VC交換機(jī)概述

交換機(jī)（Switch）意為“開關(guān)”是一種用于電（光）信號(hào)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(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供獨(dú)享的電信號(hào)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（switching）是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設(shè)備自動(dòng)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)（switch）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(gè)端口，每個(gè)端口都具有橋接功能，可以連接一個(gè)局域網(wǎng)或一臺(tái)高性能服務(wù)器或工作站。實(shí)際上，交換機(jī)有時(shí)被稱為多端口網(wǎng)橋。

二層交換機(jī)工作于OSI參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層。交換機(jī)內(nèi)部的CPU會(huì)在每個(gè)端口成功連接時(shí)，通過將MAC地址和端口對(duì)應(yīng)，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(duì)應(yīng)的端口，而不是所有的端口。因此交換機(jī)可用于劃分?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層廣播，即沖突域；但它不能劃分網(wǎng)絡(luò)層廣播，即廣播域。交換技術(shù)是在OSI 七層網(wǎng)絡(luò)模型中的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作的，因此交換機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)是創(chuàng)建在MAC (Media Access Control) 地址--物理地址基礎(chǔ)之上的，對(duì)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(shí)，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(huì)不斷的收集資料去創(chuàng)建它本身的一個(gè)地址表，這個(gè)表相當(dāng)簡單，它說明了某個(gè)MAC 地址是在哪個(gè)端口上被發(fā)現(xiàn)的，所以當(dāng)交換機(jī)收到一個(gè)TCP/IP 數(shù)據(jù)包時(shí)，它便會(huì)看一下該數(shù)據(jù)包的目的MAC 地址，核對(duì)一下自己的地址表以確認(rèn)應(yīng)該從哪個(gè)端口把數(shù)據(jù)包發(fā)出去。由于這個(gè)過程比較簡單，加上這功能由一嶄新硬件進(jìn)行——ASIC (Application Specific Integrated Circuit) ，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(gè)IP 數(shù)據(jù)包該往那里送。值得一提的是：萬一交換機(jī)收到一個(gè)不認(rèn)識(shí)的數(shù)據(jù)包，就是說如果目的地MAC 地址不能在地址表中找到時(shí)，交換機(jī)會(huì)把IP 數(shù)據(jù)包"擴(kuò)散"出去，即把它從每一個(gè)端口中提交去，就如交換機(jī)在處理一個(gè)收到的廣播數(shù)據(jù)包時(shí)一樣。二層交換機(jī)的弱點(diǎn)正是它處理廣播數(shù)據(jù)包的手法不太有效，比方說，當(dāng)一個(gè)交換機(jī)收到一個(gè)從TCP/IP 工作站上發(fā)出來的廣播數(shù)據(jù)包時(shí)，他便會(huì)把該數(shù)據(jù)包傳到所有其他端口去，哪怕有些端口上連的是IPX 或DECnet 工作站。這樣一來，非TCP/IP 節(jié)點(diǎn)的帶寬便會(huì)受到負(fù)面的影響，就算同樣的TCP/IP 節(jié)點(diǎn)，如果他們的子網(wǎng)跟發(fā)送那個(gè)廣播數(shù)據(jù)包的工作站的子網(wǎng)相同，那么他們也會(huì)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的效率因此會(huì)大打折扣。從90 年代開始，出現(xiàn)了局域網(wǎng)交換設(shè)備。從網(wǎng)絡(luò)交換產(chǎn)品的形態(tài)來看，交換產(chǎn)品大致有三種：端口交換、幀交換和信元交換。

端口交換技術(shù)最早出現(xiàn)于插槽式集線器中。這類集線器的背板通常劃分有多個(gè)以太網(wǎng)段（每個(gè)網(wǎng)段為一個(gè)廣播域）、各網(wǎng)段通過網(wǎng)橋或路由器相連。以太網(wǎng)模塊插入后通常被分配到某個(gè)背板網(wǎng)段上，端口交換適用于將以太模塊的端口在背板的多個(gè)網(wǎng)段之間進(jìn)行分配。這樣網(wǎng)管人員可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況，將用戶在不同網(wǎng)段之間進(jìn)行分配。這種交換技術(shù)是基于OSI第一層（物理層）上完成的，它并沒有改變共享傳輸介質(zhì)的特點(diǎn)，因此并不是真正意義上的交換。

