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北京市桌面运维交换机内部结构_交换机的基本组成

发表时间: 2020-04-11 16:51:51

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北京市桌面运维交换机内部结构_交换机的基本组成

交换机内部结构

  目前交换机的内部结构主要有以下几种:

  1.共享内存式结构

  该结构依赖于中心局域网交换机引擎所提供的全端口的高性能连接,并由核心引擎完成检查每个输入包来决定连接路由。这种方式需要很大的内存带宽和很高的管理费用,尤其是随着局域网交换机端口的增加,需要内存容量更大,速度也更快,中央内存的价格就变得很高,从而使得局域网交换机内存成为性能实现的主要瓶颈。

  2.交叉总线式结构

  交叉总线式结构可在端口间建立直接的点对点连接,这种结构对于简单的单点式(Unicast)信息传输来讲性能很好,但并不适合点对多点的广播式传输。由于实际网络应用环境中,广播和多播传输方式很常见,所以这种标准的交叉总线方式会带来一些传输问题。例如,当端口A向端口D传输数据时,端口B和端口C就只能等待。而当端口A向所有端口广播消息时,就可能会引起目标端口的排队等候。这样将会消耗掉系统大量带宽,从而影响局域网交换机传输性能。而且要连接N个端口,就需要N×(N+1)条交叉总线,因而实现成本也会随着端口数量的增加而急剧上升。

  3.混合交叉总线式结构

  鉴于标准交叉总线存在的缺陷,一种混合交叉总线实现方式被提了出来。该方式的设计思路是将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵,中间通过一条高性能总线连接。该结构的优点是减少了交叉总线数,降低了成本,还减少了总线争用。但连接交叉矩阵的总线成为新的性能瓶颈。

  4.环形总线式结构

  这种结构方式在一个环内最多可支持四个交换引擎,并且允许不同速度的交换矩阵互连,以及环与环间通过交换引擎连接。由于采用环形结构,所以很容易聚集带宽。当端口数增加的时候,带宽就相应增加了。与前述几种结构不同的是,该结构方式有独立的一条控制总线,用于搜集总线状态、处理路由、流量控制和清理数据总线。另外,在环形总线上可以加兼职网管,公司网络维护,北京市桌面运维,it技术服务,无线网络公司,机房运维方案,it 服务外包,弱电施工,it技术服务,北京弱电集成入管理模块,提供完整的SNMP管理特性。同时还可以根据需要选用第三层交换功能。这种结构的最大优点就是扩展能力强,实现成本低,而且有效地避免了系统扩展时造成的总线瓶颈。

 

  交换机的基本组成

  1、交换机的外部构造:

  前面板上的多个RJ45接口是以太网口,用来连接计算机或其他交换机。

  后面板或前面板上的串口是交换机的配置口,用串口线缆将其与计算机的串口连接起来,可实现对交换机的配置操作。也有的交换机的配置口位于前面板上。

  面板上有若干指示灯,其亮、灭或闪烁可以反映交换机的工作状态是否正常。

  此外还有电源插口、电源开关等。

  可上机架(柜)式交换机的标准长度为48.26cm(19in)。

  2、交换机的内部构造:

  交换机的内部组成为:

  CPU (中央处理器):交换机使用特殊用途集成电路芯片ASIC,以实现高速的数据传输。

  RAM/DRAM:主存储器,存储运行配置。

  NVRAM(非易失性RAM):存储备份配置文件等。

  FlashROM(快闪存储器):存储系统软件映像文件等。是可擦可编程的ROM。

  ROM:存储开机诊断程序、引导程序和操作系统软件。

  接口电路:交换机各端口的内部电路。

 

  交换机的工作原理

  交换机工作于OSI参考模型的第二层,即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时,通过将MAC地址和端口对应,形成一张MAC表。在今后的通讯中,发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口,而不是所有的端口。因此,交换机可用于划分数据链路层广播,即冲突域;但它不能划分网络层广播,即广播域。

  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地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在,广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址,并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”,通过对照IP地址表,交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发,可以有效的减少冲突域。

  端口

  交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的物理网段(注:非IP网段),连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽,都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机,那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB时,一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之,交换机是一种基于MAC地址识别,能完成封装转发数据帧功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。

  数据传送的工作原理

  交换机的任意节点收到数据传输指令后,即对于存储在内存里的地址表进行快速查找,从而对于MAC地址的网卡连接位置进行确认,然后再将数据传输到该节点上。如果在地址表中找到相应的位置,则进行传输;如果没有,交换机就会将该地址进行记录,以利于下次寻找和使用。交换机一般只需要将帧发送到相应的点,而无需如集线器发送到所有节点,从而节省了资源和时间,提高了数据传输的速率。

  数据传送方式

  通过交换的方式进行的数据传输,其实就是交换机的数据传送的方式。之前的集线器,更多是利用共享的方式,来对数据进行传输,没有办法从通讯的速度上进行要求。集线器的共享方式,也就是常说的共享式网络,以集线器作为连接设备并且只 有一个方向的数据流,因而网络共享的效率非常低。相对而言,交换机能够对连接到自身的各台电脑进行相应的识别,通过每台电脑网卡的物理地址也就是常说的MAC地址,来进行记忆和识别。在这样的前提之下,就不用再进行广播寻找,而能够直接将记忆的MAC地址找到相应的地点并且通过一个临时性专用的数据传输通道,来完成两个节点之间不受外来干扰的数据传输的通信。由于交换机还具有全双工传输的方式,所以也可以对于多对节点间通过同时建立临时的专用通道,来形成一个立体且交叉的数据传输通道结构。

以上文章由北京艾锑无限科技发展有限公司整理

 


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