网络交换机术语详解.docx
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网络交换机术语详解网络交换机术语详解网络交换机术语详解目录一、网络交换机概述5二、交换机类型61、根据网络覆盖范围分6局域网交换机6广域网交换机62、根据传输介质和传输速度划分7以太网交换机7快速以太网交换机7千兆以太网交换机7万兆以太网交换机8ATM交换机8FDDI交换机8令牌环交换机83、根据交换机应用网络层次划分9企业级交换机9校园网交换机9部门级交换机10工作组交换机10桌面型交换机104、根据交换机端口结构划分11固定端口交换机11模块化交换机115、根据工作协议层划分12第二层交换机12第三层交换机12第四层交换机126、根据是否支持网管功能划分13网管型交换机13非网管型交换机14三、交换机内存141、只读内存（ROM）142、闪存（Flash）143、随机存储器（RAM）15四、网络标准15五、交换方式151、直通交换方式（Cut-through）152、存储转发方式（Store-and-Forward）163、碎片隔离式（FragmentFree）16六、背板带宽171、线速的背板带宽172、第二层包转发线速173、第三层包转发线速17七、包转发率18八、VLAN191、基于端口的VLAN202、基于MAC地址的VLAN203、基于网络层协议的VLAN204、根据IP组播的VLAN215、按策略划分的VLAN216、按用户定义、非用户授权划分的VLAN21九、MAC地址表22十、全双工22十一、传输速度23十二、端口类型23十四、端口数24十五、模块化插槽数24十六、网络管理25十七、堆叠26十八、延时27一、网络交换机概述一、网络交换机概述交换机的英文名称之为“Switch”，它是集线器的升级换代产品，从外观上来看，它与集线器基本上没有多大区别，都是带有多个端口的长方体。
交换机是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。
广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
“交换”和“交换机”最早起源于电话通讯系统PSTN。
我们以前经常在电影或电视中看到一些老的影片时常看到有人在电话机旁狂摇几下（注意不是拨号），然后就说：
给我接XXX，话务员接到要求后就会把相应端线头插在要接的端子上，即可通话。
其实这就是最原始的电话交换机系统，只不过它是一种人工电话交换系统，不是自动的，也不是我们所指的计算机交换机，但是今天的交换机也就是在这个电话交换机技术上发展而来的。
交换机的主要功能包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流量控制。
目前一些高档交换机还具备了一些新的功能，如对VLAN（虚拟局域网）的支持、对链路汇聚的支持，甚至有的还具有路由和防火墙的功能。
交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。
交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上。
控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址）对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据迅速包传送到目的节点，而不是所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口。
这种方式我们可以明显地看出一方面效率高，不会浪费网络资源，只是对目的地址发送数据，一般来说不易产生网络堵塞；另一个方面数据传输安全，因为它不是对所有节点都同时发送，发送数据时其它节点很难侦听到所发送的信息。
这也是交换机为什么会很快取代集线器的重要原因之一。
交换机与集线器的区别主要体现在如下几个方面：
1、在OSI/RM（OSI参考模型）中的工作层次不同交换机和集线器在OSIRM开放体系模型中对应的层次就不一样，集线器是同时工作在第一层（物理层）和第二层（数据链路层），而交换机至少是工作在第二层，更高级的交换机可以工作在第三层（网络层）和第四层（传输层）。
2、交换机的数据传输方式不同集线器的数据传输方式是广播（broadcast）方式，而交换机的数据传输是有目的的，数据只对目的节点发送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情况下第一次使用广播方式发送，然后因为交换机具有MAC地址学习功能，第二次以后就不再是广播发送了，又是有目的的发送。
这样的好处是数据传输效率提高，不会出现广播风暴，在安全性方面也不会出现其它节点侦听的现象。
