第二層交換機

近年來，人們越來越多地用一種新的稱為第二層交換機的設(shè)備來取代集線器，特別是在高速局域網(wǎng)環(huán)境下。第二層交換機有時也被稱為交換集線器。

集線器采用星形布局將站點與集線器相連。在這種布局中，來自任何站點的傳輸都會由集線器接收，然后在集線器的所有外出線路上重傳。因此為了避免沖突，一次只允許一個站點發(fā)送。集線器與簡單的總線布局相比有幾個優(yōu)點。它利用了標(biāo)準(zhǔn)建筑物中布好的電纜作為實際的線路。另外，可以對集線器進(jìn)行設(shè)置，使它能夠識別因故障而造成網(wǎng)絡(luò)堵塞的站點，并將站點剔出網(wǎng)絡(luò)。

我們可以通過使用第二層交換機取得更高的性能。在這種情況下，中央集線器起交換機的作用，就像分組交換機或電路交換機。在第二層交換機中，來自某個站點的入口幀被交換到適當(dāng)?shù)某隹诰€路上，然后交付到預(yù)期的目的點。與此同時，其他未使用的線路可用于交換其他通信量。第二層交換機有以下一些引人注目的優(yōu)勢：

1. 從總線形局域網(wǎng)或集線器局域網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q局域網(wǎng)，連接設(shè)備在軟件或硬件上不需要做任何修改。如果原來是以太局域網(wǎng)，那么各連接設(shè)備繼續(xù)使用以太網(wǎng)媒體接入控制協(xié)議來接入局域網(wǎng)。從連接設(shè)備的角度來看，接入邏輯沒有任何改變。

2. 每個連接設(shè)備都有相當(dāng)于原來整個局域網(wǎng)的容量的專用容量，只要第二層交換機有足夠的容量為所有連接設(shè)備服務(wù)。

3. 第二層交換機擴容簡單。只要相應(yīng)地增加第二層交換機的容量，就能將更多的設(shè)備連接到第二層交換機上。

目前市場上有兩種類型的第二層交換機：

A. 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換機：這種第二層交換機從輸入線路上接收幀，先緩存一下，然后再通過路由選擇將其發(fā)到適當(dāng)?shù)妮敵鼍€路上。

B. 直通式交換機：這種第二層交換機利用了這樣一個事實，目的地址總是出現(xiàn)在MAC幀的最前面。一旦第二層交換機識別出目的地址，它就將收到的幀轉(zhuǎn)發(fā)到適當(dāng)?shù)妮敵鼍€路上。

直通式交換機能夠取得最大可能的吞吐量，但有些冒險，它可能會傳播損壞的幀，因為交換機重傳之前無法做CRC檢查。存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換機會在發(fā)送方和接收方之間引起一些延遲，但它增進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)的整體一致性。

第二層交換機提供的性能越來越好，可以滿足個人計算機、工作站以及服務(wù)器產(chǎn)生的大通信量。但是，隨著一幢樓或樓群中的設(shè)備數(shù)量不斷增加，第二層交換機也顯露出不足之處。尤其是出現(xiàn)了兩個問題：廣播超負(fù)荷和缺少多鏈路。為此，有些運營商推出了第三層交換機，它在硬件上實現(xiàn)了路由器的分組轉(zhuǎn)發(fā)邏輯。

市場上有多種不同的第三層交換機體制，不過從本質(zhì)上看，可以把它們分為兩大類：分組式交換機和基于流的交換機。分組式交換機與傳統(tǒng)路由器的操作方式相同。由于轉(zhuǎn)發(fā)邏輯由硬件實現(xiàn)，與基于軟件的路由器相比，分組式交換機在性能上呈數(shù)量級地增長?；诹鞯慕粨Q機試圖通過識別具有相同源點和終點的IP分組流來提高性能。具體做法是通過觀察當(dāng)前通信量或是在分組首部中使用特殊的流標(biāo)簽（在IPv6中允許，但在IPv4中不可以）。一旦流被識別后，就可以建立一條經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)預(yù)先定義的路由，以此加快轉(zhuǎn)發(fā)處理速度。同樣，它與完全基于軟件的路由器相比，大大提高了性能。