交換機選型參考手冊工業交換機與商用交換機的區別1.1交換機概述交換機，英文名稱為Switch，也稱為交換式集線器，它是一種基于MAC地址(網卡的硬件地址)識別，能夠在通信系統中完成信息交換功能的設備，可以為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路。1.2交換機的交換模式概念：交換機將數據從一個端口轉發至到另一個端口的處理方式稱為交換模式。類型：存儲轉發〔StoreandForward〕直通交換〔Cut—Through〕碎片丟棄〔Fragmentfree〕存儲轉發(StoreandForward)特點：交換機接收到數據包后，首先將數據包存儲到緩沖器中，進行CRC循環冗余校驗,如果這個數據包有CRC錯誤，那么該包將被丟棄；如果數據包完整，交換機查詢地址映射表將其轉發至相應的端口。優點：沒有殘缺數據包轉發，可減少潛在的不必要的數據轉發缺點：轉發速率比直接轉發方式慢。適用環境：存儲轉發技術適用于普通鏈路質量或質量較為惡劣的網絡環境，這種方式要對數據包進行處理，所以，延遲和幀的大小有關。交換機的交換模式直通交換(Cut—Through)特點：交換機只讀出數據幀的前6個字節，即通過地址映射表中查找目標地址，將數據幀傳送到相應的端口上。直通交換能夠實現較少的延遲，因為在數據幀的目的地址被讀出，確定了轉發端口后馬上開始轉發這個數據幀。優點：轉發速率快、減少延時和提高整體吞吐率缺點：會給整個交換網絡帶來許多垃圾通信包適用環境：網絡鏈路質量較好、錯誤數據包較少的網絡環境，延遲時間跟幀的大小無關。交換機的交換模式碎片丟棄〔Fragmentfree〕特點：這是介于前兩者之間的一種解決方案。它檢查數據包的長度是否夠64個字節，如果小于64字節，說明是假包，那么丟棄該包；如果大于等于64字節，那么發送該包。優點：數據處理速度比存儲轉發方式快缺點：比直通式慢適用環境：一般的通訊鏈路交換機的交換模式按照OSI的七層網絡模型，交換機又可以分為：第二層交換機第三層交換機第四層交換機第七層交換機基于MAC地址工作的第二層交換機最為普遍，用于網絡接入層和會聚層。基于IP地址和協議進行交換的第三層交換機應用于網絡的核心層，也少量應用于會聚層。局部第三層交換機也同時具有第四層交換功能，可以根據數據幀的協議端口信息進行目標端口判斷。第四層以上的交換機稱之為應用型交換機，主要用于互聯網數據中心。交換機的分類按照交換機的可管理性，可分為：可管理型交換機不可管理型交換機兩者區別在于對SNMP、RMON等網管協議的支持。可管理型交換機便于網絡監控、流量分析，但本錢也相對較高。大中型網絡在會聚層應該選擇可管理型交換機，在接入層視應用需要而定，核心層交換機那么全部是可管理型交換機。交換機的分類非網管型交換機優缺點非網管型交換機的缺點：1、非網管型工業交換機功能有限，適合小型網絡中。2、不支持ARP防護，ARP攻擊不是病毒因而幾乎所有的殺毒軟件對之都無可奈何；但它卻勝似病毒—因為它輕可造成通信變慢、網絡癱瘓，重會造成信息的泄密。3、不支持mac地址的綁定。4、不支持vlan的劃分，在非網管的交換機上連接的終端用戶處于同一播送域中，會爆發播送風暴，不能對其進行防護和抑制。使整個網絡出現擁塞、阻斷、泛洪，導致整個網絡癱瘓。5、不支持基于流量的控制。6、數據傳輸的可靠性差，出現丟包現象嚴重非網管型交換機優點：1、價格廉價，節省開支。2、端口數量密集。3、用戶使用靈活。網管型以太網交換機優缺點網管型以太網交換機優點：1、背板帶寬大，數據轉發速度更快。2、組網靈活，應用大中型網絡的接入層。3、提供的端口靈活，根據網絡的應用選擇不同的接口形式如：SFP、GE、快速以太口、以太口等。4、支持vlan的劃分，用戶可以針對不同的應用進行區域劃分，有效的對網絡進行控制和管理。進步抑制播送風暴。5、可網管交換機的數據吞吐量〔Throughput〕大、包喪失率〔PacketLoss〕小、延遲〔Latency〕低。6、可以基于源、目的、網段進行數據信息流的控制7、鏈路聚合可以讓交換機和交換機以及交換機和效勞器之間通過多個以太網端口綁定在一起，實現負載均衡。8、具有ARP的防護功能，進步減少網絡的ARP欺騙。9、具有MAC地址的綁定。10、端口鏡像功能可以將一個端口的流量和狀態復制到交換機的另一個端口，用于監管。11、支持DHCP的功能。12、訪問控制列表它可以對IP數據包進行控制，比方限制它的流量、出入以及提供QoS等等。網管型以太網交換機優缺點13、具有較好的平安性能：交換機都可以進行MAC地址的過濾、MAC地址鎖定，并可以構建靜態的MAC轉發表。14、能夠支持和基于端口技術的VLAN。而中涉及的GVRP〔GARP，VLAN注冊協議〕和GMRP〔GARP組播注冊協議〕也被廣泛地支持。15、具有SNMP功能，更能對網絡實現很好的管理和控制。16、易于擴展，靈活應用，可以通過網絡管理軟件進行管理，也可以通過其本身的訪問控制對其進行遠程訪問。增加網絡的平安性和可控制性。網管型以太網交換機的缺點：1、比非網管交換機稍貴。2、與非網管交換機比操作復雜，需要配置。背板帶寬與端口速率包轉換率模塊化與固定配置單/多MAC地址類型端口密度機框尺寸模塊熱插拔支持的協議設備電源和功率2交換機的主要性能指標背板帶寬與端口速率背板帶寬和端口速率是衡量交換機的交換能力的主要參數。背板帶寬：指通過交換機所有通信的最大值。交換機的端口速率：每秒通過的比特數。10Mbps100Mbps1000Mbps10000Mbps2.1交換機的主要性能指標背板帶寬背板帶寬，就是指板卡〔接口板〉連接到交換矩陣的帶寬，它代表了板卡與引擎之間所能傳輸的最大數據量，它代表了交換機總的數據處理能力，單位為Gbps。2.2包轉換率包轉發率是指交換機轉發芯片在同一時間所能處理的最大數據包數量，這個參數的變化取決于背板帶寬和交換容量。模塊化與固定配置模塊化交換機：具有很強的可擴展性，可在機箱內提供一系列擴展模塊，如千兆位以太網模塊、FDDI模塊、ATM模塊、快速以太網模塊、令牌環模塊等，所以能夠將具有不同協議、不同拓撲結構的網絡連接起來。但是它的價格一般也比較昂貴。模塊化交換機一般作為骨干交換機來使用。固定配置交換機：一般具有固定端口配置，比方Cisco公司的Catalystl900/2900交換機，Bay公司的BayStack350/450交換機等。固定配置交換機的可擴充性顯然不如模塊化交換機，但是價格要低得多。2.3交換機的主要性能指標模塊化配置交換機固定配置交換機單/多MAC地址類型