3、带宽占用方式不同在带宽占用方面，集线器所有端口是共享集线器的总带宽，而交换机的每个端口都具有自己的带宽，这样就交换机实际上每个端口的带宽比集线器端口可用带宽要高许多，也就决定了交换机的传输速度比集线器要快许多。
4、传输模式不同集线器只能采用半双工方式进行传输的，因为集线器是共享传输介质的，这样在上行通道上集线器一次只能传输一个任务，要么是接收数据，要么是发送数据。
而交换机则不一样，它是采用全双工方式来传输数据的，因此在同一时刻可以同时进行数据的接收和发送，这不但令数据的传输速度大大加快，而且在整个系统的吞吐量方面交换机比集线器至少要快一倍以上，因为它可以接收和发送同时进行，实际上还远不止一倍，因为端口带宽一般来说交换机比集线器也要宽许多倍。
总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。
目前，主流的交换机厂商以国外的CISCO（思科）、3COM、安奈特为代表，国内主要有华为、D-LINK等。
二、交换机类型二、交换机类型交换机的分类标准多种多样，常见的有以下几种：
1、根据网络覆盖范围分、根据网络覆盖范围分广域网交换机广域网交换机广域网交换机主要是应用于电信城域网互联、互联网接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台。
局域网交换机局域网交换机这种交换机就是我们常见的交换机了。
局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备，提供高速独立通信通道。
2、根据传输介质和传输速度划分、根据传输介质和传输速度划分以太网交换机以太网交换机首先要说明的一点是，这里所指的“以太网交换机”是指带宽在100Mbps以下的以太网所用交换机。
以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。
以太网包括三种网络接口：
RJ45、BNC和AUI，所用的传输介质分别为：
双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。
不要以为一讲以太网就都是RJ45接口的，只不过双绞线类型的RJ45接口在网络设备中非常普遍而已。
当然现在的交换机通常不可能全是BNC或AUI接口的，因为目前采用同轴电缆作为传输介质的网络现在已经很少见了，而一般是在RJ45接口的基础上为了兼顾同轴电缆介质的网络连接，配上BNC或AUI接口。
快速以太网交换机快速以太网交换机这种交换机是用于100Mbps快速以太网。
快速以太网是一种在普通双绞线或者光纤上实现100Mbps传输带宽的网络技术。
要注意的是，一讲到快速以太网就认为全都是纯正100Mps带宽的端口，事实上目前基本上还是10100Mbps自适应型的为主。
同样一般来说这种快速以太网交换机通常所采用的介质也是双绞线，有的快速以太网交换机为了兼顾与其它光传输介质的网络互联，或许会留有少数的光纤接口“SC”。
千兆以太网交换机千兆以太网交换机千兆以太网交换机是用于目前较新的一种网络千兆以太网中，也有人把这种网络称之为“吉比特（GB）以太网”，那是因为它的带宽可以达到1000Mbps。
它一般用于一个大型网络的骨干网段，所采用的传输介质有光纤、双绞线两种，对应的接口为“SC”和“RJ45”接口两种。
万兆以太网交换机万兆以太网交换机10千兆以太网交换机主要是为了适应当今10千兆以太网络的接入，它一般是用于骨干网段上，采用的传输介质为光纤，其接口方式也就相应为光纤接口。
同样这种交换机也称之为“10G以太网交换机”。
ATM交换机交换机ATM交换机是用于ATM网络的交换机产品。
ATM网络由于其独特的技术特性，现在还只用于电信、邮政网的主干网段，因此其交换机产品在市场上很少看到。
比在ADSL宽带接入方式中如果采用PPPoA协议的话，在局端（NSP端）就需要配置ATM交换机，有线电视的CableModem互联网接入法在局端也采用ATM交换机。
它的传输介质一般采用光纤，接口类型同样一般有两种：
以太网RJ45接口和光纤接口，这两种接口适合与不同类型的网络互联。
相对于物美价廉的以太网交换机而言，ATM交换机的价格比较高，在普通局域网中应用很少。
FDDI交换机交换机FDDI技术是在快速以太网技术还没有开发出来之前开发的，它主要是为了解决当时10Mbps以太网和16Mbps令牌网速度的局限，它的传输速度可达到100Mbps。
但它当时是采用光纤作为传输介质的，比以双绞线为传输介质的网络成本高许多，所以随着快速以太网技术的成功开发，FDDI技术也就失去了它应有的市场。
正因如此，FDDI设备，如FDDI交换机也就比较少见了，FDDI交换机是用于老式中、小型企业的快速数据交换网络中的，它的接口形式都为光纤接口。
令牌环交换机令牌环交换机主流局域网中曾经有一种被称为“令牌环网”的网络。
它是由IBM在20世纪70年代开发主，在老式的令牌环网中，数据传输率为4Mbit/s或16Mbit/s，新型的快速令牌环网速度可达100Mbit/s，目前已经标准化了。
