以太网交换机的工作原理 以太网交换机的关键技术

以太网交换机的工作原理

以太网交换机是数据链路层的机器，以太网使用物理地址(MAC地址)，48位，6字节。其工作原理为：当接受到一个广播帧时，它会向除接受端口之外的所有端口转发。当接受到一个单播帧时，检查其目的地址并对应自己的MAC地址表，如果存在目的地址，则转发，如果不存在则泛洪(广播)，广播后如果没有主机的MAC地址与帧的目的MAC地址相同，则丢弃，若有主机相同，则会将主机的MAC自动添加到其MAC地址表中。

交换机分割冲突域，每个端口独立成一个冲突域。每个端口如果有大量数据发送，则端口会先将收到的等待发送的数据存储到寄存器中，在轮到发送时再发送出去。

以太网交换机的特点

1、以太网交换机的每个端口都直接与主机相连，并且一般都工作在全双工方式。

2、交换机能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据。

3、用户独占传输媒体的带宽，若一个接口到主机的带宽是10Mbit每秒，那么有10个接口的交换机的总容量是100Mbit每秒。这是交换机的最大优点。

以太网交换机的关键技术

1、VLAN技术

借助VLAN技术可以有效避免广播数据的恶意攻击，造成广播数据恶意攻击的主要原因是因为以太网交换机的冲突域和广播域不一致，在这样的情况下，可以利用VLAN技术也就是局域网技术，通过限制广播域范围的方式解决这一问题。局域网技术可以有效分离通信量，让带宽得到更好的利用，并且从逻辑角度出发，将实际的LAN基础设施分割成多个子网。局域网技术在实际应用不仅可以解决广播恶意攻击问题，还有效增强了网络安全性，不仅如此，VLAN技术的使用可以有效降低的移动和变更成本，在物理划分子网的情况下，快速的完成用户变更，所需要的时间较短。但是VLAN技术在实际使用中也存在一定的问题，比如：接口问题，标签引入问题。

2、信息流优先级

在传输数据的过程中，多媒体数据和普通数据的传输方式不同，多媒体数据在传输过程中对网络的性能有着更高的要求，想要提高多媒体数据传输性能，可以通过信息流优先技术实现传播。信息流分配优先级的常用方法有两种，分别为：第一种，借助交换机完成对输入信息流的确认，然后分类信息流并且分配相应的优先级，一般的三层以太网交换机都可以实现这一方式。另一种，利用终端给数据帧分配优先级，并且将数据帧放置在相应的优先级队列中，按照优先级实现转发。第二种方式，可以让源端和目的端之间通路上所有交换机识别优先级标志。目前有两个组织致力于指定信息流优先级标准，分别为IEEE802.IP和IPV4TOS域，前者更适合在交换式以太网环境中，IPV4服务类型域优先级标准主要应用在广域网中。

3、组播技术

以太网交换机在网络应用中，尤其是多媒体应用中，经常会涉及点到多点通信的问题，组播技术是实现点到多点通信的常用方式，传统的点到多点通信方式，不仅浪费带宽、也容易产生延迟和拥塞，甚至会产生一些无用的广播报文，对系统性能带来负面影响。组播技术中发送者只需要发送一次报文，路由器和交换机就会自动把报文复制给每一个真正想要接收报文的终端。通过这种方式有效解决了点到多点的传送问题，需要注意的是网络层组播的实现较为复杂，需要对第三层和第二层的组播功能进行详细的分析，这其中会应用到网络拓扑技术和GMRP技术。GMRP技术是实现组播技术的前提，如果想要在被路由器隔断的几个交换域内实现组播，就需要利用到组播路由协议和IGMP。比如：三层交换机作为核心交换网络，在支持GMRP的同时，也支持组播路由协议和IGMP。

4、流量控制

流量控制是以太网交换机中的关键技术，可以避免缓冲区出现溢出情况，避免数据包丢失。引入流量控制机制，以太网交换机就可以有效限制网络访问机制，对缓冲区设置上限，限制缓冲区的发送速率，将发送源关闭一段时间。比如：在全双工环境中，交换机端口和终端之间会连接一个没有使用的发送和接收通道，这一通道的存在让交换机无法产生一次冲突，去停止终端发送，终端就会一直发送，直到交换机的缓冲区溢出。采用流量控制方式，可以在全双工环境下，产生一个PAUSE帧，将其发送给工作站，就可以让交换机有足够的时间释放缓冲区。

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