單MAC交換機：每個端口只有一個MAC地址多MAC交換機：每個端口捆綁有多個MAC硬件地址

單MAC交換機主要用于連接最終用戶、網絡共享資源或非橋接路由器，它們不能用于連接集線器或含有多個網絡設備的網段；多MAC交換機的每個端口可以看作是一個集線器，而多MAC交換機可以看作是集線器的集線器。2.4交換機的主要性能指標端口密度機框尺寸模塊熱插拔模塊熱插拔支持的協議2.9設備電源和功率3交換機的接口類型交換機的接口是隨著網絡類型的變化和傳輸介質的開展而產生的不同的接口規格，主要有：雙絞線RJ-45接口光纖接口AUI接口與BNCConsole接口FDDI接口雙絞線RJ-45接口數量最多、應用最廣的一種接口類型，它屬于以太網接口類型。它不僅在最根本的10Base-T以太網網絡中使用，還在目前主流的100Base-TX快速以太網和1000Base-TX千兆以太網中使用。3.1交換機的接口類型光纖接口目前光纖傳輸介質開展相當迅速，各種光纖接口也是層出不窮，分別應用于100Base-FX、1000Base-FX等網絡中。在局域網交換機中，SC類型是一種常見的光纖接口，SC接口的芯在接頭里面，右圖所示的是一款100Base-FX網絡的SC光纖接口模塊。3.2交換機的接口類型AUI接口這是專門用于連接粗同軸電纜的，目前這種網絡在局域網中已不多見。現在局部交換機保存了AUI接口。AUI接口是一個15針“D〞形接口，類似于顯示器接口。這種接口在其他網絡設備中也可以見到，如路由器，甚至效勞器中。右圖中所示的是交換機上的AUI接口示意圖。3.3交換機的接口類型BNC接口這是專門用于連接細同軸電纜的接口，目前提供這種接口的交換機比較少見。個別交換機保存BNC接口，主要是用于與細同軸電纜作為傳輸介質的令牌網絡連接。右圖是BNC接口的網卡。3.4交換機的接口類型Console接口用于配置交換機而使用的接口。不同交換機的Console接受有所不同，有些與Cisco路由器一樣采用RJ-45類型Console接口，而有的那么采用串口作為Console接口。3.5交換機的接口類型FDDI接口在早期的100Mbps時代，還有一種FDDI網絡類型，即“光纖分布式數據接口〞，其傳輸介質也是光纖，其接口類型如右圖。目前由于它的優勢不明顯，已經很少見了。3.6交換機的接口類型4交換機的連接方式我們常見的網絡都是多臺網絡設備連接在一起，我們來看交換機之間有哪些連接方式：級聯冗余堆疊級聯是最常見的連接方式，即使用網線將兩個交換機連接起來。有使用光纖介質連接和雙絞線介質連接兩種情況。光纖介質連接：直接連接的兩個交換機端口要保證一致的光纖規格、端口速率，發送信號光纖端口與接收信號光纖端口相連。雙絞線介質連接：分普通端口和使用Uplink端口級聯兩種情況。普通端口之間相連，使用交叉雙絞線；一臺交換機使用UPlink端口相連使用直通雙絞線。注意：目前有些交換機已實現智能判斷，即使用交叉線或直通線均可在兩臺交換機之間建立連接。4.1交換機的連接方式冗余SpanningTree冗余連接：工作方式是StandBy，一條鏈路在工作，其余鏈路處于待機(StandBy)狀態，效率沒有提高，可靠性提高。PortTrunking連接：多條冗余連接鏈路實現負載分擔。交換機之間聯結帶寬成倍提高，可靠性已得到增強。4.2交換機的連接方式堆疊

