網(wǎng)路交換機技術(shù)簡介

　　雖然目前網(wǎng)路交換機設(shè)備有分第二層和第叁層的網(wǎng)路交換機，但一般而言，當談到網(wǎng)路交換機時，主要還是以運作于第二層的網(wǎng)路交換機為主。

　　網(wǎng)路交換機是運作于OSI(Open System Interconnection)網(wǎng)路七層架構(gòu)的第二層協(xié)定之中，而一般所使用的Hub則是運作于第一層協(xié)定，第一層即Physical Layer，而第二層則是Data Link Layer，由于篇幅有限，這裡就不針對OSI網(wǎng)路七層架構(gòu)多做介紹。

　　基本上，橋接器(Bridge)和網(wǎng)路交換機設(shè)備比Hub更「聰明」，因為這兩種設(shè)備可以學習來源端和目的端的MAC位址，以便架構(gòu)出MAC位址表，并使用這個MAC位址表在第二層中轉(zhuǎn)發(fā)資料。若想要正確地設(shè)定Cisco Catalyst Switch設(shè)備，必須先熟悉網(wǎng)路交換機與橋接器設(shè)備的功能。以下就一一介紹網(wǎng)路交換機的功能。

　　交換機的主要功能

　　基本上，用于乙太網(wǎng)路中的網(wǎng)路交換機設(shè)備能夠增加網(wǎng)路的可用頻寬，同時也能根據(jù)發(fā)送過來的Frame，分析其中的來源端與目的端的MAC位址，製作出MAC位址表，并藉由這樣的MAC位址表正確地轉(zhuǎn)發(fā)封包。

　　網(wǎng)路交換機雖然都是運作在網(wǎng)路七層架構(gòu)中的第二層，但由于網(wǎng)路交換機擁有較為高速的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及擁有比較多的埠介面，所以與傳統(tǒng)的橋接器比較起來，網(wǎng)路交換機設(shè)備能夠提供更多的網(wǎng)路流量。

　　而關(guān)于MAC位址學習的部分，網(wǎng)路交換機設(shè)備會從它們的埠上監(jiān)聽所傳進來的Frame，檢測這些資料的來源端MAC位址，并且把MAC位址與埠號的對應(yīng)關(guān)係記錄下來，儲存在本地端的MAC資料庫內(nèi)，而這份MAC資料庫通常稱之為MAC Address Table或是Content-addressable Memory (CAM) Table。

　　一旦網(wǎng)路交換機設(shè)備再次收到Frame時，會先到MAC資料庫內(nèi)查看從哪個埠出去可到達這個目的地MAC位址所指定的機器，如果目的端的MAC位址能夠在MAC資料庫中被找到，則這個Frame就只會從學習到的埠號轉(zhuǎn)發(fā)。若在MAC資料庫中找不到這樣的對應(yīng)關(guān)係，則這個Frame會從所有其他的埠轉(zhuǎn)發(fā)出去(來源埠除外)。這裡所指的Frame，有人用中文稱它為「幀」，但建議還是使用塬有英文來指稱會比較好。

　　Frame的傳送模式

　　網(wǎng)路交換機設(shè)備在傳送Frame時，有以下叁種可用的運作模式：

　　1. Store and Forward

　　2. Cut Through

　　3. Fragment-Free

　　接下來，分別介紹這叁種可用的運作模式。

　　Store and Forward模式

　　在Store and Forward模式下，網(wǎng)路交換機設(shè)備會先把Frame完整地接收下來，然后才進行轉(zhuǎn)發(fā)的動作。因為在這個模式下，整個Frame都會被讀取，因此來源端和目的端的MAC位址都會被讀取。另外，CRC(Cyclic Redundancy Check)的錯誤檢查動作也會被執(zhí)行，也會採用相關(guān)的篩選動作，之后才進行轉(zhuǎn)發(fā)。如果CRC的檢查失敗，這個Frame就會被遺棄。這種轉(zhuǎn)送模式雖然能夠確保Frame中資料的正確性，但也比較費時，其所需要的延遲時間與Frame的資料長度有關(guān)。

　　Cut-Though模式

　　在Cut-Through這個轉(zhuǎn)送模式中，就不會像Store and Forward那樣麻煩，一旦接收到Header之后，看到目的端的MAC位址，就會馬上執(zhí)行Frame的轉(zhuǎn)送動作。因此，Cut-Though模式比Store and Forward模式快上許多，而且Cut-Though模式所需要的時間并不會因為Frame的長度變長就變多，因為網(wǎng)路交換機設(shè)備只想取得目的端的MAC位址，而目的端的MAC位址都一定會存放在Frame資料內(nèi)較前面的Header處。

　　不過，雖然有些網(wǎng)路交換機設(shè)備在這種模式下只想讀取MAC位址，還是存在著某些網(wǎng)路交換機設(shè)備，它們會讀取CRC值并記錄下錯誤數(shù)目，但是一旦有錯誤發(fā)生，在這種模式下是不會將這個Frame遺棄，而是可以針對設(shè)定值自動或是手動切換成Store and Forward模式。這種可以允許切換的Cut-Though又稱為Adaptive Cut-Though模式，這種模式結(jié)合Cut-Though模式與Store and Forward模式的優(yōu)點。

　　Fragment-Free模式

　　在Fragment-Free模式中，網(wǎng)路交換機設(shè)備只會讀取Frame的前64個bytes(這也是乙太網(wǎng)路中Frame較小的資料大小)，而較主要塬因是，在乙太網(wǎng)路中碰撞幾乎都是發(fā)生在前64個bytes之中，因此一旦發(fā)生碰撞，就會產(chǎn)生小于64個bytes的Frame資料。所以網(wǎng)路交換機設(shè)備經(jīng)由讀取前64個bytes資料，就可以初步篩選經(jīng)由碰撞所產(chǎn)生的Frame資料。

　　這種模式的速度比Cut-Though更快，而且一旦發(fā)現(xiàn)有錯誤的Frame，是會把這樣的Frame丟棄，這是與Cut-Though模式不同的地方。這個模式也稱為Modified Cut-Though模式。

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