交換技術(shù)：靜態(tài)交換和動(dòng)態(tài)交換介紹

【簡(jiǎn) 介】以太網(wǎng)交換技術(shù)具有許多類型，各自宣傳其具有不同的優(yōu)點(diǎn)；通過簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)即可增加、移動(dòng)和改變往來落的結(jié)構(gòu)；比網(wǎng)橋和路由器更為有效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分段；為高性能工作站或服務(wù)器提供高寬帶。網(wǎng)絡(luò)管理者渴望采用這些技術(shù)，但是首先他們想了解各種以太網(wǎng)交換技術(shù)。當(dāng)前有兩種以太網(wǎng)交換技術(shù)：靜態(tài)以太網(wǎng)交換和動(dòng)態(tài)以太網(wǎng)交換。
 
 　　靜態(tài)、動(dòng)態(tài)以太網(wǎng)交換技術(shù)　

以太網(wǎng)交換技術(shù)具有許多類型，各自宣傳其具有不同的優(yōu)點(diǎn)；通過簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)即可增加、移動(dòng)和改變往來落的結(jié)構(gòu)；比網(wǎng)橋和路由器更為有效地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分段；為高性能工作站或服務(wù)器提供高寬帶。網(wǎng)絡(luò)管理者渴望采用這些技術(shù)，但是首先他們想了解各種以太網(wǎng)交換技術(shù)。當(dāng)前有兩種以太網(wǎng)交換技術(shù)：靜態(tài)以太網(wǎng)交換和動(dòng)態(tài)以太網(wǎng)交換。

一、靜態(tài)以太網(wǎng)交換

靜態(tài)以太網(wǎng)交換是為網(wǎng)絡(luò)管理者通過軟件來完成網(wǎng)絡(luò)配置的增加、移動(dòng)及改變而設(shè)計(jì)的。靜態(tài)以太網(wǎng)交換工作與傳統(tǒng)的共享式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。所以稱為“靜態(tài)”是由于需要網(wǎng)絡(luò)管理員的人工干預(yù)，既每次網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)和增加，網(wǎng)絡(luò)管理員必須通過網(wǎng)絡(luò)管理軟件進(jìn)行操作。一旦一次靜態(tài)交換操作完成，用戶或工作站將被移到一個(gè)新的共享網(wǎng)段，并且一直呆在那里直到另一次新的操作。

靜態(tài)交換允許網(wǎng)絡(luò)管理員在一個(gè)HUB內(nèi)將用戶容易地從一個(gè)共享局域網(wǎng)總線移到另外一個(gè)共享局域網(wǎng)總線。如圖1所示，集線器的以太網(wǎng)總線1是由工程部8臺(tái)工作站共享的以太網(wǎng)網(wǎng)段。而以太網(wǎng)總線4是由市場(chǎng)部的工作站所共享（這些工作站在圖中未標(biāo)注）的網(wǎng)段，以上兩個(gè)網(wǎng)段都是傳統(tǒng)的共享局域網(wǎng)。當(dāng)工程部某位工程師調(diào)至市場(chǎng)部，希望將其工作站連至市場(chǎng)部局域網(wǎng)段（以太網(wǎng)總線4）時(shí)，該如何操作？

圖1

對(duì)靜態(tài)以太網(wǎng)交換，網(wǎng)絡(luò)管理員只需通過網(wǎng)絡(luò)管理工作站的集線器圖形界面，用鼠標(biāo)將調(diào)離的工程師工作站所對(duì)應(yīng)的端口從總線1拉至總線4即可。這種改變只需幾秒鐘的時(shí)間。而傳統(tǒng)的方法，則需網(wǎng)絡(luò)管理員通過查線、撥號(hào)、重新布線等一系列的工作才能完成。顯然，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需經(jīng)常改變的場(chǎng)合，靜態(tài)交換以太網(wǎng)極為適宜。靜態(tài)交換不能改變帶寬(性能), 用戶唯一可以提高網(wǎng)絡(luò)性能的方法是將工作站從擁擠的網(wǎng)段移到空閑的網(wǎng)段.只有動(dòng)態(tài)以太網(wǎng)交換才可以增加標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的帶寬(性能).
 
