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    交換機與集線器的區別 區域網交換機起源於集線器(Hub)和網橋等廣泛應用的網路通訊基礎裝置,但它在引進資料包交換技術後,在效能和功能上有了很大的發展,集線器和網橋等裝置正在被交換機所取代。對於企業使用者來說,全面認識區域網交換機的工作原理和效能特點是非常重要的。由於交換機是一種高科技產品,所以使用者在選購、使用和管理區域網交換機時必須掌握相關的知識。本文全面解剖區域網交換機,力求為使用者選購區域網交換機提供一些參考。 交換機與集線器的區別 技術的進步帶動了交換機價格的迅速下降,普通使用者也有能力去購買這樣的裝置,但是同早期的網路裝置(主要是同集線器HUB的對比)相比較,它有什麼優勢呢?這也是大多數使用者所關心的問題。下面就對兩種實現結果相同、但是工作機理不同的裝置:交換機(Switch)和集線器(HUB)做一對比。 從工作現象看,它們都是透過多埠連線Ethernet的裝置,可以將多個使用者透過網路以星型結構連線起來,共享資源或交流資料。但是細分它們的工作狀態,卻完全不同。 集線器的工作機理是廣播(broadcast),無論是從哪一個埠接收到什麼型別的信包,都以廣播的形式將信包傳送給其餘的所有埠,由連線在這些埠上的網絡卡(NIC)判斷處理這些資訊,符合的留下處理,否則丟棄掉,這樣很容易產生廣播風暴,當網路較大時網路效能會受到很大的影響。從它的工作狀態看,HUB的執行效率比較低(將信包傳送到了所有埠),安全性差(所有的網絡卡都能接收到,只是非目的地網絡卡丟棄了信包)。而且一次只能處理一個信包,在多個埠同時出現信包的時候就出現碰撞,信包按照序列進行處理,不適合用於較大的網路主幹中。 交換機的工作就完全不同,現在低端的交換機都是Layer 2交換機,基於MAC地址進行交換。它透過分析Ethernet包的包頭資訊(其中包含了原MAC地址、目標MAC地址、資訊長度等),取得目標MAC地址後,查詢交換機中儲存的地址對照表(MAC地址對應的埠),確認具有此MAC地址的網絡卡連線在哪個埠上,然後僅將信包送到對應埠,有效的有效的抑制廣播風暴的產生。這就是Switch 同HUB最大的不同點。而Switch內部轉發信包的背板頻寬也遠大於埠頻寬,因此信包處於並行狀態,效率較高,可以滿足大型網路環境大量資料並行處理的要求。 區域網交換機分類 ●從傳輸介質和傳輸速度上看,區域網交換機可以分為乙太網交換機、快速乙太網交換機、千兆乙太網交換機、FDDI交換機、ATM交換機和令牌環交換機等多種,這些交換機分別適用於乙太網、快速乙太網、FDDI、ATM和令牌環網等環境。 ●按照最廣泛的普通分類方法,區域網交換機可以分為桌面型交換機(Desktop Switch)、組型交換機(Workgroup Switch)和校園網交換機(Campus Switch)三類。 1. 桌面型交換機是最常見的一種交換機,使用最廣泛,尤其是在一般辦公室、小型機房和業務受理較為集中的業務部門、多媒體制作中心、網站管理中心等部門。在傳輸速度上,現代桌面型交換機大都提供多個具有10/100Mbps自適應能力的埠。 2. 組型交換機即工作組交換機,常用來作為擴充裝置,在桌面型交換機不能滿足需求時,大多直接考慮組型交換機。雖然組型交換機只有較少的埠數量,但卻支援較多的MAC地址,並具有良好的擴充能力,埠的傳輸速度基本上為100Mbps。 3. 校園網交換機,這種交換機應用相對較少,僅應用於大型網路,且一般作為網路的骨幹交換機,並具有快速資料交換能力和全雙工能力,可提供容錯等智慧特性,還支援擴充選項及第三層交換中的虛擬區域網(VLAN)等多種功能。 ●根據架構特點,人們還將區域網交換機分為機架式、帶擴充套件槽固定配置式、不帶擴充套件槽固定配置式3種產品。 1. 機架式交換機 這是一種插槽式的交換機,這種交換機擴充套件性較好,可支援不同的網路型別,如乙太網、快速乙太網、千兆乙太網、ATM、令牌環及FDDI等,但價格較貴,高階交換機有不少採用機架式結構。 2. 帶擴充套件槽固定配置式交換機 它是一種有固定埠數並帶少量擴充套件槽的交換機,這種交換機在支援固定埠型別網路的基礎上,還可以透過擴充套件其他網路型別模組來支援其他型別網路。這類交換機的價格居中。 