以太網交換技術探討

楊釗+賀瓊

摘 要 對交換式以太網的常用技術進行重點闡述，同時還比較了傳統的以太網。作為以太網中的關鍵設備，交換機采用了專門的三層交換、虛擬局域網以及專門ASIC結構等技術促進了其功能的加強，此外還展望了以太網交換技術的前景。

關鍵詞 以太網；虛擬局域網；交換技術

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）04-0171-01

作為目前應用最廣泛的局域網技術，以太網具有開放性好以及成本低的特點。以太網在控制網絡中已經成為了控制層以及企業層應用最為廣泛的主要網絡技術，它可以將各層之間的無縫連接提供出來，而且其已經逐步的發展成為新型的交換式以太網。可以將快速的點對點連接提供給源端與目的端之間，從而有效的促進實時快速的通信在站點獨占帶寬完成的實現。

1 傳統的共享式以太網

CSMA/CD網絡協議是傳統以太網的基礎，100 Mb/s的網絡工作速度可以被CSMA/CD支持。然而在使大群的站點訪問某一公共傳輸介質時，傳統的介質訪問方法是有效的。當通過對CSMA/C問協議的站點的利用，看到正在從網上另一站點進行發送的時候，其就會予以發送上的放棄。站點可以在網絡空閑的時候予以立即發送。

傳統以太網具有較大的局限性，具體表現在以下幾個方面。

1）隨著用戶數目的不斷增加，出現了越來越大的爭用網絡的可能性，所以用戶減少了平均寬帶。

2）隨著不斷提升的服務器以及工作站性能，需要將更快以及更高的貸款和通信支持提供給網絡，然而因為飽和的帶寬，導致其性能收到了極大地削弱。

2 交換式以太網

2.1 以太網交換機的結構

多端口的智能網橋就是所謂的交換機。與網絡接口一樣，都會有一個發送側以及接收側存在于它的每個端口，縱橫開關上會連接到端口的每一側邏輯，橫條會與每個端口的接收側連接，而縱條會與發送側連接。可以在一個端口的發送側與一個端口的接收側將一條路徑建好。可以采用這種方式對任何兩個端口進行連接。

2.2 交換機的交換策略

一般情況下，交換機當中存在3種基本技術：存儲轉發交換；準捷徑交換；捷徑交換。

兩上事件之間的時間間隔就是所謂的交換機轉發反應時間。因為數據包幾乎可以在捷徑交換過程當中馬上轉發，所以極大地降低了交換的延遲等待時間，捷徑交換的主要優勢正在于此。

簡單的改進基本捷徑交換就是所謂的準捷徑交換，這種交換方式大部分情況下可以將殘幀的轉發避免掉。

相對于前兩種交換方式而言，存儲轉發交換具有較大的差別。相對于常規的交換機運行方式，存儲轉發交換機與之具有相同的運行方式。在存儲轉發交換機永遠不會轉發殘幀和錯幀，而且容易像捷徑交換一樣發生擁塞的現象幾乎沒有，這是由于它的幀總是被保存的。

2.3 交換式以太網的優勢

由于交換式以太網對傳統共享式以太網的不足予以了克服，所以其網絡性能大大的提高了，主要包括以下幾個方面的內容。

1）由于交換技術的采用，促進了其網絡性能的大大提升。

2）利用交換式以太網，當出現增大的網絡規模時，不會出現減少用戶實際可用帶寬的現象。所以其網絡的可延伸性大大增強。

3）有利于對廣播風暴的預防。無法對“廣播風暴”予以組織是網橋的最大的弱點。如果信息傳遞方式采用的是廣播方式，在加上智能連接在網間互聯的確實，就會因為大量的信息從而導致“廣播風暴”的形成。

4）網絡系統隨著網絡業務的不斷發展變得越來越龐大，而且越來越復雜，所以必須要采取有效的網絡管理手段，從而對網絡資源進行合理的調整，并對整個網絡的運行進行控制，對整個網絡的狀態進行監視。這就能夠從邏輯上分配相關資源以及工作站，從而不用對網絡的物理連接方式進行考慮。網絡管理員可以通過相應的網絡管理工作站上的軟件來分配工作站、服務器以及其他的各種資源。同時，還要對相應的訪問以及安全權限進行設定，這樣就可以充分的保證網絡管理具有較強的靈活性。

3 第三層交換技術

路由器在保持對網絡控制能力的基礎上，還可以對性能進行交換的技術就是所謂的第三層交換。

局域網中的路由器被第三層交換技術的交換機所取代，它以對子網間過多的信息流量予以自動控制。在這種情況下交換機就相當于一個代理服務器，交換機在引導的過程中處于一種學習以及監聽的狀態。在響應了廣播的請求之后，交換機就會將一個ARP緩沖區建立在每個子網絡中，在對目標節點進行響應的時候，交換機是通過對ARP/SAP尋址表信息的利用來實現的。將二層交換技術以及三層路由功能有效的集合在一起是基于三層交換的交換網絡的一個特點，所以可以實現靈活控制流量、連接以及網絡結構，在這種情況下，網絡的性能就被極大地提升了。與此同時，伴隨著千兆位交換機的誕生，網絡交換機的低延時以及高速率的性能得到了進一步的提升。從這里我們可以看出，交換網絡由于三層交換技術的誕生，從而具有了更為廣闊的發展天地，而交換網絡的發展方向也就變成了基于三層交換的交換網絡。

4 結束語

建立共享式網絡基礎之上是傳統以太網的一個特點。一些難以解決的網絡瓶頸問題隨著網絡的不斷復雜化而出現，以太網由于交換技術的出現從而有了新的發展空間，有效的將以太網“共享”的技術基礎改變了，從而促進了網絡通信交換能力的大幅度提升。

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作者簡介

楊釗，男，陜西西安人，助教，在職研究生，湖北工業職業技術學院電子工程系，研究方向：通信施工與優化。

賀瓊，女，湖北鄖縣人，講師，在職研究生，研究方向：通信光纜。endprint