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以太網(wǎng)交換原理
本文力求闡明以太網(wǎng)交換原理，并對相關(guān)知識作以介紹。
1以太網(wǎng)交換機(jī)相關(guān)概念
1.1傳統(tǒng)的電話交換技術(shù)
交換概念始于電話交換。傳統(tǒng)電話網(wǎng)由傳輸電路與電話交換機(jī)組成，處于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的交換機(jī)完成對傳輸鏈路的選路與連接。一次長途通話往往要經(jīng)過發(fā)端局、轉(zhuǎn)接局（匯接局）和收端局才能完成。在通話前，電話交換機(jī)根據(jù)信令將分段的傳輸鏈路連接起來，從而形成一條從主叫到被叫的通話電路，通話結(jié)束后根據(jù)信令拆除這條通路，這種交換方式稱為電路交換方式。電路交換的優(yōu)點(diǎn)是延時小，實(shí)時性好；缺點(diǎn)是通話期間主、被叫間的物理電路被該次呼叫所獨(dú)占，電路利用率低。
1.2傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)
數(shù)據(jù)通信對實(shí)時性要求不高，故數(shù)據(jù)通信存在多種交換方式，最早的數(shù)據(jù)通信是利用已有的電話網(wǎng)加調(diào)制解調(diào)器完成，這種數(shù)據(jù)交換方式仍是電路交換方式�，F(xiàn)在常見的數(shù)據(jù)交換方式有數(shù)據(jù)報方式和分組方式。
數(shù)據(jù)報（報文）交換采用存儲／轉(zhuǎn)發(fā)方式。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備先將途經(jīng)的數(shù)據(jù)報完全接收并儲存，然后根據(jù)數(shù)據(jù)報所附的目的地址，選擇一條合適的傳輸鏈路將該數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。報文交換不像電路交換，無需預(yù)先為通信雙方建立一條專用的電路，因此就不存在建立和拆除電路的過程。由于數(shù)據(jù)報的傳送采用接力方式，任何時刻數(shù)據(jù)報只占用節(jié)點(diǎn)間的一條鏈路，因而提高了傳輸效率，但這也造成了報文交換的延時非常大，故主要用在電報交換中。
分組交換和數(shù)據(jù)報交換一樣。也采用存儲／轉(zhuǎn)發(fā)方式，但不像數(shù)據(jù)報交換是以整個數(shù)據(jù)報為單位進(jìn)行傳輸，而是將用戶要發(fā)送的數(shù)據(jù)報分割為定長的一個個數(shù)據(jù)分組（包），并附上目的地址（或標(biāo)記），按順序送分組交換網(wǎng)發(fā)送，分組交換可以采用兩種不同方式來處理這些分組。
（1）報文傳輸分組交換
報文傳輸分組交換與報文交換相似，只是將每一分組都當(dāng)成一個小報文來獨(dú)立處理，故報文傳輸分組交換中每個分組均帶有目的地址。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備對每個分組都要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌坟?fù)荷情況進(jìn)行路由選擇，因鏈路負(fù)荷是動態(tài)的，故一個數(shù)據(jù)報所包含的各分組，可能通過不同途徑到達(dá)目的地，分組到達(dá)終端的順序也有可能被打亂，這時要求目的節(jié)點(diǎn)或終端負(fù)責(zé)將分組重新排序、組裝為報文。
（2）虛（邏輯）電路傳輸分組交換
虛電路傳輸分組交換要求在發(fā)送某一群分組前，建立一條雙方終端間的虛電路。一旦虛電路建立后，屬同一數(shù)據(jù)報的所有分組均沿這條虛電路傳輸，通信結(jié)束后拆除該虛電路。通過撥號建立的虛電路稱為交換型虛電路（SVC）；固定連接的虛電路則稱為永久型虛電路（PVC）。
虛電路傳輸分組交換類似電路交換，虛電路傳輸分組交換通過節(jié)點(diǎn)交換機(jī)將一段段虛鏈路連接起來形成一條收發(fā)終端間的虛電路。虛電路的“虛”字意味著只有傳送分組時才占有物理電路，不傳時則讓給別的用戶使用。這樣在一條物理電路上用統(tǒng)計復(fù)用方式可同時建立若干條虛電路，提高了線路的利用率。
電路交換與虛電路交換十分相似，都需要在通信前建立一條端到端的物理電路或虛電路，結(jié)束通信后拆除這條電路，這種交換方式稱為面向連接的交換方式。面向連接的交換方式往往需要在相關(guān)連的一群分組頭上附加一個標(biāo)記，節(jié)點(diǎn)設(shè)備根據(jù)該標(biāo)記進(jìn)行交換接續(xù)。
在報文交換與報文傳輸分組交換中，交換途經(jīng)的每個節(jié)點(diǎn)需要根據(jù)數(shù)據(jù)報或分組的目的地址重新尋找最佳路由，通信雙方在端對端之間并不存在物理或邏輯上的連接。因此也常將報文交換和報文傳輸分組交換稱為面向非連接的交換方式。為了與面向連接的節(jié)點(diǎn)交換設(shè)備相區(qū)別，一般將面向無連接的節(jié)點(diǎn)設(shè)備稱為路由器。
1.3基于OSI參考模型的分層交換機(jī)
根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI-RM）。OSI的下四層（物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層）為通信層。通信層可根據(jù)層間通信協(xié)議進(jìn)行計算機(jī)子網(wǎng)間的連接。從交換就是選路與連接的概念引出了1～4層交換的新概念。
（1）一層、二層交換機(jī)
OSI參考模型的第一層為物理層。該層建立在通信物理媒體上，故能夠提供物理連接的交換機(jī)應(yīng)為一層交換機(jī)，傳統(tǒng)的電路交換屬一層交換范疇。
OSI參考模型的第二層為鏈路層。第二層的鏈路是建立在第一層物理電路基礎(chǔ)上的邏輯鏈路，故按照鏈路層通信協(xié)議提供邏輯（虛）電路連接的交換機(jī)為二層交換機(jī)。建立在物理（MAC）地址基礎(chǔ)上面向連接的分組交換屬第二層交換范疇。二層交換機(jī)包括X.25、幀中繼、以太網(wǎng)、ATM等節(jié)點(diǎn)交換機(jī)。
局域網(wǎng)交換機(jī)是一種第二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它可理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的第二層如MAC地址

[ 本帖最后由 dontie 于 2006-11-17 16:00 編輯 ]