幀交換是當(dāng)前應(yīng)用的最廣的局域網(wǎng)交換技術(shù)，它通過對(duì)傳統(tǒng)傳輸介質(zhì)進(jìn)行分段，提供并行傳送的機(jī)制，減少了網(wǎng)絡(luò)的碰撞沖突域，從而獲得較高的帶寬。不同廠商產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)幀交換的技術(shù)均有差異，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)幀的處理方式一般有：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式和直通式兩種。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式 (Store-and-Forward) ：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包以這種技術(shù)進(jìn)入一個(gè)交換機(jī)時(shí)，交換機(jī)將讀取足夠的信息，以便不僅能決定哪個(gè)端口將被用來發(fā)送該數(shù)據(jù)包，而且還能決定是否發(fā)送該數(shù)據(jù)包。這樣就能有效地排除了那些有缺陷的網(wǎng)絡(luò)段。雖然這種方式不及使用直通式產(chǎn)品的交換速度，但是它們卻能排除由破壞的數(shù)據(jù)包所引起的經(jīng)常性的有害后果。直通式 (Cut-Through) ：當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包使用這種技術(shù)進(jìn)入一個(gè)交換機(jī)時(shí)，它的地址將被讀取。然后不管該數(shù)據(jù)包是否為錯(cuò)誤的格式，它都將被發(fā)送。由于數(shù)據(jù)包只有開頭幾個(gè)字節(jié)被讀取，所以這種方法提供了較多的交換次數(shù)。然而所有的數(shù)據(jù)包即使是那些可能已被破壞的都將被發(fā)送。直到接收站才能測出這些被破壞的包，并要求發(fā)送方重發(fā)。但是如果網(wǎng)絡(luò)接口卡失效，或電纜存在缺陷；或有一個(gè)能引起數(shù)據(jù)包遭破壞的外部信號(hào)源，則出錯(cuò)將十分頻繁。隨著技術(shù)的發(fā)展，直通式交換將逐步被淘汰。在“直通式”交換方式中，交換機(jī)只讀出網(wǎng)絡(luò)幀的前幾個(gè)字節(jié)，便將網(wǎng)絡(luò)幀傳到相應(yīng)的端口上，雖然交換速度很快，但缺乏對(duì)網(wǎng)絡(luò)幀的高級(jí)控制，無智能性和安全性可言，同時(shí)也無法支持具有不同速率端口的交換；而“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”交換方式則通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)幀的讀取進(jìn)行驗(yàn)錯(cuò)和控制。

信元交換的基本思想是采用固定長度的信元進(jìn)行交換，這樣就可以用硬件實(shí)現(xiàn)交換，從而大大提高交換速度，尤其適合語音、視頻等多媒體信號(hào)的有效傳輸。當(dāng)前，信元交換的實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)是ATM （異步傳輸模式），但是ATM 設(shè)備的造價(jià)較為昂貴，在局域網(wǎng)中的應(yīng)用已經(jīng)逐步被以太網(wǎng)的幀交換技術(shù)所取代。

交換機(jī)或交換器可以指：

• 電話交換機(jī)，用于連接電話并提供基于電話的各種業(yè)務(wù)。交換機(jī)由語音承載部分、控制部分、管理部分和計(jì)費(fèi)部分組成

• 用戶交換機(jī)，專為特定的企業(yè)或機(jī)關(guān)等服務(wù)的電話交換機(jī)

• 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，用于連接計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，目前最常用的是以太網(wǎng)交換機(jī)

• 換熱器，用于使熱量從熱流體傳遞到冷流體的裝置

• PCIe交換機(jī)，PCIe SAN 高速的存儲(chǔ)共享網(wǎng)絡(luò)（SAN）