　　二、動(dòng)態(tài)以太網(wǎng)交換　　

動(dòng)態(tài)以太網(wǎng)交換最初設(shè)計(jì)思路來源于電話網(wǎng), 即在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)按需存在許多點(diǎn)-點(diǎn)會(huì)話.動(dòng)態(tài)以太網(wǎng)交換可以在不改變標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的同時(shí)( 即工作站和服務(wù)器采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)卡,驅(qū)動(dòng)程序,電纜和應(yīng)用程序),極大地提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬. 其工作過程如下:交換機(jī)檢查來自PC的數(shù)據(jù)包; 交換機(jī)識(shí)別該數(shù)據(jù)包的源地址和目的地址;交換機(jī)動(dòng)態(tài)打開一專用的10Mbps鏈路,將包由源地址端口傳送至目的地址端口.

以圖2為例,動(dòng)態(tài)交換檢查由A工作站發(fā)往B工作站的數(shù)據(jù)包,在A與B 之間動(dòng)態(tài)建立一專用的10Mbps鏈路.顯然,不象傳統(tǒng)的共享以太網(wǎng), 數(shù)據(jù)包不是發(fā)往網(wǎng)絡(luò)上的所有工作站,而是對(duì)每一數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生專用的10Mbps鏈路.而連接到動(dòng)態(tài)交換上的工作站及服務(wù)器仍使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)卡,驅(qū)動(dòng)程序,電纜及應(yīng)用程序.

圖2

在動(dòng)態(tài)交換的內(nèi)部,標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的沖突式網(wǎng)絡(luò)存取機(jī)制(CSMA/CD)不再存在, 與以太網(wǎng)相依存的"沖突"顯著變小或不復(fù)存在, 每一用戶昀可獨(dú)立享受局域網(wǎng)的全部帶寬(以太網(wǎng)10Mbps),所有的數(shù)據(jù)包都通過專用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)10Mbps鏈路進(jìn)行交換,因此以太網(wǎng)交換為諸如客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用,分布式數(shù)據(jù)庫,圖像處理,CAD,甚至多媒體等數(shù)據(jù)密集型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了足夠的帶寬.因?yàn)閿?shù)據(jù)不昌傳送到所有的端口,網(wǎng)絡(luò)也難以被竊聽,所以動(dòng)態(tài)交換環(huán)境比共享式以太網(wǎng)更加安全.

動(dòng)態(tài)交換同時(shí)檢查所有數(shù)據(jù)包,同時(shí)開辟許多的10Mbps 專用鏈路以完成并行的數(shù)據(jù)通信.這樣在任何時(shí)間內(nèi)可以存在許多專用的源-目的以太網(wǎng). 動(dòng)態(tài)交換以太網(wǎng)的這種并行的,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)特性與電話網(wǎng)相似,同時(shí)也與FTM相近.一旦一個(gè)獨(dú)立的端口通信完成,動(dòng)態(tài)交換釋放此鏈路.因此,動(dòng)態(tài)交換的帶寬流量是按需的,這種按需帶寬特性是ATM網(wǎng)的另一特性.但因動(dòng)態(tài)以太網(wǎng)交換是建立在標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)基礎(chǔ)上( 標(biāo)準(zhǔn)接口卡,驅(qū)動(dòng),電纜和應(yīng)用) , 用戶可以保留其在原有以太網(wǎng)上的投資和基礎(chǔ)上, 獲得像ATM一樣的專用帶寬及安全保密性.

三、以太網(wǎng)交換技術(shù)分類

上面已討論了動(dòng)態(tài)交換和靜態(tài)交換在功能和應(yīng)用上的基本差異, 下面將著重討論每種交換技術(shù)的兩種實(shí)現(xiàn)方式:

動(dòng)態(tài)端口交換

動(dòng)態(tài)段交換

靜態(tài)端口交換　

靜態(tài)模塊交換

對(duì)靜態(tài)交換而言,模塊交換和端口交換差別很小,它們可應(yīng)用于相同的場(chǎng)合, 而對(duì)動(dòng)態(tài)交換,段交換與端口交換的應(yīng)用明顯不同.

