HIRSCHMANN赫斯曼交換機RS40系列

“交換機"是一個外來詞，源自英文“Switch"，原意是“開關"，中國技術界在引入這個詞匯時，翻譯為“交換"。在英文中，動詞“交換"和名詞“交換機"是同一個詞（注意這里的“交換"特指電信技術中的信號交換，與物品交換不是同一個概念）。 [3]

1993年，局域網(wǎng)交換設備出現(xiàn)，1994年，國內(nèi)掀起了交換網(wǎng)絡技術的熱潮。其實，交換技術是一個具有簡化、低價、高性能和口密集特點的交換產(chǎn)品，體現(xiàn)了橋接技術的復雜交換技術在OSI參考模型的第二層操作。與橋接器一樣，交換機按每一個包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉發(fā)。而這種轉發(fā)決策一般不考慮包中隱藏的更深的其他信息。與橋接器不同的是交換機轉發(fā)延遲很小，操作接近單個局域網(wǎng)性能，遠遠超過了普通橋接互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡之間的轉發(fā)性能。 [3]

交換技術允許共享型和專用型的局域網(wǎng)段進行帶寬調整，以減輕局域網(wǎng)之間信息流通出現(xiàn)的瓶頸問題。已有以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、FDDI和ATM技術的交換產(chǎn)品。 [3]

類似傳統(tǒng)的橋接器，交換機提供了許多網(wǎng)絡互聯(lián)功能。交換機能經(jīng)濟地將網(wǎng)絡分成小的沖突網(wǎng)域，為每個工作站提供更高的帶寬。協(xié)議的透明性使得交換機在軟件配置簡單的情況下直接安裝在多協(xié)議網(wǎng)絡中；交換機使用現(xiàn)有的電纜、中繼器、集線器和工作站的網(wǎng)卡，不必作高層的硬件升級；交換機對工作站是透明的，這樣管理開銷低廉，簡化了網(wǎng)絡節(jié)點的增加、移動和網(wǎng)絡變化的操作。 [3]

利用專門設計的集成電路可使交換機以線路速率在所有的端口并行轉發(fā)信息，提供了比傳統(tǒng)橋接器高得多的操作性能。專用集成電路技術使得交換器在更多端口的情況下得以實現(xiàn)上述性能，其端口造價低于傳統(tǒng)型橋接器。因為交換機有帶寬很高的內(nèi)部交換矩陣和背部總線，并且這個背部總線上掛接了所有的端口，通過內(nèi)部交換矩陣，就能夠把數(shù)據(jù)包直接而迅速地傳送到目的節(jié)點而非所有節(jié)點， 這樣就不會浪費網(wǎng)絡資源，從而產(chǎn)生非常高的效率。同時在此過程中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩潭确浅８?，更是受到使用者的歡迎和普遍好評。 [2]

HIRSCHMANN赫斯曼交換機RS40系列 和集線器每個端口共享同樣帶寬不同的是，交換機的數(shù)據(jù)帶寬具有獨享性。在這樣的前提下，在同一個時間段內(nèi)，交換機就可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉鄠€節(jié)點之間，并且每個節(jié)點都可 以當做獨立網(wǎng)段而獨自享有固定的部分帶寬，這樣就沒有和其他設備進行競爭實用的必要。 [2]交換機工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機內(nèi)部的CPU會在每個端口成功連接時，通過將MAC地址和端口對應，形成一張MAC表。在今后的通訊中，發(fā)往該MAC地址的數(shù)據(jù)包將僅送往其對應的端口，而不是所有的端口。因此，交換機可用于劃分數(shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡層廣播，即廣播域。

交換機擁有一條很高帶寬的背部總線和內(nèi)部交換矩陣。交換機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，接收端口回應后交換機會“學習"新的MAC地址，并把它添加入內(nèi)部MAC地址表中。使用交換機也可以把網(wǎng)絡“分段"，通過對照IP地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡流量通過交換機。通過交換機的過濾和轉發(fā)，可以有效的減少沖突域。

端口

交換機在同一時刻可進行多個端口對之間的數(shù)據(jù)傳輸。每一端口都可視為獨立的物理網(wǎng)段（注：非IP網(wǎng)段），連接在其上的網(wǎng)絡設備獨自享有全部的帶寬，無須同其他設備競爭使用。當節(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)絡的全部帶寬，都有著自己的虛擬連接。假使這里使用的是10Mbps的以太網(wǎng)交換機，那么該交換機這時的總流通量就等于2×10Mbps=20Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時，一個HUB的總流通量也不會超出10Mbps?？傊?，交換機是一種基于MAC地址識別，能完成封裝轉發(fā)數(shù)據(jù)幀功能的網(wǎng)絡設備。交換機可以“學習"MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標接收者之間建立臨時的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達目的地址。

數(shù)據(jù)傳送的工作原理

交換機的任意節(jié)點收到數(shù)據(jù)傳輸指令后，即對于存儲在內(nèi)存里的地址表進行快速查找，從而對于MAC地址的網(wǎng)卡連接位置進行確認，然后再將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆摴?jié)點上。如果在地址表中找到相應的位置，則進行傳輸；如果沒有，交換機就會將該地址進行記錄，以利于下次尋找和使用。交換機一般只需要將幀發(fā)送到相應的點，而無需如集線器發(fā)送到所有節(jié)點，從而節(jié)省了資源和時間，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省?[2]

數(shù)據(jù)傳送方式

通過交換的方式進行的數(shù)據(jù)傳輸，其實就是交換機的數(shù)據(jù)傳送的方式。之前的集線器，更多是利用共享的方式，來對數(shù)據(jù)進行傳輸，沒有辦法從通訊的速度上進行要求。集線器的共享方式，也就是常說的共享式網(wǎng)絡，以集線器作為連接設備并且只 有一個方向的數(shù)據(jù)流，因而網(wǎng)絡共享的效率非常低。相對而言，交換機能夠對連接到自身的各臺電腦進行相應的識別，通過每臺電腦網(wǎng)卡的物理地址也就是常說的MAC地址，來進行記憶和識別。在這樣的前提之下，就不用再進行廣播尋找，而能夠直接將記憶的MAC地址找到相應的地點并且通過一個臨時性專用的數(shù)據(jù)傳輸通道，來完成兩個節(jié)點之間不受外來干擾的數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ?。由于交換機還具有全雙工傳輸?shù)姆绞剑砸部梢詫τ诙鄬?jié)點間通過同時建立臨時的專用通道，來形成一個立體且交叉的數(shù)據(jù)傳輸通道結構。 [2]