令牌环网的传输方法在物理上采用星形拓扑结构，在逻辑上采用环形拓扑结构。
与之相匹配的交换机产品就是令牌环交换机。
由于令牌环网逐渐失去了市场，相应的纯令牌环交换机产品也非常少见。
但是在一些交换机中仍留有一些BNC或AUI接口，以方便令牌环网进行连接。
3、根据交换机应用网络层次划分、根据交换机应用网络层次划分根据交换机所应用的网络层次，我们又可以将网络交换机划分为可分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机和工作组交换机、桌机型交换机五种。
企业级交换机企业级交换机企业级交换机属于一类高端交换机，一般采用模块化的结构，可作为企业网络骨干构建高速局域网，所以它通常用于企业网络的最顶层。
企业级交换机可以提供用户化定制、优先级队列服务和网络安全控制，并能很快适应数据增长和改变的需要，从而满足用户的需求。
对于有更多需求的网络，企业级交换机不仅能传送海量数据和控制信息，更具有硬件冗余和软件可伸缩性特点，保证网络的可靠运行。
这种交换机从它所处的位置可以清楚地看出它自身的要求非同一般，起码在带宽、传输速率以背板容量上要比一般交换机要高出许多，所以企业级交换机一般都是千兆以上以太网交换机。
企业级交换机所采用的端口一般都为光纤接口，这主要是为了保证交换机高的传输速率。
那么什么样的交换机可以称之为企业级交换机呢？
其实还没有一个明确的标准，只是现在通常这么认为，如果是作为企业的骨干交换机时，能支持500个信息点以上大型企业应用的交换机为企业级交换机。
企业交换机还可以接入一个大底盘。
这个底盘产品通常支持许多不同类型的组件，比如快速以太网和以大网中继器、FDDI集中器、令牌环MAU和路由器。
企业交换机在建设企业级别的网络时非常有用，尤其是对需要支持一些网络技术和以前的系统。
基于底盘设备通常有非常强大的管理特征，因此非常适合于企业网络的环境。
校园网交换机校园网交换机校园网交换机，这种交换机应用相对较少，主要应用于较大型网络，且一般作为网络的骨干交换机。
这种交换机具有快速数据交换能力和全双工能力，可提供容错等智能特性，还支持扩充选项及第三层交换中的虚拟局域网（VLAN）等多种功能。
这种交换机通常用于分散的校园网而得名，其实它不一定要应用校园网络中，只表示它主要应用于物理距离分散的较大型网络中。
因为校园网比较分散，传输距离比较长，所以在骨干网段上，这类交换机通常采用光纤或者同轴电缆作为传输介质，交换机当然也就需提供SC光纤口和BNC或者AUI同轴电缆接口。
部门级交换机部门级交换机部门级交换机是面向部门级网络使用的交换机。
这类交换机可以是固定配置，也可以是模块配置，一般除了常用的RJ45双绞线接口外，还带有光纤接口。
部门级交换机一般具有较为突出的智能型特点，支持基于端口的VLAN（虚拟局域网），可实现端口管理，可任意采用全双工或半双工传输模式，可对流量进行控制，有网络管理的功能，可通过PC机的串口或经过网络对交换机进行配置、监控和测试。
如果作为骨干交换机，则一般认为支持300个信息点以下中型企业的交换机为部门级交换机。
工作组交换机工作组交换机工作组交换机是传统集线器的理想替代产品，一般为固定配置，配有一定数目的10BaseT或100BaseTX以太网口。
交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发，这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。
与集线器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。
工作组交换机一般没有网络管理的功能，如果是作为骨干交换机则一般认为支持100个信息点以内的交换机为工作组级交换机。
桌面型交换机桌面型交换机桌面型交换机，这是最常见的一种最低档交换机，它区别于其他交换机的一个特点是支持的每端口MAC地址很少，通常端口数也较少（12口以内，但不是绝对），只具备最基本的交换机特性，当然价格也是最便宜的。
这类交换机虽然在整个交换机中属最低档的，但是相比集线器来说它还是具有交换机的通用优越性，况且有许多应用环境也只需这些基本的性能，所以它的应用还是相当广泛的。
它主要应用于小型企业或中型以上企业办公桌面。
在传输速度上，目前桌面型交换机大都提供多个具有10100Mbps自适应能力的端口。
4、根据交换机端口结构划分、根据交换机端口结构划分如果按交换机的端口结构来分，交换机大致可分为：
固定端口交换机和模块化交换机两种不同的结构。
其实还有一种是两者兼顾，那就是在提供基本固定端口的基础之上再配备一定的扩展插槽或模块。
固定端口交换机固定端口交换机固定端口顾名思义就是它所带有的端口是固定的，如果是8端口的，就只能有8个端口，再不能添加。
16个端口也就只能有16个端口，不能再扩展。
目前这种固定端口的交换机比较常见，端口数量没有明确的规定，一般的端口标准是8端口、16端口和24端口。
非标准的端口数主要有：