1.動(dòng)態(tài)端口交換

動(dòng)態(tài)端口交換的功能已在前面講述過,每一端口聯(lián)接到單一的工作站或服務(wù)器. 因?yàn)槊恳欢丝诳杀话葱栀x予一個(gè)獨(dú)立的 10Mbps專用以太網(wǎng)鏈路,這樣可以賦予每一工作站或服務(wù)器更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬.

2.動(dòng)態(tài)段交換　　

動(dòng)態(tài)段交換與動(dòng)態(tài)端口交換的功能相似,通過交換結(jié)構(gòu),按需提供專用的端口間10Mbps專用鏈路.每一動(dòng)態(tài)段交換端口可以連接一個(gè)網(wǎng)段(即傳統(tǒng)的共享以太網(wǎng)),而不只是一個(gè)工作站或服務(wù).動(dòng)態(tài)段交換通過對(duì)大量MAC地址的識(shí)別來完成此功能。用端口連結(jié)整個(gè)網(wǎng)段,可以使動(dòng)態(tài)段交換取代現(xiàn)今分段網(wǎng)絡(luò)中的路由器及網(wǎng)橋.

如果網(wǎng)段A的用戶在網(wǎng)段內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包, 交換識(shí)別數(shù)據(jù)為本網(wǎng)段數(shù)據(jù)包而不允許這些數(shù)據(jù)包進(jìn)入其它網(wǎng)段.但是如果網(wǎng)絡(luò)段A的用戶發(fā)送數(shù)據(jù)包到網(wǎng)絡(luò)段B,則交換機(jī)識(shí)別那些傳送至網(wǎng)段B的數(shù)據(jù)包,分配一專用的10Mbps鏈路，發(fā)送數(shù)據(jù)包到網(wǎng)段B的目的用戶.網(wǎng)絡(luò)分段,即將一個(gè)大的擁擠的網(wǎng)絡(luò)分成一系列的小型網(wǎng)絡(luò),每一網(wǎng)絡(luò)具有小的用戶和小的流量.

以前網(wǎng)絡(luò)分段一般是通過網(wǎng)橋和路由器來實(shí)現(xiàn)的, 而采用動(dòng)態(tài)段交換對(duì)網(wǎng)絡(luò)分段比用網(wǎng)橋和路由器更優(yōu)越,理由如下:

(1)價(jià)低.

(2)易管理,而路由器需要QSI協(xié)議中網(wǎng)絡(luò)層的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)管理.

(3)更快速,因?yàn)榻粨Q只檢測(cè)其數(shù)據(jù)包頭中的源及目的地址, 而網(wǎng)橋及路由器則需檢測(cè)整個(gè)包,這樣交換所產(chǎn)生的時(shí)延比網(wǎng)橋及路由器小得多.

3.靜態(tài)端口交換　　

靜態(tài)端口交換允許網(wǎng)絡(luò)管理員通過軟件將用戶工作站從一條共享以太網(wǎng)總線移到另一條，靈活地對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行增加,減少所需的交換模塊訂貨量.例如,在網(wǎng)絡(luò)上增加8個(gè)用戶,他們工作于4個(gè)不同的部門,在4條不同的以太網(wǎng)總線上。所有這些用戶可以采用一塊單一的端口交換模塊來實(shí)現(xiàn).與此相比,以前則需購4 塊新的模塊并連到不同的總線,但每個(gè)新的模塊的大部分端口是未用的,造成低效及浪費(fèi).

4.靜態(tài)模塊交換　　

靜態(tài)模塊交換也是由軟件來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的增加,移動(dòng)和改變.與靜態(tài)端口交換不同的是,靜態(tài)模塊交換是將整個(gè)模塊(包括模塊上的所有端口) 從一條共享總線移至另一條共享總線.