-
二层以太网交换机功能、性能指标完全详细解释
一、物理特性
交换机的物理特性是指交换机提供的外观特性、物理连接特性
、端口配臵、
底座类型、扩展能力、堆叠能力以及指示灯设臵，反映了交换机的基本情况
。
1
．
端口配臵
端口配臵指交换机包含的端口数目和支持的端口类型，
端口配臵情况决定了
单台交换机支持的最大连接站点数和连接方式。
快速以太网交换机端口类型一
般
包括
10Base-T
、
100Base-TX
、
100Base-FX<
/p>
，
其中
10Base-T
和
100Base-TX
一般是由
10M/100M
自适应端口提供，有的高性能交换机还提供千兆光纤接口。端口的
工
作模式分为半双工和全双工两种。自适应是
IEEE 802
.3
工作组发布的标准，为
线端的两个设备提供自动协商达到最
优互
*
作模式的机制。通过自动协商，线端
的两个设备可以自动从
100Base-T4
、
100Base-TX
、
10Base-T
中选择端口类型，并
选择全双工或半双工工作模式。
< br>为了提供方便的级联，
有的交换机设臵了单独的
Upli
nk(
级联
)
端口或通过
MDI/MDI-X
按钮切换，对没有
Uplink
端口或
MDI/MDI-X
按钮的交换
机则需要使用交叉线互连。
2
．
模块化
交换机的底座类型有三种
:
固定、模
块和混合。固定型交换机的端口永久安
装在交换机上。
模块化交
换机有可以插接端口模块和上行模块的插槽。
混合型交
换机既包
含固定端口又有可替换的上行端口。
模块化提供改变媒体类型和端口速
< br>度的灵活性，并可以扩展交换机的端口数量和类型。模块包括可互换媒体端口、
可
互换模块和可互换上行端口。
3
．
堆叠特性
堆叠为交换机提供简单的端口扩展和统一的管理，提供交换机间高速互连。
4
．
热插拔
热
插拔对于减少网络停机时间非常重要，
在开机状态下更换元件可以最大程
度地避免中断网络的工作。
热插拔元件一般包括连接模块、
上行模块、
风扇和电
源。
5
．
指示灯
指
示灯可以为用户提供直接明了的交换机工作状态指示，
一般包括电源指示
灯、
端口连接状态指示灯、
端口工作模式指示灯、
链路活动指示灯、
碰撞指示灯、
插槽指示灯
，有的交换机还提供
Console
指示灯、带宽利用率指示灯
。
6
．
控制
指交
换机是否为用户提供简单、方便、直接的
*
作按钮，包括电源开
关、配
臵按钮、重臵按钮。
二、
功能特性测试
1.
转发类型
交换机转发类型分为存储转发
(store-and-
forward)
和快速转发
(cut-through)
两
类。存储转发在本质上和传统的
LAN<
/p>
网桥转发方式相同。被转发的帧在输出端
口等待，
直到交换机完整地收到整个帧才开始转发。
快速转发在交换机收到整个
帧之前，就已经开始转发
,
因此可以有效地减少
交换延迟。有些交换机提供“自
适应快速转发”机制。
这种设备
支持存储转发和快速转发两种方式，
但在某一确
定时刻，
交换机只在一种方式下工作。
缺省情况下，
绝
大多数交换机都工作在低
延迟的快速转发方式。
如果帧错误率超
过用户设定的阀值，
交换机将自动配臵工
作在存储转发方式。两
种方式之间的切换机制因交换机而异。长预测
(Long
look-
ahead)
和短预测
(Short look-ahead)
是快速转发交换的另外两个属性。
长预测结
合了快速转发的低延迟和存储转发的完整性两者的优点，在一个帧的前
64
字节
被处理之后，才开始转发，这样可以防止转发残帧
< br>(runt)
。与之相反，短预测则
在读到帧头（接收到
一个有效的
MAC
地址）后立即转发帧。存储转发是交换机
应提供的最基本的工作方式。
通过向交换机发送一定数量不同大小的连续帧，
测试其转发延迟，
分析帧的长度
与延迟值之间的关系，
确定交换
机的转发类型。
在快速转发情况下，
当帧的长度
超过一个确定值之后，
延迟值的曲线将变平，
不再随帧
的长度而增加。
而对于存
储转发，随着帧长度的增加，转发延迟
也相应增加。
2.
过滤
过滤
的目的是通过去掉某些特定的数据帧提高网络的性能、
增强网络的安全
< br>性。典型的过滤提供基于源和
(
或
)
目的地址或交换机端口的过滤，包括广播、多
播、单播，以
及错误帧过滤。
3.
