以太網(wǎng)交換技術(shù)探討

楊釗+賀瓊

摘 要 對(duì)交換式以太網(wǎng)的常用技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)闡述，同時(shí)還比較了傳統(tǒng)的以太網(wǎng)。作為以太網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備，交換機(jī)采用了專(zhuān)門(mén)的三層交換、虛擬局域網(wǎng)以及專(zhuān)門(mén)ASIC結(jié)構(gòu)等技術(shù)促進(jìn)了其功能的加強(qiáng)，此外還展望了以太網(wǎng)交換技術(shù)的前景。

關(guān)鍵詞 以太網(wǎng)；虛擬局域網(wǎng)；交換技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）04-0171-01

作為目前應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，以太網(wǎng)具有開(kāi)放性好以及成本低的特點(diǎn)。以太網(wǎng)在控制網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)成為了控制層以及企業(yè)層應(yīng)用最為廣泛的主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它可以將各層之間的無(wú)縫連接提供出來(lái)，而且其已經(jīng)逐步的發(fā)展成為新型的交換式以太網(wǎng)。可以將快速的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接提供給源端與目的端之間，從而有效的促進(jìn)實(shí)時(shí)快速的通信在站點(diǎn)獨(dú)占帶寬完成的實(shí)現(xiàn)。

1 傳統(tǒng)的共享式以太網(wǎng)

CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是傳統(tǒng)以太網(wǎng)的基礎(chǔ)，100 Mb/s的網(wǎng)絡(luò)工作速度可以被CSMA/CD支持。然而在使大群的站點(diǎn)訪問(wèn)某一公共傳輸介質(zhì)時(shí)，傳統(tǒng)的介質(zhì)訪問(wèn)方法是有效的。當(dāng)通過(guò)對(duì)CSMA/C問(wèn)協(xié)議的站點(diǎn)的利用，看到正在從網(wǎng)上另一站點(diǎn)進(jìn)行發(fā)送的時(shí)候，其就會(huì)予以發(fā)送上的放棄。站點(diǎn)可以在網(wǎng)絡(luò)空閑的時(shí)候予以立即發(fā)送。

傳統(tǒng)以太網(wǎng)具有較大的局限性，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）隨著用戶數(shù)目的不斷增加，出現(xiàn)了越來(lái)越大的爭(zhēng)用網(wǎng)絡(luò)的可能性，所以用戶減少了平均寬帶。

2）隨著不斷提升的服務(wù)器以及工作站性能，需要將更快以及更高的貸款和通信支持提供給網(wǎng)絡(luò)，然而因?yàn)轱柡偷膸挘瑢?dǎo)致其性能收到了極大地削弱。

2 交換式以太網(wǎng)

2.1 以太網(wǎng)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)

多端口的智能網(wǎng)橋就是所謂的交換機(jī)。與網(wǎng)絡(luò)接口一樣，都會(huì)有一個(gè)發(fā)送側(cè)以及接收側(cè)存在于它的每個(gè)端口，縱橫開(kāi)關(guān)上會(huì)連接到端口的每一側(cè)邏輯，橫條會(huì)與每個(gè)端口的接收側(cè)連接，而縱條會(huì)與發(fā)送側(cè)連接。可以在一個(gè)端口的發(fā)送側(cè)與一個(gè)端口的接收側(cè)將一條路徑建好。可以采用這種方式對(duì)任何兩個(gè)端口進(jìn)行連接。

2.2 交換機(jī)的交換策略

一般情況下，交換機(jī)當(dāng)中存在3種基本技術(shù)：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換；準(zhǔn)捷徑交換；捷徑交換。

兩上事件之間的時(shí)間間隔就是所謂的交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)反應(yīng)時(shí)間。因?yàn)閿?shù)據(jù)包幾乎可以在捷徑交換過(guò)程當(dāng)中馬上轉(zhuǎn)發(fā)，所以極大地降低了交換的延遲等待時(shí)間，捷徑交換的主要優(yōu)勢(shì)正在于此。

簡(jiǎn)單的改進(jìn)基本捷徑交換就是所謂的準(zhǔn)捷徑交換，這種交換方式大部分情況下可以將殘幀的轉(zhuǎn)發(fā)避免掉。

相對(duì)于前兩種交換方式而言，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換具有較大的差別。相對(duì)于常規(guī)的交換機(jī)運(yùn)行方式，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)與之具有相同的運(yùn)行方式。在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)永遠(yuǎn)不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)殘幀和錯(cuò)幀，而且容易像捷徑交換一樣發(fā)生擁塞的現(xiàn)象幾乎沒(méi)有，這是由于它的幀總是被保存的。

