交換機新手(與交換機有關(guān)的有哪些)
1.與交換機有關(guān)的基礎知識有哪些
一、交換機基礎 集線(xiàn)器作為第一類(lèi)廣泛應用的網(wǎng)絡(luò )集線(xiàn)設備，當時(shí)在各大局域網(wǎng)中應用非常廣泛。
但隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )傳輸媒體類(lèi)型的日益豐富，圖形、圖像及各種流媒體等多媒體內容的出現，人們對高網(wǎng)絡(luò )數據傳輸速度和傳輸性能的要求日益提高。集線(xiàn)器由于它的共享介質(zhì)傳輸、單工數據操作和廣播數據發(fā)送方式等都先天決定了很難滿(mǎn)足用戶(hù)的上述速度和性能要求。
在用戶(hù)的需求下、在全球各大網(wǎng)絡(luò )設備開(kāi)發(fā)商的努力下，一種更新、更實(shí)用的集線(xiàn)設備--交換機出現了。交換機完全克服了集線(xiàn)器的上述種種不足之處，所以在短時(shí)間內得到業(yè)界廣泛的認可和應用。
交換機技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，數據傳輸速度的發(fā)展也是一日千里。目前最快的以太網(wǎng)交換機端口帶寬可達到10Gbps，千兆（G位）級的交換機在各企業(yè)骨干網(wǎng)絡(luò )中早已得到廣泛應用。
交換機的英文名稱(chēng)之為“Switch”，它是集線(xiàn)器的升級換代產(chǎn)品，從外觀(guān)上來(lái)看的話(huà)，它與集線(xiàn)器基本上沒(méi)有多大區別，都是帶有多個(gè)端口的長(cháng)方形盒狀體。交換機是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動(dòng)完成的方法把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術(shù)統稱(chēng)。
廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備。 “交換”和“交換機”最早起源于電話(huà)通訊系統（PSTN）。
我們以前經(jīng)常在電影或電視中看到一些老的影片時(shí)常看到有人在電話(huà)機旁狂搖幾下（注意不是撥號），然后就說(shuō)：跟我接X(jué)XX，話(huà)務(wù)接線(xiàn)員接到要求后就會(huì )把相應端線(xiàn)頭插在要接端子上，即可通話(huà)。 其實(shí)這就是最原始的電話(huà)交換機系統，只不過(guò)它是一種人工電話(huà)交換系統，不是自動(dòng)的，也不是我們今天要談的計算機交換機，但是我們現在要講的計算機交換機也就是在這個(gè)電話(huà)交換機技術(shù)上發(fā)展而來(lái)。
在計算機網(wǎng)絡(luò )系統中，交換概念的提出是相對于共享工作模式的改進(jìn)。 我們知道集線(xiàn)器（HUB）是一種共享介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )設備，而且HUB本身不能識別目的地址，是采用廣播方式向所有節點(diǎn)發(fā)送。
即當同一局域網(wǎng)內的A主機給B主機傳輸數據時(shí)，數據包在以HUB為架構的網(wǎng)絡(luò )上是以廣播方式傳輸的，對網(wǎng)絡(luò )上所有節點(diǎn)同時(shí)發(fā)送同一信息，然后再由每一臺終端通過(guò)驗證數據包頭的地址信息來(lái)確定是否接收。 在這種方式下我們知道很容易造成網(wǎng)絡(luò )堵塞，因為其實(shí)接收數據的一般來(lái)說(shuō)只有一個(gè)終端節點(diǎn)，而現在對所有節點(diǎn)都發(fā)送，那么絕大部分數據流量是無(wú)效的，這樣就造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據傳輸效率相當低。
