交換機(jī)（Switch）意為“開關(guān)”是一種用于電（光）信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨(dú)享的電信號通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。其他常見的還有電話語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。

交換機(jī)是一種用于電信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機(jī)的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨(dú)享的電信號通路。最常見的交換機(jī)是以太網(wǎng)交換機(jī)。其他常見的還有電話語音交換機(jī)、光纖交換機(jī)等。交換是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動完成的方法，把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳?yīng)路由上的技術(shù)的統(tǒng)稱。交換機(jī)根據(jù)工作位置的不同，可以分為廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)。廣域的交換機(jī)就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設(shè)備，它應(yīng)用在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)有多個端口，每個端口都具有橋接功能，可以連接一個局域網(wǎng)或一臺高性能服務(wù)器或工作站。實際上，交換機(jī)有時被稱為多端口網(wǎng)橋。

交換機(jī)工作原理

工作在數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機(jī)的所有的端口都掛接在這條背部總線上，控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表以確定目的MAC（網(wǎng)卡的硬件地址）的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個端口上，通過內(nèi)部交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包傳送到目的端口，目的MAC若不存在，廣播到所有的端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會“學(xué)習(xí)”新的地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。

使用交換機(jī)也可以把網(wǎng)絡(luò)“分段”，通過對照MAC地址表，交換機(jī)只允許必要的網(wǎng)絡(luò)流量通過交換機(jī)。通過交換機(jī)的過濾和轉(zhuǎn)發(fā)，可以有效的減少沖突域，但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。

交換機(jī)在同一時刻可進(jìn)行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨(dú)立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)自享有全部的帶寬，無須同其他設(shè)備競爭使用。當(dāng)節(jié)點A向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)時，節(jié)點B可同時向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)，而且這兩個傳輸都享有網(wǎng)絡(luò)的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。

交換機(jī)選購指南

交換機(jī)在一些比較大型的局域網(wǎng)中已經(jīng)非常普遍，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的空前發(fā)展，交換機(jī)產(chǎn)品也日益豐富，廠商不斷涌現(xiàn)，Cisco、Avaya、3COM、華為、D-Link、神州數(shù)碼等等成百上千家都提供不同層次的交換機(jī)產(chǎn)品，來滿足各層次用戶的需求。面對如此眾多的廠商和產(chǎn)品，是不是讓您覺得眼花繚亂？怎樣才能夠選擇最適合自己的交換機(jī)產(chǎn)品呢？其實小編認(rèn)為，任何東西都是萬變不離其宗，只要你掌握了產(chǎn)品的本質(zhì)特性，再根據(jù)自身的特點，量體裁衣，就不難找到適合自己的東西了。在這里，筆者與各位網(wǎng)友共同學(xué)習(xí)一下交換機(jī)的主要性能指標(biāo)，從技術(shù)角度對交換機(jī)有個基本的認(rèn)識，以便在今后選購和使用交換機(jī)時做到心中有數(shù)。

一般來說，與交換機(jī)性能和設(shè)備選型密切相關(guān)的因素主要有背板帶寬、包轉(zhuǎn)發(fā)率、交換方式、端口類型、端口速率、端口密度、冗余模塊、堆疊能力、VLAN數(shù)量、MAC地址數(shù)量、三層交換能力等,下面以幾款產(chǎn)品為例逐一介紹：

a.背板帶寬

背板帶寬是我們在選購交換機(jī)時應(yīng)該十分注意的一個性能指標(biāo)，它標(biāo)志著一個交換機(jī)總的吞吐能力。背板帶寬約高，你的交換機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力就越強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)瓶頸就越低。在以背板總線為交換通道的交換機(jī)上，任何端口接收的數(shù)據(jù)，首先被放到總線上，再由總線傳遞給目標(biāo)端口，這種情況下背板帶寬就是總線的帶寬。現(xiàn)在的許多交換機(jī)，尤其是模塊化的交換機(jī)都為交換矩陣設(shè)計，這種設(shè)計的交換能力更強(qiáng)，在這樣的交換機(jī)上，背板帶寬實際上指的是交換矩陣的總吞吐量。背板帶寬以Gbit/s為單位，從幾Gbit/s到幾百Gbit/s不等，一般來說固定端口交換機(jī)背板帶寬較低，而模塊化交換機(jī)背板帶寬較高，如Cisco桌面級交換機(jī)CISCO WS-C2950G-48-EI的背板帶寬為4.4Gbit/s，而企業(yè)級交換機(jī)CISCO WS-C6513的交換矩陣吞吐能力是256Gbit/s，相差兩個數(shù)量級。當(dāng)然背板帶寬越高的價格也就越貴，像上面提高的CISCO WS-C6513目前市場售價大概在11萬到12萬左右。

b.包轉(zhuǎn)發(fā)率

在我們選購交換機(jī)時經(jīng)常會注意到背板帶寬和端口速率，但包轉(zhuǎn)發(fā)率這項指標(biāo)也是不可忽視的。包轉(zhuǎn)發(fā)率以數(shù)據(jù)包為單位體現(xiàn)了交換機(jī)的交換能力，單位是Mpps（百萬包/秒）。包轉(zhuǎn)發(fā)率的數(shù)值從幾Mpps到幾百M(fèi)pps不等。如Cisco 2950系列交換機(jī)包轉(zhuǎn)發(fā)率一般為6.6Mpps。華為 S5516的包轉(zhuǎn)發(fā)率為24Mpps。