4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。
固定端口交换机虽然相对来说价格便宜一些，但由于它只能提供有限的端口和固定类型的接口，因此，无论从可连接的用户数量上，还是从可使用的传输介质上来讲都具有一定的局限性，但这种交换机在工作组中应用较多，一般适用于小型网络、桌面交换环境。
固定端口交换机因其安装架构又分为桌面式交换机和机架式交换机。
与集线器相同，机架式交换机更易于管理，更适用于较大规模的网络，它的结构尽寸要符合19英寸国际标准，它是用来与其它交换设备或者是路由器、服务器等集中安装在一个机柜中。
而桌面式交换机，由于只能提供少量端口且不能安装于机柜内，所以，通常只用于小型网络。
模块化交换机模块化交换机模块化交换机虽然在价格上要贵很多，但拥有更大的灵活性和可扩充性，用户可任意选择不同数量、不同速率和不同接口类型的模块，以适应千变万化的网络需求。
而且，模块化交换机大都有很强的容错能力，支持交换模块的冗余备份，并且往往拥有可热插拔的双电源，以保证交换机的电力供应。
在选择交换机时，应按照需要和经费综合考虑选择模块化或固定方式。
一般来说，企业级交换机应考虑其扩充性、兼容性和排错性，因此，应当选用模块化交换机；而骨干交换机和工作组交换机则由于任务较为单一，故可采用简单明了的固定式交换机。
5、根据工作协议层划分、根据工作协议层划分我们知道网络设备都是对应工作在OSIRM（OSI参考模型）这一开放模型的一定层次上，工作的层次越高，说明其设备的技术性越高，性能也越好，档次也就越高。
交换机也一样，随着交换技术的发展，交换机由原来工作在OSIRM的第二层，发展到现在有可以工作在第四的交换机出现，所以根据工作的协议层交换机可分第二层交换机、第三层交换机和第四层交换机。
第二层交换机第二层交换机第二层交换机是对应于OSIRM的第二协议层来定义的，因为它只能工作在OSIRM开放体系模型的第二层数据链路层。
第二层交换机依赖于链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。
这是最原始的交换技术产品，目前桌面型交换机一般是属于这类型，因为桌面型的交换机一般来说所承担的工作复杂性不是很强，又处于网络的最基层，所以也就只需要提供最基本的数据链接功能即可。
目前第二层交换机应用最为普遍（主要是价格便宜，功能符合中、小企业实际应用需求），一般应用于小型企业或中型以上企业网络的桌面层次。
第三层交换机第三层交换机第三层同样是对应于OSIRM开放体系模型的第三层网络层来定义的，也就是说这类交换机可以工作在网络层，它比第二层交换机更加高档，功能更加强。
第三层交换机因为工作于OSIRM模型的网络层，所以它具有路由功能，它是将IP地址信息提供给网络路径选择，并实现不同网段间数据的线速交换。
当网络规模较大时，可以根据特殊应用需求划分为小面独立的VLAN网段，以减小广播所造成的影响时。
通常这类交换机是采用模块化结构，以适应灵活配置的需要。
在大中型网络中，第三层交换机已经成为基本配置设备第四层交换机第四层交换机第四层交换机是采用第四层交换技术而开发出来的交换机产品，当然它工作于OSIRM模型的第四层，即传输层，直接面对具体应用。
第四层交换机支持的协议是各种各样的，如HTTP，FTP、Telnet、SSL等。
在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP），每组服务器支持某种应用。
在域名服务器（DNS）中存储的每个应用服务器地址是VIP，而不是真实的服务器地址。
当某用户申请应用时，一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCPSYN包）发给服务器交换机。
服务器交换机在组中选取最好的服务器，将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器。
这样，同一区间所有的包由服务器交换机进行映射，在用户和同一服务器间进行传输。
第四层交换技术相对原来的第二层、第三层交换技术具有明显的优点，从操作方面来看，第四层交换是稳固的，因为它将包控制在从源端到宿端的区间中。
另一方面，路由器或第三层交换，只针对单一的包进行处理，不清楚上一个包从哪来、也不知道下一个包的情况。
它们只是检测包报头中的TCP端口数字，根据应用建立优先级队列，路由器根据链路和网络可用的节点决定包的路由；而第四层交换机则是在可用的服务器和性能基础上先确定区间。
6、根据是否支持网管功能划分、根据是否支持网管功能划分如果按交换机是否支持网络管理功能，我们可以将交换机又可大分为“网管型”和“非网管理型”两大类。
网管型交换机网管型交换机网管型交换机的任务就是使所有的网络资源处于良好的状态。
网管型交换机产品提供了基于终端控制口（Console）、基于Web页面以及支持Telnet远程登录网络等多种网络管理方式。
