交换机原理与性能参数介绍

日期：2011.6.3交换机基础介绍交换机原理交换机的性能参数12研华交换机的特点3报告内容3交换机工作原理MAC地址表：存储MAC地址到端口的映射关系的数据库交换机的工作原理mac地址表的形成过程数据帧的转发/过滤4交换机工作原理—地址学习E0:E1:E2:E3:MAC地址表E0E1E2E3主机A：00-D0-F8-00-11-11主机B：00-D0-F8-00-22-22主机C：00-D0-F8-00-33-33主机D：00-D0-F8-00-44-44初始的MAC地址表为空交换机工作原理—地址学习E0:00-D0-F8-00-11-11E1:E2:E3:MAC地址表E0E1E2E3主机A：00-D0-F8-00-11-11主机B：00-D0-F8-00-22-22主机C：00-D0-F8-00-33-33主机D：00-D0-F8-00-44-44主机A发给主机D的数据帧将被泛洪，同时MAC地址表中增加主机A和端口E0的映射关系交换机工作原理—地址学习MAC地址表E0:00-D0-F8-00-11-11E1:E2:E3:00-D0-F8-00-44-44E0E1E2E3主机A：00-D0-F8-00-11-11主机B：00-D0-F8-00-22-22主机C：00-D0-F8-00-33-33主机D：00-D0-F8-00-44-44主机D回复后，它的MAC地址和端口E3的映射关系也将被写入MAC地址表交换机工作原理—地址学习MAC地址表E0:00-D0-F8-00-11-11E1:00-D0-F8-00-22-22E2:00-D0-F8-00-33-33E3:00-D0-F8-00-44-44E0E1E2E3主机A：00-D0-F8-00-11-11主机B：00-D0-F8-00-22-22主机C：00-D0-F8-00-33-33主机D：00-D0-F8-00-44-44随着这个过程不断重复，最终建立起完整的MAC地址表交换机工作原理—转发/过滤E0:00-D0-F8-00-11-11E1:00-D0-F8-00-22-22E2:00-D0-F8-00-33-33E3:00-D0-F8-00-44-44MAC地址表E0E1E2E3主机A：00-D0-F8-00-11-11主机B：00-D0-F8-00-22-22主机C：00-D0-F8-00-33-33主机D：00-D0-F8-00-44-44单播帧依据MAC地址表进行转发/过滤交换机工作原理—转发/过滤E0:00-D0-F8-00-11-11E0:00-D0-F8-00-55-55E1:00-D0-F8-00-22-22E2:00-D0-F8-00-33-33E3:00-D0-F8-00-44-44MAC地址表E0E1E2E3主机E：00-D0-F8-00-55-55主机B：00-D0-F8-00-22-22主机C：00-D0-F8-00-33-33主机D：00-D0-F8-00-44-44主机A：00-D0-F8-00-11-11如果一个端口上连接多台主机，依然能够进行过滤交换机工作原理—转发方式直通式：交换机收到一个数据包后，只检查数据包头部，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口．这样就完成了交换。因为它只检查数据包的头部（通常只检查14个字节）。交换机工作原理—转发方式直通式的缺点主要有三个方面：①不具有错误检测和处理能力②由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入／输出端口直接接通，而且容易丢包。③当以太网交换机的端口增加时，交换矩阵变得越来越复杂，实现起来就越困难。综上所述，直通式交换机比较适合用于小型网络。交换机工作原理—转发方式存储转发式：接收完整的帧，交换机的控制器先缓存数据包，然后进行CRC校验，滤掉不正确的帧，确认包正确后，取出目的地址，通过内部的地址表确定相应的输出端口，然后把数据包转发到输出端口。交换机工作原理—转发方式存储转发式的优点：①可以对进入交换机的数据包进行错误检测，②支持不同速率的输入／输出端口间的转换，保持高速端口和低速端口间协同工作。综上所述，存储转发适合于大型网络，有多种传输速率的环境。交换机工作原理—转发方式无碎片直通式：介于直通式和存储转发式之间的一种解决方案，它检查数据包的长度是否够64Bytes（512bit）如果小于64Bytes，说明该包是碎片（即在信息发送过程中由于冲突而产生的残缺不全的帧），则丢弃该包，如果大于64Bytes，则发送该包。该方式的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。64B交换机原理交换机的性能参数12研华交换机的特点3报告内容交换机性能参数1、背板带宽：是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量。背板带宽标志了交换机总的数据交换能力，单位为Gbps，也叫交换带宽，一般的交换机的背板带宽从几Gbps到上百Gbps不等。一台交换机的背板带宽越高，所能处理数据的能力就越强，但同时设计成本也会越高。背板带宽资源的利用率与交换机的内部结构息息相关。交换机性能参数2、包转发率：包转发率标志了交换机转发数据包能力的大小。单位一般为pps（包每秒），一般交换机的包转发率在几十Kpps到几百Mpps不等。包转发率以数据包为单位体现了交换机的交换能力。交换机性能参数3、端口数：交换机设备的端口数量是交换机最直观的衡量因素。