另一方面由于所發(fā)送的數據包每個(gè)節點(diǎn)都能偵聽(tīng)到，那顯然就不會(huì )很安全了，容易出現一些不安全因素。 交換機擁有一條很高帶寬的背部總線(xiàn)和內部交換矩陣。
交換機的所有的端口都掛接在這條背部總線(xiàn)上。控制電路收到數據包以后，處理端口會(huì )查找內存中的MAC地址（網(wǎng)卡的硬件地址）對照表以確定目的MAC的NIC（網(wǎng)卡）掛接在哪個(gè)端口上，通過(guò)內部交換矩陣直接將數據迅速包傳送到目的節點(diǎn)，而不是所有節點(diǎn)，目的MAC若不存在才廣播到所有的端口。
這種方式我們可以明顯地看出一方面效率高，不會(huì )浪費網(wǎng)絡(luò )資源，只是對目的地址發(fā)送數據，一般來(lái)說(shuō)不易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò )堵塞；另一個(gè)方面數據傳輸安全，因為它不是對所有節點(diǎn)都同時(shí)發(fā)送，發(fā)送數據時(shí)其它節點(diǎn)很難偵聽(tīng)到所發(fā)送的信息。這也是交換機為什么會(huì )很快取代集線(xiàn)器的重要原因之一。
交換機還有一個(gè)重要特點(diǎn)就是它不是像集線(xiàn)器一樣每個(gè)端口共享帶寬，它的每一端口都是獨享交換機的一部分總帶寬，這樣在速率上對于每個(gè)端口來(lái)說(shuō)有了根本的保障。另外，使用交換機也可以把網(wǎng)絡(luò )“分段”，通過(guò)對照地址表，交換機只允許必要的網(wǎng)絡(luò )流量通過(guò)交換機，這就是后面將要介紹的VLAN（虛擬局域網(wǎng)）。
通過(guò)交換機的過(guò)濾和轉發(fā)，可以有效的隔離廣播風(fēng)暴，減少誤包和錯包的出現，避免共享沖突。這樣交換機就可以在同一時(shí)刻可進(jìn)行多個(gè)節點(diǎn)對之間的數據傳輸，每一節點(diǎn)都可視為獨立的網(wǎng)段，連接在其上的網(wǎng)絡(luò )設備獨自享有固定的一部分帶寬，無(wú)須同其他設備競爭使用。
如當節點(diǎn)A向節點(diǎn)D發(fā)送數據時(shí)，節點(diǎn)B可同時(shí)向節點(diǎn)C發(fā)送數據，而且這兩個(gè)傳輸都享有帶寬，都有著(zhù)自己的虛擬連接。 打個(gè)比方就是，如果現在使用的是10Mbps 8端口以太網(wǎng)交換機，因每個(gè)端口都可以同時(shí)工作，所以在數據流量較大時(shí)，那它的總流量可達到8*10Mbps=80Mbps，而使用10Mbps的共享式HUB時(shí)，因為它是屬于共享帶寬式的，所以同一時(shí)刻只能允許一個(gè)端口進(jìn)行通信，那數據流量再忙HUB的總流通量也不會(huì )超出10Mbps。
如果是16端口、24端口的更是明顯了！ 交換機的主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流量控制。目前一些高檔交換機還具備了一些新的功能，如對VLAN（虛擬局域網(wǎng)）的支持、對鏈路匯聚的支持，甚至有的還具有路由和防火墻的功能。
交換機除了能夠連接同種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )之外，還可以在不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )（如以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)）之間起到互連作用。如今許多交換機都能夠提供支持快速以太網(wǎng)或FDDI等的高速連接端口，用于連接網(wǎng)絡(luò )中的其它交換機或者為帶寬占用量大的關(guān)鍵服務(wù)器提供附加帶寬。
一般來(lái)說(shuō)，交換機的每個(gè)端口都用來(lái)連接一個(gè)獨立的網(wǎng)段，。
