局域網(wǎng)交換技術(shù)

1、局域網(wǎng)交換技術(shù)1.1共享技術(shù)所謂共享技術(shù)即在一個邏輯網(wǎng)絡(luò)上的每一個工作站都處于一個相同的網(wǎng)段上。以太網(wǎng)采用CSMACD機(jī)制，這種沖突檢測方法保證了只能有一個站點(diǎn)在總線上傳輸。如果有兩個站點(diǎn)試圖同時訪問總線并傳輸數(shù)據(jù)，這就意味著“沖突”發(fā)生了，兩站點(diǎn)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(jī)制就如同許多汽車搶過一座窄橋，當(dāng)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(dāng)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(wǎng)絡(luò)也是一樣，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的用戶量較少時，網(wǎng)絡(luò)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(dāng)網(wǎng)絡(luò)上的交通流量增大時，沖突也增多，同進(jìn)網(wǎng)絡(luò)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(shù)局域網(wǎng)交換技術(shù)是作為對共享式局域網(wǎng)提供有效的網(wǎng)段劃分的解決方案而出現(xiàn)的，它可以使每個用戶盡可能地分享到最大帶寬。交換技術(shù)是在OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第二層，

3、即數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作的，因此交換機(jī)對數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)是建立在MAC（MediaAccessControl）地址物理地址基礎(chǔ)之上的，對于IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來說，它是透明的，即交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，不知道也無須知道信源機(jī)和信宿機(jī)的IP地址，只需知其物理地址即MAC地址。交換機(jī)在操作過程當(dāng)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(dāng)簡單，它說明了某個MAC地址是在哪個端口上被發(fā)現(xiàn)的，所以當(dāng)交換機(jī)收到一個TCP／IP封包時，它便會看一下該數(shù)據(jù)包

4、的目的MAC地址，核對一下自己的地址表以確認(rèn)應(yīng)該從哪個端口把數(shù)據(jù)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(jìn)行ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)，因此速度相當(dāng)快，一般只需幾十微秒，交換機(jī)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(jī)收到一個不認(rèn)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(jī)會把IP封包“擴(kuò)散“出去，即把它從每一個端口中送出去，就如交

5、換機(jī)在處理一個收到的廣播封包時一樣。二層交換機(jī)的弱點(diǎn)正是它處理廣播封包的手法不太有效，比方說，當(dāng)一個交換機(jī)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(diǎn)的帶寬便會受到負(fù)面的影響，就算同樣的TCPIP節(jié)點(diǎn)，如果他們的子網(wǎng)跟發(fā)送那個廣播封包的工作站的子網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)廣播，整個網(wǎng)絡(luò)的效率因此會大打

6、折扣。從90年代開始，出現(xiàn)了MAC地址與端口的映射表。當(dāng)交換機(jī)接受的數(shù)據(jù)幀的目的地址在該映射表中被查到，交換機(jī)便將該數(shù)據(jù)幀送往對應(yīng)的端口。如果它查不到，便將該數(shù)據(jù)幀廣播到該端口所屬虛擬局域網(wǎng)（VLAN）的所有端口，如果有回應(yīng)數(shù)據(jù)包，交換機(jī)便將在映射表中增加新的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)交換機(jī)初次加入網(wǎng)絡(luò)中時，由于映射表是空的，所以，所有的數(shù)據(jù)幀將發(fā)往虛擬局域網(wǎng)內(nèi)的全部端口直到交換機(jī)“學(xué)習(xí)”到各個MAC地址為止。這樣看來，交換機(jī)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(wǎng)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(wǎng)（VLAN）角度來看，由于只有子網(wǎng)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)競爭帶寬，所以性能得到提高。主機(jī)1訪問主機(jī)2同時，主機(jī)3可以訪問主機(jī)4。當(dāng)各個部門具有自己獨(dú)立的服務(wù)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?yàn)榉?wù)器趨向于集中管理，另外，這一模式也不

8、適合Inter的應(yīng)用。不同虛擬局域網(wǎng)（VLAN）之間的通訊需要通過路由器來完成，另外為了實(shí)現(xiàn)不同的網(wǎng)段之間通訊也需要路由器進(jìn)行互連。路由器處理能力是有限的，相對于局域網(wǎng)的交換速度來說路由器的數(shù)據(jù)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(wǎng)絡(luò)的瓶頸。虛擬局域網(wǎng)（VLAN）之間的訪問速度是加快整個網(wǎng)絡(luò)速度的關(guān)鍵，某些情況下（特別是Intra），劃定虛擬局域網(wǎng)本身是一件困難的事情。第三層交換機(jī)的目的正在于此，它可以完成Intra

9、中虛擬局域網(wǎng)（VLAN）之間的數(shù)據(jù)包以高速率進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。1.2.2VLAN技術(shù)在傳統(tǒng)的局域網(wǎng)中，各站點(diǎn)共享傳輸信道所造成的信道沖突和廣播風(fēng)暴是影響網(wǎng)絡(luò)性能的重要因素。通常一個IP子網(wǎng)或者IPX子網(wǎng)屬于一個廣播域，因此網(wǎng)絡(luò)中的廣播域是根據(jù)物理網(wǎng)絡(luò)來劃分的。這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無論從效率和安全性角度來考慮都有所欠缺。同時，由于網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)被束縛在所處的物理網(wǎng)絡(luò)中，而不能夠根據(jù)需要將其劃分至相應(yīng)的邏輯子網(wǎng)，因此網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)缺乏靈活性。為解決這一問題，從

10、而引發(fā)了虛擬局域網(wǎng)（VLAN）的概念，所謂VLAN是指網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)不拘泥于所處的物理位置，而可以根據(jù)需要靈活地加入不同的邏輯子網(wǎng)中的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。VLAN技術(shù)的基礎(chǔ)基于交換式以太網(wǎng)的VLAN在交換式以太網(wǎng)中，利用VLAN技術(shù)，可以將由交換機(jī)連接成的物理網(wǎng)絡(luò)劃分成多個邏輯子網(wǎng)。也就是說，一個VLAN中的站點(diǎn)所發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)包將僅轉(zhuǎn)發(fā)至屬于同一VLAN的站點(diǎn)。而在傳統(tǒng)局域網(wǎng)中，由于物理網(wǎng)絡(luò)和邏輯子網(wǎng)的對應(yīng)關(guān)系，因此任何一個站點(diǎn)所發(fā)送的廣播數(shù)