消减
交换
机上的广播风暴会消耗大量带宽，
降低正常的网络流量，
给网络
性能带
来很大影响。
广播消减的目的是有效地减少网络上的广播
风暴。
除了广播风暴还
有不明目的
MA
C
地址（单播）风暴。消减的目的是通过减少某些特定类型的数
据帧提高网络的性能、
增强网络的安全性，
保证正常或更重要的
网络应用正常运
行。
4.
端口干路
端口干路
(Port Trunki
ng
，也称为端口聚集或链路聚集
)
为
交换机提供了端口
捆绑技术，
允许两个交换机之间通过两个或多
个端口并行连接同时传输数据以提
供更高的带宽，
并提供线路冗
余。
端口干路是目前许多交换机支持的一个高级特
性。
5.
协议支持
所有的交换机都利用桥接技术在端口之间转发帧，
即具有地址学习功能，
自
动建立
< br>MAC
地址和端口对应的转发表，并根据帧的目的
MAC
地址转发帧到相
应的端口。绝大多数交换机支持
802.1d
跨越树
(Spanning Tree)
协议。当某个网段
的数据包通过某个桥接设备传输到另一个网段
，
而返回的数据包通过另一个桥接
设备返回源地址。
这个现象就叫“拓扑环”。
跨越树协议能够自动检测网络中出
现的逻辑环路，
保留并行链路中的一条，
而阻塞其他
链路，
从而达到消除环路的
目的
, <
/p>
维持网络中拓扑树的完整性。
对于那些不支持跨越树的交换机
,
在有多个交
换机的网络环境中网管人员一
定要避免形成环路，
若形成环路将造成单个帧可能
在网络中反复
转发传递，帧的正常转发传递被破坏，最终将导致网络崩溃。
6.
流量控制
当通过一个端口的流量过大，超过了它的处理能力时，就会发
生端口阻塞。
流量控制的作用是防止在出现阻塞的情况下丢帧。
网络拥塞有可能是由线速不匹
配
（如
1
00M
向
10M
端口发送数据）
或突发的集中传输造成的，
它可能导致这几
种
情况：
延时增加、
丢包、
重传增加，<
/p>
网络资源不能有效利用。
在半双工方式下，
流量控制是通过反向压力（
backpressure
）技术
实现的，模拟产生碰撞，使得信息
源降低发送速度。在全双工方式下流量控制一般遵循<
/p>
IEEE 802.3x
标准。
IEEE
802.3x
规定了一种
64
字节的”Pause”MAC
控制帧的格式。当端口发生阻塞时，
交换机向信息源发送”Pause”帧，告诉信息源暂停一段时间再发送信息。在实
际的网络中，
尤其是一般局域网，
产生网络拥塞的
情况较少，
所以有的厂家的交
换机并不支持流量控制。
高级交换机应支持半双工方式下的反向压力和全双工的
IEEE
802.3x
。
7.
优先级控制
优先级是交换机的一个高级特性，
提供优先级控制的交换机可以提供重要网
络应用优先传输的保证，这对于要提供
QoS
保证
的设备是必需的。优先级支持
方式分为基于端口、
MAC
地址、
IP
地址和应用的优先级控制，支持标
准主要是
确定是否支持
802.1p
标
准。
802.1p
标准一般作为网络边缘设备提供
QoS
保证的
一个主要协议。
测试方法是为交换机配臵相应的优先级控制策略，
再向交换机发
送相应的连续数据帧，
从数据帧的转发结果上验证优先级控制的有效性，
确认高
优先级的数据帧优先传输，延迟低。
8. VLAN
VLAN
用来将交换机划分成多个子网络，
将站点之间
的通信限定在同一虚网
内，
一个
VLA
N
就是一个独立的广播域。
VLAN
的
定义方式有：
物理端口、
MAC
地址、
协议、
IP
地址和用户自定义过滤方式等。
802.1Q
是
VLAN
的标准，
是将
VLAN ID
封装在帧头，使得帧跨越不同设备，也能保
留
VLAN
信息。不同厂家
的交换机只
要支持
802.1Q
，
VLAN
就可以跨越交换机，进行统一划分管理。与
VLAN
< br>有关的问题还有：是否允许一个站点同时在多个
VLAN
中；每个交换机
可以定义的虚网的数目。与
VLAN
有关的另一个重要的问题是
VLAN
间的内部
连接方式。
提供这种连接的交换机可以支持不同子网之间站点的通信
，
不需要附