2.如何學(xué)習交換機基礎知識 鏈路聚合技術(shù)
交換機基礎：鏈路聚合定義
鏈路聚合技術(shù)亦稱(chēng)主干技術(shù)（Trunking）或捆綁技術(shù)（Bonding），其實(shí)質(zhì)是將兩臺設備間的數條物理鏈路“組合”成邏輯上的一條數據通路，稱(chēng)為一條聚合鏈路，如Figure1示意。交換機之間物理鏈路Link1、Link2和Link3組成一條聚合鏈路。該鏈路在邏輯上是一個(gè)整體，內部的組成和傳輸數據的細節對上層服務(wù)是透明的。
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鏈路聚合示意圖
聚合內部的物理鏈路共同完成數據收發(fā)任務(wù)并相互備份。只要還存在能正常工作的成員，整個(gè)傳輸鏈路就不會(huì )失效。仍以上圖的鏈路聚合為例，如果Link1和Link2先后故障，它們的數據任務(wù)會(huì )迅速轉移到Link3上，因而兩臺交換機間的連接不會(huì )中斷（參見(jiàn)Figure2）。
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鏈路聚合成員相互備份
交換機基礎：鏈路聚合的優(yōu)點(diǎn)
從上面可以看出，鏈路聚合具有如下一些顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)：
1.提高鏈路可用性
鏈路聚合中，成員互相動(dòng)態(tài)備份。當某一鏈路中斷時(shí)，其它成員能夠迅速接替其工作。與生成樹(shù)協(xié)議不同，鏈路聚合啟用備份的過(guò)程對聚合之外是不可見(jiàn)的，而且啟用備份過(guò)程只在聚合鏈路內，與其它鏈路無(wú)關(guān)，切換可在數毫秒內完成。
2.增加鏈路容量
鏈路聚合技術(shù)的另一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)是為用戶(hù)提供一種經(jīng)濟的提高鏈路傳輸率的方法。通過(guò)捆綁多條物理鏈路，用戶(hù)不必升級現有設備就能獲得更大帶寬的數據鏈路，其容量等于各物理鏈路容量之和。聚合模塊按照一定算法將業(yè)務(wù)流量分配給不同的成員，實(shí)現鏈路級的負載分擔功能。
某些情況下，鏈路聚合甚至是提高鏈路容量的唯一方法。例如當市場(chǎng)上的設備都不能提供高于10G的鏈路時(shí)，用戶(hù)可以將兩條10G鏈路聚合，獲得帶寬大于10G的傳輸線(xiàn)路。
此外，特定組網(wǎng)環(huán)境下需要限制傳輸線(xiàn)路的容量，既不能太低影響傳輸速度，也不能太高超過(guò)網(wǎng)絡(luò )的處理能力。但現有技術(shù)都只支持鏈路帶寬以10為數量級增長(cháng)，如10M、100M、1000M等。而通過(guò)聚合將n條物理鏈路捆綁起來(lái)，就能得到更適宜的、n倍帶寬的鏈路。
交換機基礎：鏈路聚合的標準
目前鏈路聚合技術(shù)的正式標準為IEEEStandard802.3ad，由IEEE802委員會(huì )制定。標準中定義了鏈路聚合技術(shù)的目標、聚合子層內各模塊的功能和操作的原則，以及鏈路聚合控制的內容等。
其中，聚合技術(shù)應實(shí)現的目標定義為必須能提高鏈路可用性、線(xiàn)性增加帶寬、分擔負載、實(shí)現自動(dòng)配置、快速收斂、保證傳輸質(zhì)量、對上層用戶(hù)透明、向下兼容等等。
交換機基礎：鏈路聚合控制協(xié)議LACP
鏈路聚合控制協(xié)議（）是IEEE802.3ad標準的主要內容之一，定義了一種標準的聚合控制方式。聚合的雙方設備通過(guò)協(xié)議交互聚合信息，根據雙方的參數和狀態(tài)，自動(dòng)將匹配的鏈路聚合在一起收發(fā)數據。聚合形成后，交換設備維護聚合鏈路狀態(tài)，當雙方配置變化時(shí)，自動(dòng)調整或解散聚合鏈路。