2.3 交換式以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

由于交換式以太網(wǎng)對(duì)傳統(tǒng)共享式以太網(wǎng)的不足予以了克服，所以其網(wǎng)絡(luò)性能大大的提高了，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

1）由于交換技術(shù)的采用，促進(jìn)了其網(wǎng)絡(luò)性能的大大提升。

2）利用交換式以太網(wǎng)，當(dāng)出現(xiàn)增大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)減少用戶實(shí)際可用帶寬的現(xiàn)象。所以其網(wǎng)絡(luò)的可延伸性大大增強(qiáng)。

3）有利于對(duì)廣播風(fēng)暴的預(yù)防。無(wú)法對(duì)“廣播風(fēng)暴”予以組織是網(wǎng)橋的最大的弱點(diǎn)。如果信息傳遞方式采用的是廣播方式，在加上智能連接在網(wǎng)間互聯(lián)的確實(shí)，就會(huì)因?yàn)榇罅康男畔亩鴮?dǎo)致“廣播風(fēng)暴”的形成。

4）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展變得越來(lái)越龐大，而且越來(lái)越復(fù)雜，所以必須要采取有效的網(wǎng)絡(luò)管理手段，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行合理的調(diào)整，并對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行進(jìn)行控制，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。這就能夠從邏輯上分配相關(guān)資源以及工作站，從而不用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的物理連接方式進(jìn)行考慮。網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過(guò)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)管理工作站上的軟件來(lái)分配工作站、服務(wù)器以及其他的各種資源。同時(shí)，還要對(duì)相應(yīng)的訪問(wèn)以及安全權(quán)限進(jìn)行設(shè)定，這樣就可以充分的保證網(wǎng)絡(luò)管理具有較強(qiáng)的靈活性。

3 第三層交換技術(shù)

路由器在保持對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制能力的基礎(chǔ)上，還可以對(duì)性能進(jìn)行交換的技術(shù)就是所謂的第三層交換。

局域網(wǎng)中的路由器被第三層交換技術(shù)的交換機(jī)所取代，它以對(duì)子網(wǎng)間過(guò)多的信息流量予以自動(dòng)控制。在這種情況下交換機(jī)就相當(dāng)于一個(gè)代理服務(wù)器，交換機(jī)在引導(dǎo)的過(guò)程中處于一種學(xué)習(xí)以及監(jiān)聽(tīng)的狀態(tài)。在響應(yīng)了廣播的請(qǐng)求之后，交換機(jī)就會(huì)將一個(gè)ARP緩沖區(qū)建立在每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中，在對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行響應(yīng)的時(shí)候，交換機(jī)是通過(guò)對(duì)ARP/SAP尋址表信息的利用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。將二層交換技術(shù)以及三層路由功能有效的集合在一起是基于三層交換的交換網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特點(diǎn)，所以可以實(shí)現(xiàn)靈活控制流量、連接以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)的性能就被極大地提升了。與此同時(shí)，伴隨著千兆位交換機(jī)的誕生，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的低延時(shí)以及高速率的性能得到了進(jìn)一步的提升。從這里我們可以看出，交換網(wǎng)絡(luò)由于三層交換技術(shù)的誕生，從而具有了更為廣闊的發(fā)展天地，而交換網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向也就變成了基于三層交換的交換網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)束語(yǔ)

建立共享式網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上是傳統(tǒng)以太網(wǎng)的一個(gè)特點(diǎn)。一些難以解決的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問(wèn)題隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷復(fù)雜化而出現(xiàn)，以太網(wǎng)由于交換技術(shù)的出現(xiàn)從而有了新的發(fā)展空間，有效的將以太網(wǎng)“共享”的技術(shù)基礎(chǔ)改變了，從而促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)通信交換能力的大幅度提升。

參考文獻(xiàn)

[1]FPID，Based Communications Switching[J].I-CubeCorporation.s Application Note

[2]LarsThylan，etc，Switching Technologies for future Guided Wave Optical Networks[J].1996（4）.

[3]陳只明.工業(yè)以太網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及展望[J].化工自動(dòng)化及儀表，2001，28（6）：1-4.

[4]周紅玉.以太網(wǎng)交換機(jī)體系結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)分析[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001（03）：264.

[5]嚴(yán)加輝，范新民.以太網(wǎng)多層交換技術(shù)分析與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1998（4）：88-92.

作者簡(jiǎn)介

楊釗，男，陜西西安人，助教，在職研究生，湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系，研究方向：通信施工與優(yōu)化。

賀瓊，女，湖北鄖縣人，講師，在職研究生，研究方向：通信光纜。endprint