因此网络管理人员可以对该交换机的工作状态、网络运行状况进行本地或远程的实时监控，纵观全局地管理所有交换端口的工作状态和工作模式。
网管型交换机支持SNMP协议，SNMP协议由一整套简单的网络通信规范组成，可以完成所有基本的网络管理任务，对网络资源的需求量少，具备一些安全机制。
SNMP协议的工作机制非常简单，主要通过各种不同类型的消息，即PDU（协议数据单位）实现网络信息的交换。
但是网管型交换机相对下面所介绍的非网管型交换机来说要贵许多。
网管型交换机采用嵌入式远程监视（RMON）标准用于跟踪流量和会话，对决定网络中的瓶颈和阻塞点是很有效的。
软件代理支持4个RMON组（历史、统计数字、警报和事件），从而增强了流量管理、监视和分析。
统计数字是一般网络流量统计；历史是一定时间间隔内网络流量统计；警报可以在预设的网络参数极限值被超过时进行报警；时间代表管理事件。
还有网管型交换机提供基于策略的QoS（Qualityofservice）。
策略是指控制交换机行为的规则，网络管理员利用策略为应用流分配带宽、优先级以及控制网络访问，其重点是满足服务水平协议所需的带宽管理策略及向交换机发布策略的方式。
在交换机的每个端口处用来表示端口状态、半双工全双工和10BaseT100BaseT的多功能发光二极管（LED）以及表示系统、冗余电源（RPS）和带宽利用率的交换级状态LED形成了全面、方便的可视管理系统。
目前大多数部门级以下的交换机多数都是非网管型的，只有企业级及少数部门级的交换机支持网管功能。
非网管型交换机非网管型交换机集线器的发展产生了一种叫非管理型交换机的设备。
它能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能，相对集线器更加智能化。
非管理型交换机能自动探测每台网络设备的网络速度。
另外，它具有一种称为“MAC地址表”的功能，能识别和记忆网络中的设备。
换言之，如果端口2收到一条带有特定识别码的消息，此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口2。
这种智能避免了消息冲突，提高了传输性能，相对集线器是一次巨大的改进。
然而，非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。
三、交换机内存三、交换机内存交换机中可能有多种内存，例如Flash（闪存）、DRAM（动态内存）等。
内存用作存储配置、作为数据缓冲等。
交换机采用了以下几种不同类型的内存，每种内存以不同方式协助交换机工作。
1、只读内存（、只读内存（ROM）只读内存（ROM）在交换机中的功能与计算机中的ROM相似，主要用于系统初始化等功能。
顾名思义，ROM是只读存储器，不能修改其中存放的代码。
如要进行升级，则要替换ROM芯片。
2、闪存（、闪存（Flash）闪存（Flash）是可读可写的存储器，在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。
3、随机存储器、随机存储器（RAM）RAM也是可读可写的存储器，但它存储的内容在系统重启或关机后将被清除。
四、网络标准四、网络标准局域网（LAN）的结构主要有三种类型：
以太网（Ethernet）、令牌环（TokenRing）、令牌总线（TokenBus）以及作为这三种网的骨干网光纤分布数据接口（FDDI）。
它们所遵循的都是IEEE（美国电子电气工程师协会）制定的以802开头的标准,目前共有11个与局域网有关的标准,它们分别是：
IEEE802.1通用网络概念及网桥等IEEE802.2逻辑链路控制等IEEE802.3CSMA/CD访问方法及物理层规定IEEE802.4ARCnet总线结构及访问方法,物理层规定IEEE802.5TokenRing访问方法及物理层规定等IEEE802.6城域网的访问方法及物理层规定IEEE802.7宽带局域网IEEE802.8光纤局域网（FDDI）IEEE802.9ISDN局域网IEEE802.10网络的安全IEEE802.11无线局域网五、交换方式五、交换方式目前交换机在传送源和目的端口的数据包时通常采用直通式交换、存储转发式和碎片隔离方式三种数据包交换方式。
目前的存储转发式是交换机的主流交换方式。
1、直通交换方式（、直通交换方式（Cut-through）采用直通交换方式的以太网交换机可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机。
它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头，获取包的目的地址，启动内部的动态查找表转换成相应的输出端口，在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口，实现交换功能。
由于它只检查数据包
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