局域網交換機體系結構對網絡性能的影響

張德全

（92493部隊98分隊 遼寧 125000）

1 局域網交換機技術特點

1.1 線速交換

線速交換，就是使交換速度達到傳輸線上的數據傳輸速度，實現線速交換的核心的ASIC技術，可編程ASIC將多項功能集成在同一個芯片上，用硬件實現協議解析和包轉發。

1.2 分布式流水線

線速交換的實現依賴于分布式處理技術，采用CPU，ASIC并用的并行處理體系，多個端口的數據流能同時進行處理。

1.3 動態可擴展內存

動態可擴展內存技術建立智能化的存儲器系統，可以根據數據流的需要動態地擴展內存容量。在第三層局域網交換機模式中，已將存儲器的一部分直接與轉發引擎關聯起來，從而使其具有增加更多接口模塊的能力。

1.4 第三層交換

借助于線速交換技術，把路由功能集成到交換機中，保留第三層上的網絡拓撲結構和服務，借助硬件在第三層實現主要的路由協議，在各個網絡層次上都能實現線速交換。

2 局域網交換體系結構

交換結構通俗的講是在數據傳輸時對端口的信息包進行排處理、控制擁塞的一種緩沖機制。交換結構包括三個方面的內容，其一是總線結構，其二是點對點結構，其三是虛擬局域網結構。

2.1 總線結構體系的局域網

（1）采用交叉總線結構時，多條輸入總線可實現縱橫結構的建立，在端口間建立直接的點對點連接，對于簡單的單點式信息傳輸來講性能很好，不會造成阻塞。但在進行廣播和多點廣播時比較復雜，也會影響傳輸速度，不適合點對多點的廣播式傳輸。

（2）采用并行總線結構時，各模塊間的所有信息都經過一塊由一種介質組成的單塊來傳輸，數據利用時分多工傳輸方式在總線上傳輸，傳輸速度較快，最高容量能達到2GB/s。

（3）采用環形總線結構時，該結構方式有獨立的一條控制總線，用于搜集總線狀態、處理路由、流量控制盒清理數據總線，在一個環內最多可支持四個交換引擎，環與環間通過交換引擎連接。在環形總線上還可以加入管理模塊，提供完整的SNMP管理特性。

2.2 點對點結構體系的局域網

目前主要使用星形連接的點對點結構體系，中央交換陣列直接連接模塊，它們之間可設置任何數目的連線，可擴展性很好，中央陣列和模塊的交換能力決定連線的傳輸容量。整個設計只使用兩個中央陣列，這種結構多應用于ATM交換機中。

2.3 虛擬局域網結構體系的局域網

隨著交換技術的發展，把區域分散的組織在邏輯上組為一個新的工作組，而且不用重新配置節點，但同一工作組的成員在需要時可以改變它的物理地址，這就是虛擬局域網技術。利用這種技術可以將局域網交換機的所有端口從邏輯上分為若干個工作組，通過這種交換技術能將實際的局域網分割成對個子網，它允許各個子網運行不同的應用協議，有效分離通信量，減少參與廣播風暴的設備數量，防止交換網絡的過量廣播；同時使用網絡的拓撲結構變得非常靈活，可以將不同部門的用戶或者不同物理區域的用戶根據實際需要加入不同的虛擬局域子網。虛擬局域網采用的是第三層交換技術，也稱IP交換技術，在網絡模型的第三層實現了數據包的告訴傳播。

三層交換技術包括以下重要特點：

（1）線速路由：比傳統路由器的路由速度快10倍以上，能實現線速路由轉發；

（2）IP路由：三層交換機能自動發現IP地址，動態產生基于IP子網的虛擬局域子網；

（3）路由功能：在三層交換機默認啟動發現功能時，當有新交換機接進網絡，設置好路由接口參數后，會自動把子網內部的數據流限定在子網內，并通過路由實現子網之間的數據交換。

因此局域網交換技術更有效地利用網絡帶寬，提高了局域網的傳輸性能，并且給網絡管理帶來很大的方便。

3 結語

隨著網絡交換技術的發展，局域網的體系結構也發生了重大變化，采用虛擬局域網技術的局域網體系結構有更多的優點，極大地提高了網絡性能，是未來發展的主流方向。

[1]王華.計算機網絡信息安全問題及對策.人民教育出版社.2005