機將局域網分為多個沖突域,每個沖突域都是有獨立的寬帶,因此大大提高了局域網的帶寬。
       5. 除了具有網橋、集線器和中繼器的功能以外,交換機還提供了更先進的功能,如虛擬局域網(VLAN)和更高的性能。
交換機的用途有哪些?
       傳統交換機從網橋發展而來,屬于OSI第二層即數據鏈路層設備。它根據MAC地址尋址,通過站表選擇路由,站表的建立和維護由交換機自動進行。路由器屬于OSI第三層即網絡層設備,它根據IP地址進行尋址,通過路由表路由協議產生。交換機最大的好處是快速,由于交換機只須識別幀中MAC地址,直接根據MAC地址產生選擇轉發端口算法簡單,便于ASIC實現,因此轉發速度極高。但交換機的工作機制也帶來一些問題。
 
       1.回路:根據交換機地址學習和站表建立算法,交換機之間不允許存在回路。一旦存在回路,必須啟動生成樹算法,阻塞掉產生回路的端口。而路由器的路由協議沒有這個問題,路由器之間可以有多條通路來平衡負載,提高可靠性。 
       2.負載集中:交換機之間只能有一條通路,使得信息集中在一條通信鏈路上,不能進行動態分配,以平衡負載。而路由器的路由協議算法可以避免這一點,OSPF路由協議算法不但能產生多條路由,而且能為不同的網絡應用選擇各自不同的最佳路由。
       3.廣播控制:交換機只能縮小沖突域,而不能縮小廣播域。整個交換式網絡就是一個大的廣播域,廣播報文散到整個交換式網絡。而路由器可以隔離廣播域,廣播報文不能通過路由器繼續進行廣播。
       4.子網劃分:交換機只能識別MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址結構,因此不能根據MAC地址來劃分子網。而路由器識別IP地址,IP地址由網絡管理員分配,是邏輯地址且IP地址具有層次結構,被劃分成網絡號和主機號,可以非常方便地用于劃分子網,路由器的主要功能就是用于連接不同的網絡。
       5.保密問題:雖說交換機也可以根據幀的源MAC地址、目的MAC地址和其他幀中內容對幀實施過濾,但路由器根據報文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等內容對報文實施過濾,更加直觀方便。
 
       人工交換
       電信號交換的歷史應當追溯到電話出現的初期。當電話被發明后,只需要一根足夠長的導線,加上末端的兩臺電話,就可以使相距很遠的兩個人進行語音交談。 [3] 
電話增多后,要使每個擁有電話的人都能相互通信,我們不可能每兩臺電話機之間都拉上一根線。于是人們設立了電話局,每個電話用戶都接一根線到電話局的一個大電路板上。當A希望和B通話時,就請求電話局的接線員接通B的電話。接線員用一根導線,一頭插在A接到電路板上的孔,另一頭插到B的孔,這就是“接續”,相當于臨時給A和B拉了一條電話線,這時雙方就可以通話了。當通話完畢后,接線員將電線拆下,這就是“拆線”。整個過程就是“人工交換”,它實際上就是一個“合上開關”和“斷開開關”的過程。因此,把“交換”譯為“開關”從技術上講更容易讓人理解。 
 
       電路程控
       人工交換的效率太低,不能滿足大規模部署電話的需要。隨著半導體技術的發展和開關電路技術的成熟,人們發現可以利用電子技術替代人工交換。電話終端用戶只要向電子設備發送一串電信號,電子設備就可以根據預先設定的程序,將請求方和被請求方的電路接通,并且獨占此電路,不會與第三方共享(當然,由于設計缺陷的緣故,可能會出現多人共享電路的情況,也就是俗稱的“串線”)。這種交換方式被稱為“程控交換”。而這種設備也就是“程控交換機”。  由于程控交換的技術長期被發達國家壟斷,設備昂貴,我國的電話普及率一直不高。隨著當年華為、中興通訊等企業陸續自主研制出程控交換機,電話在我國得到迅速地普及。
 
       語音程控交換機普遍使用的通信協議為七號信令(Signalling System No.7)

       與集線器比較
       1.從OSI體系結構來看,集線器屬于第一層物理層設備,而交換機屬于OSI的第二層數據鏈路層設備。也就是說集線器只是對數據的傳輸起到同步、放大和整形的作用,對于數據傳輸中的短幀、碎片等無法進行有效的處理,不能保證數據傳輸的完整性和正確性;而交換機不但可以對數據的傳輸做到同步、放大和整形,而且可以過濾短幀、碎片等。
       2.從工作方式看,集線器是一種廣播模式,也就是說集線器的某個端口工作的時候,其它所有端口都能夠收聽到信息,容易產生廣播風暴,當網絡較大時網絡性能會受到很大影響;而交換機就能夠避免這種現象,當交換機工作的時候,只有發出請求的端口與目的端口之間相互響應而不影響其它端口,因此交換機就能夠隔離沖突域并有效地抑制廣播風暴的產生。
       3.從帶寬來看,集線器不管有多少個端口,所有端口都共享一條帶寬,在同一時刻只能有兩個端口傳送數據,其它端口只能等待,同時集線器只能工作。在半雙工模式下;而對于交換機而言,每個端口都有一條獨占的帶寬,當兩個端口工作時不影響其它端口的工作,同時交換機不但可以工作,在半雙工模式下而且可以工作在全雙工模式下。
 
       好了,以上內容就是飛暢科技關于交換機用途的相關詳解,希望能對你有所幫助!飛暢科技20年專業從事光端機、工業交換機、光纖收發器、協議轉換器等工業通信設備的研發、生產和銷售。歡迎前來了解、交流,咨詢熱線:0571-87007140,400-0505-571。
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