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漫談局域網(wǎng)交換機(jī)

云知道


一、局域網(wǎng)交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
局域網(wǎng)交換機(jī)卓越的性能表現(xiàn)，來源于其內(nèi)部獨特的技術(shù)結(jié)構(gòu) 。而不同的交換模式或不同的交換類型，也跟局域網(wǎng)交換機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)密不可分 。所以說，了解了局域網(wǎng)交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，就等于了解了局域網(wǎng)交換機(jī)的技術(shù)特點和工作原理 。目前局域網(wǎng)交換機(jī)采用的內(nèi)部技術(shù)結(jié)構(gòu)主要有以下幾種 。
1．共享內(nèi)存式結(jié)構(gòu)
該結(jié)構(gòu)依靠于中心局域網(wǎng)交換機(jī)引擎所提供的全端口的高性能連接，并由核心引擎完成檢查每個輸入包來決定連接路由 。這種方式需要很大的內(nèi)存帶寬和很高的治理費用，尤其是隨著局域網(wǎng)交換機(jī)端口的增加，需要內(nèi)存容量更大，速度也更快，中心內(nèi)存的價格就變得很高，從而使得局域網(wǎng)交換機(jī)內(nèi)存成為性能實現(xiàn)的主要瓶頸 。
2．交叉總線式結(jié)構(gòu)
交叉總線式結(jié)構(gòu)可在端口間建立直接的點對點連接，這種結(jié)構(gòu)對于簡單的單點式（Unicast）信息傳輸來講性能很好，但并不適合點對多點的廣播式傳輸 。由于實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境中，廣播和多播傳輸方式很常見，所以這種標(biāo)準(zhǔn)的交叉總線方式會帶來一些傳輸問題 。例如，當(dāng)端口A向端口D傳輸數(shù)據(jù)時，端口B和端口C就只能等待 。而當(dāng)端口A向所有端口廣播消息時，就可能會引起目標(biāo)端口的排隊等候 。這樣將會消耗掉系統(tǒng)大量帶寬，從而影響局域網(wǎng)交換機(jī)傳輸性能 。而且要連接N個端口，就需要N×（N 1）條交叉總線，因而實現(xiàn)成本也會隨著端口數(shù)量的增加而急劇上升 。
3．混合交叉總線式結(jié)構(gòu)
鑒于標(biāo)準(zhǔn)交叉總線存在的缺陷，一種混合交叉總線實現(xiàn)方式被提了出來 。該方式的設(shè)計思路是將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能總線連接 。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，還減少了總線爭用 。但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸 。
4．環(huán)形總線式結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)方式在一個環(huán)內(nèi)最多可支持四個交換引擎，并且答應(yīng)不同速度的交換矩陣互連，以及環(huán)與環(huán)間通過交換引擎連接 。由于采用環(huán)形結(jié)構(gòu)，所以很輕易聚集帶寬 。當(dāng)端口數(shù)增加的時候，帶寬就相應(yīng)增加了 。與前述幾種結(jié)構(gòu)不同的是，該結(jié)構(gòu)方式有獨立的一條控制總線，用于搜集總線狀態(tài)、處理路由、流量控制和清理數(shù)據(jù)總線 。另外，在環(huán)形總線上可以加入治理模塊，提供完整的SNMP治理特性 。同時還可以根據(jù)需要選用第三層交換功能 。這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點就是擴(kuò)展能力強(qiáng)，實現(xiàn)成本低，而且有效地避免了系統(tǒng)擴(kuò)展時造成的總線瓶頸 。
二、局域網(wǎng)交換機(jī)的主要技術(shù)
局域網(wǎng)交換機(jī)由于使用了虛擬線路交換方式，技術(shù)上可在各輸入、輸出端口之間互不爭用帶寬，或在不產(chǎn)生傳輸瓶頸的情況下，完成各端口間數(shù)據(jù)的高速傳輸，從而大大提高了網(wǎng)絡(luò)信息點的數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 。局域網(wǎng)交換機(jī)與HUB在硬件上的主要區(qū)別是多出了背板總線和交換引擎兩大部分，這說明局域網(wǎng)交換機(jī)的技術(shù)含量普遍較高 。所以要全面了解局域網(wǎng)交換機(jī)，就必須清楚局域網(wǎng)交換機(jī)的主要技術(shù)特點 。下面介紹了各類用于局域網(wǎng)交換機(jī)中的主要技術(shù) 。
1． 可編程ASIC（特定用途集成電路）
這是一種專門用于優(yōu)化第二層交換處理的專用集成電路芯片，也是當(dāng)前聯(lián)網(wǎng)解決方案的核心集成技術(shù)，它可將多項功能集成在同一個芯片上，使之具有設(shè)計簡單、高可靠性、低電源消耗、更高的性能和成本更低的優(yōu)點 。在局域網(wǎng)交換機(jī)上普遍采用的可編程ASIC芯片，是一種可以由廠家，甚至是用戶根據(jù)應(yīng)用需要，編輯專用程度的ASIC芯片，是局域網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用中的重要應(yīng)用技術(shù)之一 。

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