c.交換方式

目前交換機(jī)通常采用直通式交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式、碎片隔離式三種。其中直通式交換延時小，速度快，但不提供錯誤檢測，容易丟包；存儲轉(zhuǎn)發(fā)與之相反，它是接收數(shù)據(jù)包后先緩存起來，做CRC校驗，過濾錯誤的數(shù)據(jù)包后再發(fā)送到目的端口，這種交換方式穩(wěn)定準(zhǔn)確，但是延時大，華為的S3026交換機(jī)即屬于存儲轉(zhuǎn)發(fā)式，該技術(shù)是目前交換機(jī)使用最為普遍的方式。還有一種技術(shù)，就是碎片隔離式技術(shù)，它算是以上兩種技術(shù)的折中吧，原理是在轉(zhuǎn)發(fā)之前先檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64Byte，如小于該值，則丟棄（說明是假包），如大于該值，則轉(zhuǎn)發(fā)。該種技術(shù)一般應(yīng)用于低端交換機(jī)當(dāng)中。

d.端口類型

端口類型是指交換機(jī)上的端口是以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI還是ATM等類型，一般來說固定端口交換機(jī)只有單一類型的端口，而模塊化交換機(jī)則可以有不同介質(zhì)類型的模塊可供選擇，從而實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)的互連。如華為的S3050交換機(jī)提供的是10/100Base-TX,1000Base-FX端口，而華為 S5516交換機(jī)有1000/100/10Base-T，1000Base-LX，1000Base-SX等幾種接口可供選擇。在我們小型辦公室中使用的交換機(jī)一般是以RJ45以太網(wǎng)端口居多。

e.端口速率

除了背板帶寬、包轉(zhuǎn)發(fā)等，端口速率也是衡量交換機(jī)的一項重要指標(biāo)，像神州數(shù)碼 DCS-1016交換機(jī)提供10M/100M速率，而其模塊化交換機(jī)DCRS-7515能夠提供10M/100M/1000M等不同速率。目前低端交換機(jī)一般都能夠提供10M、100M速率，高端交換機(jī)能夠提供1000M甚至更高。

f. 端口密度

端口密度是指一臺交換機(jī)所支持的最大端口數(shù)量。這也是我們在選購交換機(jī)最能直接看出來的，目前市面上的SOHO、中小企業(yè)固定交換機(jī)一般提供幾個到幾十個不等，而企業(yè)模塊化化交換機(jī)提供的端口會更多。如果您是SOHO用戶一般選擇端口較少的固定交換機(jī)即可，但如果是中等規(guī)模企業(yè)使用，為了以后升級，就得考慮選擇模塊化交換機(jī)了。

g.三層交換能力

早期的交換機(jī)不提供三層交換，對于三層交換能力的指標(biāo)首先是指交換機(jī)有無三層交換能力，是否可以通過軟件升級具有此能力；其次是指三層的包轉(zhuǎn)發(fā)率的高低，能否實現(xiàn)線速的三層交換（線速三層交換是指具有和二層交換相同的交換速率）。有些交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)版軟件是不支持三層交換，但增強(qiáng)版軟件則支持三層交換，例如思科的Cisco 3550系列交換機(jī)就是如此。

h.堆疊能力

交換機(jī)之間的連接有兩種方式，即級連和堆疊，級連是指通過網(wǎng)線將兩臺交換機(jī)連接起來，而堆疊則指通過堆疊端口（或模塊）和堆疊線纜將兩臺交換機(jī)連接起來。不同類型的交換機(jī)可以級連，而只有同類的交換機(jī)才能堆疊到一起，這一點要特別注意，不同廠商的產(chǎn)品，可堆疊的設(shè)備數(shù)量有一定差別，一般最多為9臺，比如3 Com SuperStack系列交換機(jī)堆疊數(shù)量是4臺，而Cisco 3550系列交換機(jī)堆疊數(shù)量能夠到9臺。

i.VLAN支持

VLAN指的是虛擬局域網(wǎng)，主要是為了防止局域網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生廣播效應(yīng)，同時加強(qiáng)網(wǎng)段之間的安全性。不同廠商的設(shè)備對VLAN的支持能力不同，支持VLAN的數(shù)量也不同，早期的交換機(jī)支持VLAN能力比較低，現(xiàn)在的交換機(jī)大部分都支持基于端口的VLAN、基于IP和MAC的VLAN、基于組播的VLAN，且支持?jǐn)?shù)量一般都不少。比如聯(lián)想imax iSpirit3524G-L3就能夠支持256個VLAN。

j.MAC地址數(shù)量

像路由器有路由表一樣，每個交換機(jī)都有一個MAC地址表，所謂MAC地址數(shù)量是指交換機(jī)的MAC地址表中可以最多存儲的MAC地址數(shù)量，存儲的MAC地址數(shù)量越多，那么數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速度和效率也就就越高。像CISCO的交換機(jī)CISCO WS-C6509(1300AC)的MAC地址為16000，NETGEAR GS524T的MAC地址為8K。在我們選購交換機(jī)時要注意這個參數(shù)，不過現(xiàn)在的交換機(jī)一般都會在幾千到幾萬個以上，差不多都會滿足要求。

以上簡單列舉了交換機(jī)的一些主要性能指標(biāo)，目前市場上交換機(jī)產(chǎn)品琳瑯滿目，不同廠商對針對不同用戶提出自己產(chǎn)品的特色，增強(qiáng)賣點，但只要您擦亮眼睛，清楚產(chǎn)品的本質(zhì)特性，找到最佳的性能價格比，我相信就不難選擇適合自己的產(chǎn)品了。還有其他一些像CPU主頻類型、延時、MTBF（平均無故障時間）、模塊冗余、緩存類型和大小等參數(shù)，也都是交換機(jī)的基本性能指標(biāo)，一般在廠商的手冊或彩頁上都應(yīng)該說明。