详解:什么是网络交换机?

网络交换机是一种扩展网络的设备,可以在子网中提供更多的连接端口。其可以连接网络内的设备,并向或者从这些设备转发数据包。

网络交换机类型

从广义上来看,网络交换机分为广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要用于电信领域,提供基本的通信平台。局域网网络交换机应用于局域网,用于连接PC、网络打印机等终端设备。

根据网络结构形态,网络交换机分为接入交换机、汇聚交换机和核心交换机三种。其中,核心层交换机全部采用机箱式模块化设计,已经基本上都设计了与之相配备的1000Base-T模块。接入层支持1000Base-T的以太网交换机基本上是固定端口式交换机,以10/100M端口为主,并且以固定端口或扩展槽方式提供1000Base-T的上联端口。汇聚层1000Base-T交换机同时存在机箱式和固定端口式两种设计,可以提供多个1000Base-T端口,一般也可以提供1000Base-X等其他形式的端口。接入层交换机和汇聚层交换机可为中小企业提供完整的局域网解决方案。


按传输速度可分为快速以太网交换机、千兆以太网交换机、10Gb以太网交换机、25Gb以太网交换机、40Gb以太网交换机、100Gb以太网交换机。

根据OSI模型,网络交换机分为六种:二层交换机、三层交换机、四层交换机、五层交换机、六层交换机、七层交换机。基于MAC地址工作的二层交换机是应用较为广泛,用于接入层和汇聚层。三层交换机基于IP地址和协议工作,普遍应用于核心层,也少量用于汇聚层。四层及以上层交换机更多用于互联网数据中心。

根据交换机管理特性,可分为管理型交换机和非管理型交换机。管理型交换机和非管理型交换机区别在于是否支持SNMP(简单网络管理协议)、RMON(远程网络监控)等协议,管理型交换机支持网络监控、流量分析,但价格非常高。对于中大型网络,在汇聚层应选择管理型交换机,在接入层视应用需求而定。核心层交换机则全都是管理型交换机。

管理型交换机通常具有可远程访问的控制台(命令行或 Web 界面),因此管理员可以在不同物理位置进行更改或调整。相反,非管理型交换机是“即插即用”的。它们允许以太网设备使用自动协商来自动相互通信,以确定数据传输速度以及是使用半双工还是全双工模式等参数。简而言之,管理型交换机可以根据系统要求调整交换机配置并监控交换机的状态,而非管理型交换机附带固定配置,不允许对此配置进行任何更改。

根据交换机是否支持堆叠,分为可堆叠交换机和不可堆叠交换机。堆叠设计的目的是增加端口密度。使用独立交换机时,每个交换机都作为单独的实体进行管理、故障排除和配置。相比之下,可堆叠交换机提供了一种简化和提高网络可用性的方法。可堆叠交换机是一种功能齐全的网络交换机,可以独立工作,但也可以配置为与一个或多个其他网络交换机一起工作。

交换机的特点
交换机的主要功能包括物理寻址、网络拓扑、错误检查、帧序列和流量控制。目前,交换机还具备一些新特性,比如支持VLAN(虚拟局域网)、支持链路聚合,有的甚至还具备防火墙功能。

学习功能
以太网交换机了解每个端口连接设备的MAC地址,将地址分配给相应的端口,并存储在交换机缓存的MAC地址表中。

环路消除
当交换机包含冗余环路时,以太网交换机通过生成树协议防止环路,同时允许存在备用路径。

转发/过滤
当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时,它被转发到与目的节点相邻的端口而不是所有端口(如果数据帧是广播帧/组播帧则转发至所有端口)。

交换机除了能够连接同类型的网络外,还可以起到不同类型网络(如以太网和快速以太网)之间的互联作用。现在很多交换机都可以提供支持快速以太网或者FDDI等的高速连接端口,用来连接网络中的其他交换机或者为占用大量带宽的关键服务器提供额外带宽。

一般来说,每个交换机端口都用来连接到一个独立的网段,但有时为了提供更快的访问速度,可能会将一些重要的网络计算机直接连接到交换机端口。通过这种方式,网络的关键服务器和主要用户可以获得更快的访问速度,并支持更大的信息流。

*本文系SDNLAB编译自FS 社区


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SDNLAB君 发表于22-08-09
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