只有支持堆疊的交換及之間才可進行堆疊，使用專用的堆疊線通過交換機上提供的堆疊接口使用一定的連接方式連接起來。多臺交換機的堆疊是靠一個提供背板總線帶寬的多口堆疊母模塊與單口的堆疊子模塊相連實現的，并插入不同的交換機實現交換機的堆疊。4.3交換機的連接方式堆疊和級聯的區別連接方式不同：級聯是兩臺交換機通過兩個PORT互聯，而堆疊是交換機通過專門的背板堆疊模塊相連。堆疊可以增加設備總帶寬，而級聯是不能增加設備的總帶寬。通用行不同：級聯可通過光纖或雙絞線在任何網絡設備廠家的交換機之間進行連接，而堆疊只有在自己廠家的設備之間，且設備必須具有堆疊功能才可實現。連接距離不同：級聯的設備之間可以有較遠的距離〔100米-幾百米〕，而堆疊的設備之間距離十分有限，必須在幾米以內。4.4交換機的連接方式5虛擬局域網和多層交換5.1虛擬局域網(VLAN)概念：VLAN(VisualLocalAreaNetwork)，即虛擬局域網，是指網絡中的站點不拘泥于所處的物理位置，而可以根據需要靈活地參加不同的邏輯子網中的一種網絡技術。特點：

在交換式以太網中，構成虛擬局域網的站點不必拘泥于所處的物理位置，它們既可以掛接在同一個交換機中，也可以掛接在不同的交換機中。虛擬局域網技術使得網段的劃分變得非常靈活。虛擬局域網的劃分方法：虛擬局域網(VLAN)基于端口的虛擬局域網基于MAC地址(網卡的硬件地址)的虛擬局域網基于IP地址的虛擬局域網劃分基于端口的虛擬局域網基于端口的虛擬局域網是最實用的虛擬局域網，它保持了最普通常用的虛擬局域網成員定義方法，按照交換機的端口來確定虛擬局域網的定義。處于同一個虛擬局域網的成員端口可以位于一臺交換機上，也可以位于不同交換機上的端口。定義簡單、靈活。虛擬局域網(VLAN)基于MAC地址的虛擬局域網

在基于MAC地址的虛擬局域網中，交換機對站點的MAC地址和交換機端口進行跟蹤，在新站點入網時根據需要將其劃歸至某一個虛擬局域網，而無論該站點在網絡中怎樣移動，由于其MAC地址保持不變，因而其依然屬于原來的局域網。虛擬局域網(VLAN)基于IP地址的虛擬局域網

在基于IP地址的虛擬局域網中，新站點在入網時無需進行太多配置，交換機那么根據各站點網絡地址自動將其劃分成不同的虛擬局域網。在三種虛擬局域網的實現技術中，基于IP地址的虛擬局域網智能化程度最高，實現起來也最復雜。虛擬局域網(VLAN)5.2以太網供電〔POE〕6三層交換概念

三層交換是相對于傳統交換概念而提出的。眾所周知，傳統的交換技術是在OSI網絡標準模型中的第二層---數據鏈路層進行操作的，而三層交換技術是在網絡模型中的第三層實現了數據包的高速轉發。簡單地說，三層交換技術就是：二層交換技術＋三層轉發技術。特點解決了局域網中網段劃分之后，網段間子網必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統路由器低速、復雜所造成的網絡瓶頸問題。三層交換三層交換是相對于傳統的交換概念而提出的。傳統的交換技術是在OSI網絡參考模型中的第二層〔即數據鏈路層〕進行操作的，而三層交換技術是在網絡