通常此参数是针对固定端口交换机而言，常见的标准的固定端口交换机端口数有8、12、16、24、48等几种。而非标准的端口数主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。交换机性能参数4、交换机时延（Latency）：是指从交换机接收到数据包到开始向目的端口复制数据包之间的时间间隔。有许多因素会影响延时大小，比如转发技术等等。采用直通转发技术的交换机有固定的延时。因为直通式交换机不管数据包的整体大小，而只根据目的地址来决定转发方向。所以它的延时取决于交换机解读数据包前6个字节中目的地址的解读速率。采用存储转发技术的交换机由于必须要接收完整的数据包才开始转发，所以它的延时与数据包大小有关。数据包大，则延时大；数据包小，则延时小。交换机性能参数5、MAC地址表：MAC地址表存放于交换机的缓存中，并记住这些地址，这样一来当需要向目的地址发送数据时，交换机就可在MAC地址表中查找这个MAC地址的节点位置，然后直接向这个位置的节点发送。（自学习）MAC地址数量：指交换机的MAC地址表中可以最多存储的MAC地址数量，存储的MAC地址数量越多，那么数据转发的速度和效率也就越高。Buffer（缓存）容量的大小就决定了相应交换机所能记忆的MAC地址数。通常交换机只要能够记忆1024个MAC地址基本上就可以了。缓存大小：交换机性能参数6、管理功能：应用于大中型网络中的交换机应当都拥有管理功能，并且能够被第三方管理软件所管理。可网管交换机借助如VLAN、扩展树、QoS、端口聚合等，用于实现广播域的划分、冗余链路的智能选择、服务质量控制，以及将若干端口绑定在一起从而成倍地增加网络带宽，从而适应大中型网络对网络安全、网络应用、网络控制和网络管理的需要。交换机原理交换机的性能参数12研华交换机的特点3报告内容交换机产品举例电源&继电器千兆电光组合Combo端口坚实的金属外壳导轨/壁挂安装RS232ConsoleLED10/100MbpsRJ45portsEKI-7656CFrontView一、冗余功能1、网络冗余：●全球最快的千兆光纤冗余环网“X-Ring”技术，具有10ms的超高速自愈时间●同时支持IEEE802.1W/DRSTP/STP标准网管型交换机十大特点网管型交换机十大特点ADVANTECHX-RingX-Ring使用环形网络，设置简单网络自愈时间10ms网管型交换机十大特点CouplingRingX-Ring1X-Ring2在两个“环网”之间建立冗余通道网管型交换机十大特点一、冗余功能2、电源冗余●双路相互冗余的12～48VDC的电源输入●电源极性反接保护功能网管型交换机十大特点二、保障数据传输的确定性交换技术1000Mbps高速传输全双工工作模式QoS流量优先级HighVOIPMiddleVideoLowE-mailLowestDataHighVOIPMiddleVideoLowE-mailLowestData4821网管型交换机十大特点三、LFP（LinkFaultPass-Through）技术通常情况下当一端连接发生故障，另一端仍发送数据包并持续等待失去连接的一端永远无法送达的响应。而LFP功能，会将故障信息通报另一端，并强制连接中断，让其应用软件对此情况予以相应处理。1.Fiberpathisfailed通讯中止网管型交换机十大特点四、VLAN技术研华网管型交换机均支持IEEE802.1Q标准及基于端口的VLAN划分方式。InternetBuilding3F4F5F2F网管型交换机十大特点五、灵活、易扩展的SFP(SmallForm-factorPluggable)模块SFP模块的优点灵活性：一台交换机可视需要配不同的SFP模块(如可选100M模块及1000M模块、单模/多模模块等)实用性：高速、远距离传输（最远可达110千米）热插拔：即插即用，无需配置节约成本：用户可视需要不配或选配最适用的模块，可最大程度的节约成本网管型交换机十大特点六、多种机制，保障网络安全与稳定1、IEEE802.1x端口访问控制，身份验证2、端口与MAC/IP绑定3、针对每个端口的进/出两个方向分别进行速度限制4、IEEE802.1PQoSCoS/TOS/DSCP优先级队列5、IEEE802.3x流量控制网管型交换机十大特点七、PortTrunking(链路聚合)●聚合两个或者更多的端口在一起，成为一条链路增加了两台交换机之间的带宽●研华产品支持静态的链路聚合及IEEE802.3adLACPPort2:100MbpsPort3:100MbpsPort4:100MbpsPort5:100MbpsPort6:100MbpsPort7:100MbpsPort8:100MbpsPort1:100Mbps网管型交换机十大特点八、多种增强设计，满足苛刻环境●研华宽温型产品支持-40～75℃的工作温度范围●无风扇设计保障了设备的长寿命●工业以太网PoE交换机研华EKI-2525P、EKI-7569CP等产品提供网线供电（PoE）功能，支持IEEE802.3afPoE标准，更加灵活方便的为终端设备提供服务。●无线工业通讯产品研华ADAM-4577W、ADAM-4579W等产品采用802.11g/b无线通讯标准，可满足特殊环境的通讯需求。网管型交换机十大特点九、灵活多样的故障诊断功能丰富的面板LED指示灯端口镜像实时流量统计MAC地址表SNTP系统日志E-mail报警SNMPTrapRMONLED指示灯网管型交换机十大特点十、多种简单、方便且功能全面的配置方式Web浏览器Telnet串口控制台Windows应用程序TFTPSNMPV1/V2c/V3