3. 不帶擴充套件槽固定配置式交換機 這類交換機僅支援一種型別的網路(一般是乙太網),可應用於小型企業或辦公室環境下的區域網,價格最便宜,應用也最廣泛。 區域網交換機常見技術指標 區域網交換機基本技術指標較多,這些技術指標全面反映了交換機的技術性能和功能,是使用者選購產品時參考的重要資料來源。其中比較重要的技術指標如下。 1. 機架插槽數:指機架式交換機所能安插的最大模組數。 2. 擴充套件槽數:指固定配置式帶擴充套件槽交換機所能安插的最大模組數。 3. 最大可堆疊數:指可堆疊交換機的堆疊單元中所能堆疊的最大交換機數目。顯然,此引數也說明了一個堆疊單元中所能提供的最大埠密度與資訊點連線能力。 4. 支援的網路型別:一般情況下,固定配置式不帶擴充套件槽交換機僅支援一種型別的網路,機架式交換機和固定配置式帶擴充套件槽交換機可支援一種以上型別的網路,如支援乙太網、快速乙太網、千兆乙太網、ATM、令牌環及FDDI等。一臺交換機所支援的網路型別越多,其可用性和可擴充套件性將越強。 5. 最大SONET埠數: SONET(Synchronous Optical Network,同步光傳輸網路)是一種高速同步傳輸網路規範,最大速率可達2.5Gbps。一臺交換機的最大SONET埠數是指這臺交換機的最大下聯的SONET介面數。 6. 背板吞吐量: 背板吞吐最也稱背板頻寬,單位是每秒透過的資料包個數(pps),表示交換機介面處理器或介面卡和資料匯流排間所能吞吐的最大資料量。一臺交換機的背板頻寬越高,所能處理資料的能力就越強,但同時成本也將會越高。 7. MAC地址表大小:連線到區域網上的每個埠或裝置都需要一個MAC地址,其他裝置要用到此地址來定位特定的埠及更新路由表和資料結構。一個裝置的MAC地址表的大小反映了連線到該裝置能支援的最大節點數。 8. 支援的協議和標準:區域網交換機所支援的協議和標準內容,直接決定了交換機的網路適應能力。這些協議和標準一般是指由國際標準化組織所制定的聯網規範和裝置標準。由於交換機工作在第二層或第三層上,工作中要涉及到第三層以下的各類協議,一般來講,根據開放網際網路絡模型可進行如下分類。 (1)第一層(物理層)協議 包括EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、X.21和EIA530/EIA530A介面定義等,這些定義基本上決定了交換機上各物理介面的型別與作用。 (2)第二層(鏈路層)協議 包括802.1d/SPT、802.1Q、802.1p及802.3x等。 (3)第三層(網路層)協議 包括IP、IPX、RIP1/2、OSPF、BGP4、VRRP,以及組播協議等等。 區域網交換機選購要素 使用者在選購區域網交換機時,應該主要考慮以下因素。 1、外型尺寸的選擇 如果網路較大,或已完成樓宇級的綜合佈線,工程要求網路裝置上機架集中管理,應選機架式組型交換機或者校園網交換機。如果沒有上述需求,桌面型的交換機具有更高的效能價格比。 2、可伸縮性 區域網交換機的可伸縮性是選擇區域網交換機的一個重要問題。可伸縮性好並非僅僅是產品擁有很多埠數量。因為交換機應用最重要的事情之一,是確定其埠在什麼情況下會出現擁塞。所以使用者需要考慮下面兩個方面的問題。 (1) 內部可伸縮性 在2個堆疊的交換機之間,最大的可伸縮性是多少?頻寬的增長在交換機沒有過載時,有多少個埠的傳輸速率可以從10Mbps提高到100Mbps? (2) 外部可伸縮性 和交換機上聯的最高速率有關。例如,有1臺24使用者埠的可堆疊區域網交換機,假設這24個埠能傳輸的流量全都是10Mbps,並且該交換機上聯的速率為1Gbps,因此,如果其中有8個埠的速率提高到100Mbps,就會導致上聯的飽和。因為8個埠的傳輸速率達到100Mbps時,總流量就是800Mbps。而剩下的16個埠,每個埠速率為10Mbps,總共才160Mbps。這樣,24個埠流量總和為960Mbps。說明這臺交換機再也無法處理快速乙太網的連線了,否則就會出現擁塞。如果交換機上聯的速率為2Gbps,則它最多隻能處理19個快速乙太網埠,否則就會發生擁塞。所以,交換機的可伸縮性,直接決定了區域網各資訊點傳輸速率的升級能力。 3、可管理性 對區域網交換機來說,在執行和管理方面所付出的代價,同樣遠遠超過購買成本。