交換式以太網(wǎng)

1、交換式以太網(wǎng)闞寶朋（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院）摘 要：交換式以太網(wǎng)是以交換式集線器（switching hub）或交換機(jī)（switch）為中心構(gòu)成，是一種星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。簡稱為交換機(jī)為核心設(shè)備而建立起來的一種高速網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)在近幾年運用的非常廣泛。關(guān)鍵詞：局域網(wǎng)；交換式以太網(wǎng)；特點1 交換式以太網(wǎng)簡介局域網(wǎng)在現(xiàn)在社會中覆蓋率越來越高，大部分的機(jī)關(guān)、學(xué)校、企事業(yè)單位都已經(jīng)有了自己的交換式局域網(wǎng)，但隨著局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)量的日益增多，由大量的廣播報文帶來的帶寬浪費、安全等問題變得越來越突出。為了解決這一問題，方法之一是將網(wǎng)絡(luò)改造成用路由器連接多個子網(wǎng)，但這樣會增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投入；另一種成本較低又行

2、之有效的方法就是采用虛擬局域網(wǎng)，如圖1。虛擬局域網(wǎng)的基礎(chǔ)實在交換技術(shù)上發(fā)展起來的，因此需要先了解什么是交換式以太網(wǎng)。部門二局域網(wǎng)部門一局域網(wǎng)路由器交換機(jī)/集線器交換機(jī)/集線器用路由器連接多個局域網(wǎng)成本較高，通過虛擬局域網(wǎng)節(jié)省成本交換機(jī)部門一虛擬局域網(wǎng)部門二虛擬局域網(wǎng)圖1 交換式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)隨著以太網(wǎng)接入點越來越多，流量也急速上升，沖突的次數(shù)也越來越多，以至于在共享式以太網(wǎng)中主機(jī)無法正常發(fā)送數(shù)據(jù)幀，所以為了處理不斷增長的負(fù)載、消除沖突和爭用的問題，20世紀(jì)90年代初，交換式以太網(wǎng)被設(shè)計出來。現(xiàn)在，隨著互連設(shè)備的處理能力以及傳輸速度的提高，一般都采用終端與交換機(jī)之間獨占電纜的方式實現(xiàn)以太網(wǎng)通信。像快

3、速以太網(wǎng)、千兆以太網(wǎng)、萬兆以太網(wǎng)大部分都屬于交換式以太網(wǎng)。交換式以太網(wǎng)核心就是交換機(jī)（Switch）。在這種方式下，網(wǎng)絡(luò)中的每個站直連交換機(jī)，由交換機(jī)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，如圖2。此方式下，發(fā)送端與接收端并不共享通信介質(zhì)，因此很多情況下采用全雙工通信方式。當(dāng)一臺主機(jī)希望傳送一個以太網(wǎng)幀時，它向交換機(jī)送出一個標(biāo)準(zhǔn)幀，交換機(jī)收到這個幀后，會查看幀的目的地址，然后將這個幀直接發(fā)送到目的地。在這種一對一連接全雙工通信的方式下不會發(fā)生沖突，因此一般不需要CSMA/CD的機(jī)制就可以實現(xiàn)更高效的通信。雙絞線雙絞線100BASE-TX100BASE-TX1000BASE-LX光纖交換機(jī)交換機(jī)圖2交換式以太網(wǎng)2沖突域

4、與廣播域在以太網(wǎng)中存在著兩個概念：沖突域（Collision Domain）和廣播域（Broadcast Domain）。圖3沖突與共享式以太網(wǎng)中的沖突域在共享鏈路上，當(dāng)兩個節(jié)點同時傳輸數(shù)據(jù)時，從兩個設(shè)備發(fā)出的幀在物理介質(zhì)上相遇，從而發(fā)生碰撞，彼此數(shù)據(jù)都被破壞，即稱為沖突，如圖3。沖突域是指在共享鏈路上，同時發(fā)送數(shù)據(jù)會產(chǎn)生沖突的計算機(jī)所構(gòu)成的區(qū)域，或者說一個共享介質(zhì)的網(wǎng)段就構(gòu)成了一個沖突域。在共享式的以太網(wǎng)中，由于所有的結(jié)點共享鏈路，所以連接在同一共享介質(zhì)上的結(jié)點構(gòu)成了一個沖突域。而在在交換式以太網(wǎng)中的交換機(jī)如果每個接口只連接一個用戶，那么用戶間發(fā)送數(shù)據(jù)是不會產(chǎn)生沖突和介質(zhì)爭用問題，因此我們可

5、以說交換機(jī)的每個端口構(gòu)成了一個沖突域。圖4 交換式以太網(wǎng)中的沖突域與廣播域在以太網(wǎng)中，如果一個結(jié)點發(fā)送廣播數(shù)據(jù)包，那么這個局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的其它結(jié)點也將會收到這個廣播數(shù)據(jù)包。對于這種能夠接收同樣廣播消息的結(jié)點的集合就被稱為是一個廣播域，如圖4。在同一個共享式以太網(wǎng)中所有結(jié)點構(gòu)成了一個廣播域。在交換式的以太網(wǎng)中也存著這樣的問題，因此在同一個交換式以太網(wǎng)中的所有結(jié)點也共同構(gòu)成了一個廣播域。3 交換式以太網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點交換式以太網(wǎng)不需要改變網(wǎng)絡(luò)其它硬件，包括電纜和用戶的網(wǎng)卡，僅需要用交換式交換機(jī)改變共享式HUB，節(jié)省用戶網(wǎng)絡(luò)升級的費用?？稍诟咚倥c低速網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同。目前大多數(shù)交換式以太網(wǎng)都

6、具有100MBPS的端口，通過與之相對應(yīng)的100MBPS的網(wǎng)卡接入到服務(wù)器上，暫時解決了10MBPS的瓶頸，成為網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)升級時首選的方案。它同時提供多個通道，比傳統(tǒng)的共享式集線器提供更多的帶寬，傳統(tǒng)的共享式10MBPS/100MPS以太網(wǎng)采用廣播式通信方式，每次只能在一對用戶間進(jìn)行通信，如果發(fā)生碰撞還得重試，而交換式以太網(wǎng)允許不同用戶間進(jìn)行傳送，比如，一個16端口的以太網(wǎng)交換機(jī)允許16個站點在8條鏈路間通信。特別是在時間響應(yīng)方面的優(yōu)點，使的局域網(wǎng)交換機(jī)倍受青睞。它以比路由器低的成本卻提供了比路由器寬的帶寬、高的速度，除非有上廣域網(wǎng)（WAN）的要求，否則，交換機(jī)有替代路由器的趨勢。參考文獻(xiàn):1闞寶朋.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：高等教育出版社，2015.2竹下隆史，村山公