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By Damon Watson | 29 August 2022 | 1 评论

通信网络中的交换机概述

随着网络中站点的增加、地域范围的扩大和业务的增长,促进了网络互联互通的发展。因此,需要特殊的连接设备来实现包括局域网之间的数据传输和网络资源共享在内的网络互联。这样,交换机出现了。 
 


 

第一部分:什么是交换机?

 

一般来说,交换机是电信系统的计算机网络中用于交换信息的设备。交换机专注于物理寻址、网络拓扑、错误检查、帧序列和流量控制。最常见的交换机是以太网交换机。它可以连接到多种设备,例如计算机、无线接入点、打印机和服务器。
Switch

交换机工作原理:

 

1. 交换机根据数据帧中接收到的源MAC地址,建立地址与交换机端口的映射关系,并将其写入MAC地址表。
2. 交换机通过比较数据帧中的目的MAC地址和建立的MAC地址表来决定转发哪个端口。
3. 如果数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中,则转发到所有端口。这个过程称为泛洪。
4. 广播帧和组播帧被转发到所有端口。

 


 

第二部分:交换机类型

 

❗ 首先,按照ISO结构,交换机可以分为二层交换机和三层交换机。

 

● 二层交换机

二层交换机在数据链路层的第二层发挥作用。它能够识别数据帧的MAC地址,根据MAC地址进行传输,并将这些MAC地址和对应的端口记录到内部地址表中。

 

● 三层交换机

三层交换机工作在OSI的网络层,可以认为是具有三层路由特性的二层交换机。但这是一个有机的组合,只是将路由器的固件和软件添加到局域网交换机中。

 

更详细的介绍可以看二层与三层以太网交换机的文章。


 

其次,根据交换机的不同功能,可以分为网管交换机、非网管交换机、PoE交换机和局域网交换机。

 

● 网管交换机

Managed Switch 旨在保证一个运行良好的网络。管理型交换机提供各种网络管理方法。因此,网络运营商能够在本地或远程监控交换机和网络的状态。

 

● 非管理型交换机

与网管交换机不同,无需配置非网管交换机。非管理型交换机通常用于基本网络连接。例如,它应用于您的办公室或会议室。非管理型交换机的数据不

 

● PoE 交换机

PoE交换机与一般交换机的不同之处在于,它不仅可以传输数据,还可以为连接的设备提供交流电源。例如,显示器连接到交换机后,再连接电源即可工作,这需要显示器周围的电源或电缆,占用更多空间。此外,由于踩踏或不正常的操作,可能会发生短路、火灾和触电。

 

● 局域网交换机

局域网交换机是指在交换机局域网中交换数据。

在传统以太网中,任何时候只有一个站点可以在网络中传送数据。其他站点必须等待交付数据。因此,共享以太网的固定带宽由所有站点共享,随机占用。网络中的站点越多,每个站点可用的平均带宽就越窄,网络的响应时间就越慢。

确切地说,交换机解决了这个问题。使用局域网交换机,可以在源节点和目的节点不冲突的情况下并行发送数据,大大提高了传输速率。


 

最后,根据网络结构和交换机的摆放位置,分为核心交换机、汇聚交换机和接入交换机。我们需要注意的是,它是按照交换机所扮演的角色进行分类的。例如,当V-SOL第3层以太网交换机应用在汇聚层时,它就是一个汇聚交换机。如果它在接入层工作,它将是一个接入交换机。
 

 

● 接入层交换机

接入层旨在使终端用户能够接入网络,使得接入交换机成本低、端口密度高。它还负责地址和用户认证等用户管理以及IP地址、MAC地址和访问历史等用户信息的收集。它在生活中很常见,广泛应用于一般办公室、小型机房、多媒体制作中心等。在传输速度方面,现代接入交换机大多提供10M/100M/1000M自适应能力的多端口。

 

● 汇聚层交换机

汇聚层交换机是多台接入交换机的汇聚点,是一种关键的介质。它有助于统一导出AP、传输和路由。与接入层交换机相比,汇聚层交换机需要更高的传输性能,因为它应该能够处理来自接入设备的所有流量,并将它们转发到核心层的上行链路。另外,汇聚交换机是三层交换机。

 

汇聚层交换机是多个接入层交换机的汇聚点。它必须能够处理来自接入层设备的所有流量并提供到核心层的上行链路,因此与接入层交换机(通常是三层交换机)相比,汇聚层交换机需要具有更高的转发性能。

 

● 核心交换机

核心层是网络骨干,保证了整个网络的性能。核心交换机是除路由器、防火墙等之外的核心设备之一。因此,它需要具有更高可靠性、性能和吞吐量的核心交换机。

 


 

第三部分:交换机在组网中的应用


下面我们以V-SOL V35XX系列交换机为例,介绍交换机在组网中的应用。它们都是第 3 层网管以太网交换机。交换机支持ACL、选择性QinQ、1:1和N:1 VLAN交换、以太网OAM、运营商级QoS、工业级10G以太网环等。
Switch in Computer Network

如上图所示,三层光以太网交换机V3528EF位于汇聚层。它放置在服务器机房中,上行到 AC BARS 服务器,下行到接入交换机。有16GE SFP,与其他接入交换机如V3528E和OLT如V1600G1-B的SFP完全连接。RJ45 连接到终端设备。POL和FTTH的应用和我们之前介绍的差不多。您可以参考以下相关文章。

 

开明无源光 LAN (POL) 概述:优势和解决方案

开明FTTH网络:GEPON室外反向PoE ONU的应用

 

笔记:

BARS是接入网和核心网之间的桥梁。它是控制用户数据到核心网络的进入和输出的网关。

 

在SOHO应用中,接入交换机可以采用V-SOL三层网管局域网交换机V3528E交换机有24*GE(RJ45)端口和4*GE/10GE(SFP+)端口。它通过cooper直接连接到PC、打印机和路由器。

 

对于高速公路隧道等公共区域,可以使用V-SOL 三层网管型以太网 PoE 交换机 V3528-P与众不同的是,它支持PoE供电,适合无电场景。它可以连接到AP和IPC。

 

在企业应用方面,三层网管型以太网交换机V3552E是一个不错的选择。它有48个GE(RJ45)端口和4个10GE/GE(SFP+)端口。

 

现在,您对计算机网络中的交换机了解得更多了吗?

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