基於這方面考慮,可管理性已開始成為評定交換機的另一個關鍵因素。 一般來講,交換機本身就具有一定的可管理效能,至於可堆疊式交換機還具有可以把幾個所堆疊的交換機作為1臺交換機來管理的優點,而不需要對每一臺區域網交換機分別進行管理和監視。需要注意的是,在可管理內容中包括了處理具有優先權流量的服務質量(QoS)、增強策略管理的能力、管理虛擬區域網流量的能力,以及配置和操作的難易程度。其中QoS效能主要表現在保留所需要的頻寬,從而支援不同服務級別的需求。可管理性還涉及到交換機對策略的支援,策略是一組規則,它控制交換機工作。網路管理員採用策略分配頻寬,並對每個應用流量和控制網路訪問指定優先順序。其重點是頻寬管理策略,且必須滿足服務級別協議SLA。分散式策略是堆成組疊交換機的重要內容,應該檢查可堆疊交換機是否支援目錄管理功能,如輕型目錄訪問協議(LDAP),以提高交換機的可管理性。 4、埠頻寬及型別 選擇什麼型別的區域網交換機,使用者應首先應根據自己組網頻寬需要決定,再從交換機埠頻寬設計方面來考慮。從埠頻寬的配置看,目前市場上主要有以下三類。 第一種配置:n×10M+m×100M低快速埠專用型 一般骨幹網的傳輸速率為100Mbps全雙工,分支速率為10Mbps。從技術角度看,這類配置的區域網交換機嚴格限制了網路的升級,使用者無法實現高速多媒體網路,因此國內外廠商已基本停止生產這種產品。 第二種配置:n×10/100Mbps埠自適應型 目前這種交換機是市場上的主流產品,因為它們有自動協商功能(Auto Negotiation),能夠檢測出其下聯裝置的頻寬是100M還是10M,是全雙工還是半雙工。當網絡卡與交換機相聯時,如果網絡卡支援全雙工,這條鏈路可以收發各佔100M,實現200M的頻寬,同樣的情況可能出現在交換機到交換機的連線中,應用環境非常寬鬆。 第三種配置:n×1000M+m×100M高速埠專用型 與第一類交換機配置方式相似,所不同的是不僅頻寬要多幾個數量級,而且埠型別也完全不同。採用這種配置方案的交換機,是當前高速網路和光纖網路接入方案中的重要裝置,可徹底解決網路伺服器之間的瓶頸問題。如3Com公司的3C39024(1×1000SX+24×10/100BaseTX)、3C39036(1×1000SX+36×10/100BaseTX)千兆上聯至伺服器,解決了伺服器到伺服器的瓶頸問題。但成本要遠遠高於前兩類產品。 5、VLAN技術 VLAN技術主要是用來管理虛擬區域網使用者在交換機之間的流量,作為一種有效的網管手段,虛擬LAN將區域網上的一組裝置配置成好象在同一線路上進行通訊,而實際上它們處於不同的網段。一個VLAN是一個獨立的廣播域,可有效地防止廣播風暴。由於VLAN基於邏輯連線而不是物理連線,因此配置十分靈活。現在已經把一臺交換機是否支援VLAN作為衡量一臺交換機效能好壞的一個很重要的引數。最初的VLAN劃分基於埠(Port Based ),大部分臺灣廠商的交換機都遵循這一標準。較新的VLAN劃分標準不但能實現Port Based VLAN,而且能支援MAC Based VLAN以及Protocol Based VLAN,遵循IEEE802.1Q標準。802.1Q是VLAN標準,利用交換機埠、MAC地址及第三層協議和策略方面來支援VLAN的實現。不同廠商的裝置只要支援802.1Q標準,就可以互聯,進行VLAN的劃分。交換機產品的VLAN標準並不統一,使用者在選擇時一定注意這些標準和自己的需要是否一致。 6、第三層交換功能 第三層交換功能最明顯的特點就是交換機提供VLAN,而劃分VLAN是為了遮蔽廣播資料包,及網路安全與網路控制管理方面的需要。不過,這種能夠滿足VLAN之間高效通訊需求,且價格較高的第三層區域網交換機,對於在中小企業應用廣泛的區域網系統中,並沒有多少價值。因為VLAN劃分對於獨立性極高的中小企業網路來講,其網路內部的安全性和可管理性已沒有多少意義了。取而代之的是,這種要求不高的安全和管理要,完全可以採用技術成熟、種類較多、效能穩定和價格低廉的第二層交換機來完成。其實,採用基於第二層交換機也可以實現VLAN功能。第二層交換機還是有其許多優點,適合廣大中小型使用者。

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