局域網交換技術

1、局域網交換技術1.1共享技術所謂共享技術即在一個邏輯網絡上的每一個工作站都處于一個相同的網段上。以太網采用CSMACD機制，這種沖突檢測方法保證了只能有一個站點在總線上傳輸。如果有兩個站點試圖同時訪問總線并傳輸數據，這就意味著“沖突”發(fā)生了，兩站點都將被告知出錯。然后它們都被拒發(fā)，并等待一段時間以備重發(fā)。這種機制就如同許多汽車搶過一座窄橋，當兩輛車同時試圖上橋時，就發(fā)生了“沖突”，兩輛車都必須退出，然后再重新開始搶行。當汽車較多時，這種

2、無序的爭搶會極大地降低效率，造成交通擁堵。網絡也是一樣，當網絡上的用戶量較少時，網絡上的交通流量較輕，沖突也就較少發(fā)生，在這種情況下沖突檢測法效果較好。當網絡上的交通流量增大時，沖突也增多，同進網絡的吞吐量也將顯著下降。在交通流量很大時，工作站可能會被一而再再而三地拒發(fā)。1.2交換技術局域網交換技術是作為對共享式局域網提供有效的網段劃分的解決方案而出現的，它可以使每個用戶盡可能地分享到最大帶寬。交換技術是在OSI七層網絡模型中的第二層，

3、即數據鏈路層進行操作的，因此交換機對數據包的轉發(fā)是建立在MAC（MediaAccessControl）地址物理地址基礎之上的，對于IP網絡協議來說，它是透明的，即交換機在轉發(fā)數據包時，不知道也無須知道信源機和信宿機的IP地址，只需知其物理地址即MAC地址。交換機在操作過程當中會不斷的收集資料去建立它本身的一個地址表，這個表相當簡單，它說明了某個MAC地址是在哪個端口上被發(fā)現的，所以當交換機收到一個TCP／IP封包時，它便會看一下該數據包

4、的目的MAC地址，核對一下自己的地址表以確認應該從哪個端口把數據包發(fā)出去。由于這個過程比較簡單，加上這功能由一嶄新硬件進行ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)，因此速度相當快，一般只需幾十微秒，交換機便可決定一個IP封包該往那里送。值得一提的是：萬一交換機收到一個不認識的封包，就是說如果目的地MAC地址不能在地址表中找到時，交換機會把IP封包“擴散“出去，即把它從每一個端口中送出去，就如交

5、換機在處理一個收到的廣播封包時一樣。二層交換機的弱點正是它處理廣播封包的手法不太有效，比方說，當一個交換機收到一個從TCPIP工作站上發(fā)出來的廣播封包時，他便會把該封包傳到所有其他端口去，哪怕有些端口上連的是IPX或DEC工作站。這樣一來，非TCPIP節(jié)點的帶寬便會受到負面的影響，就算同樣的TCPIP節(jié)點，如果他們的子網跟發(fā)送那個廣播封包的工作站的子網相同，那么他們也會無原無故地收到一些與他們毫不相干的網絡廣播，整個網絡的效率因此會大打

6、折扣。從90年代開始，出現了MAC地址與端口的映射表。當交換機接受的數據幀的目的地址在該映射表中被查到，交換機便將該數據幀送往對應的端口。如果它查不到，便將該數據幀廣播到該端口所屬虛擬局域網（VLAN）的所有端口，如果有回應數據包，交換機便將在映射表中增加新的對應關系。當交換機初次加入網絡中時，由于映射表是空的，所以，所有的數據幀將發(fā)往虛擬局域網內的全部端口直到交換機“學習”到各個MAC地址為止。這樣看來，交換機剛剛啟動時與傳統(tǒng)的共享式

7、集線器作用相似的，直到映射表建立起來后，才能真正發(fā)揮它的性能。這種方式改變了共享式以太網搶行的方式，如同在不同的行駛方向上鋪架了立交橋，去往不同方向的車可以同時通行，因此大大提高了流量。從虛擬局域網（VLAN）角度來看，由于只有子網內部的節(jié)點競爭帶寬，所以性能得到提高。主機1訪問主機2同時，主機3可以訪問主機4。當各個部門具有自己獨立的服務器時，這一優(yōu)勢更加明顯。但是這種環(huán)境正發(fā)生巨大的變化，因為服務器趨向于集中管理，另外，這一模式也不

8、適合Inter的應用。不同虛擬局域網（VLAN）之間的通訊需要通過路由器來完成，另外為了實現不同的網段之間通訊也需要路由器進行互連。路由器處理能力是有限的，相對于局域網的交換速度來說路由器的數據路由速度也是較緩慢的。路由器的低效率和長時延使之成為整個網絡的瓶頸。虛擬局域網（VLAN）之間的訪問速度是加快整個網絡速度的關鍵，某些情況下（特別是Intra），劃定虛擬局域網本身是一件困難的事情。第三層交換機的目的正在于此，它可以完成Intra

9、中虛擬局域網（VLAN）之間的數據包以高速率進行轉發(fā)。1.2.2VLAN技術在傳統(tǒng)的局域網中，各站點共享傳輸信道所造成的信道沖突和廣播風暴是影響網絡性能的重要因素。通常一個IP子網或者IPX子網屬于一個廣播域，因此網絡中的廣播域是根據物理網絡來劃分的。這樣的網絡結構無論從效率和安全性角度來考慮都有所欠缺。同時，由于網絡中的站點被束縛在所處的物理網絡中，而不能夠根據需要將其劃分至相應的邏輯子網，因此網絡的結構缺乏靈活性。為解決這一問題，從

10、而引發(fā)了虛擬局域網（VLAN）的概念，所謂VLAN是指網絡中的站點不拘泥于所處的物理位置，而可以根據需要靈活地加入不同的邏輯子網中的一種網絡技術。VLAN技術的基礎基于交換式以太網的VLAN在交換式以太網中，利用VLAN技術，可以將由交換機連接成的物理網絡劃分成多個邏輯子網。也就是說，一個VLAN中的站點所發(fā)送的廣播數據包將僅轉發(fā)至屬于同一VLAN的站點。而在傳統(tǒng)局域網中，由于物理網絡和邏輯子網的對應關系，因此任何一個站點所發(fā)送的廣播數