LACP協(xié)議報文中的聚合信息包括本設備的配置參數和聚合狀態(tài)等，報文發(fā)送方式分為事件觸發(fā)和周期發(fā)送。當聚合狀態(tài)或配置變化事件發(fā)生時(shí)，本系統通過(guò)發(fā)送協(xié)議報文通知對端自身的變化。聚合鏈路穩定工作時(shí)，系統定時(shí)交換當前狀態(tài)以維護鏈路。協(xié)議報文不攜帶序列號，因此雙方不檢測和重發(fā)丟失的協(xié)議報文。
鏈路聚合中需要指出的是，LACP協(xié)議并不等于鏈路聚合技術(shù)，而是IEEE802.3ad提供的一種鏈路聚合控制方式，具體實(shí)現中也可采用其它的聚合控制方式。
3.電話(huà)交換機基礎知識
電話(huà)交換機就控制方式而論，主要分兩大類(lèi)：1.布線(xiàn)邏輯控制（WLC,Wired Logic Control）它是通過(guò)布線(xiàn)方式實(shí)現交換機的邏輯控制功能，.通常這種交換機仍使用機電接線(xiàn)器而將控制部分更新成電子器件，因此稱(chēng)它為布控半電子式交換機，這種交換機相對于機電交換機來(lái)說(shuō)，雖然在器件與技術(shù)上向電子化邁進(jìn)了一大步，但它基本上繼承與保留了縱橫制交換機布控方式的弊端，體積大，業(yè)務(wù)與維護功能低，缺乏靈活性，因此它只是機電式向電子式演變歷程中的過(guò)度性產(chǎn)物.2.存儲程序控制（SPC,Stored Program Control）它是將用戶(hù)的信息和交換機的控制，維護管理功能預先變成程序，存儲到計算機的存儲器內.當交換機工作時(shí)，控制部分自動(dòng)監測用戶(hù)的狀態(tài)變化和所撥號碼，并根據要求執行程序，從而完成各種交換功能.通常這種交換機屬于全電子型，采用程序控制方式，因此稱(chēng)為存儲程序控制交換機，或簡(jiǎn)稱(chēng)為程控交換機.程控交換機按用途可分為市話(huà)，長(cháng)話(huà)和用戶(hù)交換機；按接續方式可分為空分和時(shí)分交換機。
程控交換機按信息傳送方式可分為：模擬交換機和數字交換機。由于程控空分交換機的接續網(wǎng)絡(luò )（或交換網(wǎng)絡(luò )）采用空分接線(xiàn)器（或交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)陣列），且在話(huà)路部分中一般傳送和交換的是模擬話(huà)音信號，因而習慣稱(chēng)為程控模擬交換機，這種交換機不需進(jìn)行話(huà)音的模數轉換（編解碼），用戶(hù)電路簡(jiǎn)單，因而成本低，目前主要用作小容量模擬用戶(hù)交換機。
程控時(shí)分交換機一般在話(huà)路部分中傳送和交換的是模擬話(huà)音信號，因而習慣稱(chēng)為程控數字交換機，隨著(zhù)數字通信與脈沖編碼調制（PCM）技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應用，世界各先進(jìn)國家自60年代開(kāi)始以極大的熱情競相研制數字程控交換機，經(jīng)過(guò)艱苦的努力，法國首先于1970年在拉尼翁（Lanion）成功開(kāi)通了世界上第一個(gè)程控數字交換系統E10，它標志著(zhù)交換技術(shù)從傳統的模擬交換進(jìn)入數字交換時(shí)代。由于程控數字交換技術(shù)的先進(jìn)性和設備的經(jīng)濟性，使電話(huà)交換跨上了一個(gè)新的臺階，而且對開(kāi)通非話(huà)業(yè)務(wù)，實(shí)現綜合業(yè)務(wù)數字交換奠定了基礎，因而成為交換技術(shù)的主要發(fā)展方向，隨著(zhù)微處理器技術(shù)和專(zhuān)用集成電路的飛躍發(fā)展，程控數字交換的優(yōu)越性愈加明顯的展現出來(lái)。
目前所生產(chǎn)的中大容量的程控機全部為數字式的。程控用戶(hù)交換機的類(lèi)型與功能（1）.用戶(hù)交換機的作用用戶(hù)交換機是機關(guān)工礦企業(yè)等單位內部進(jìn)行電話(huà)交換的一種專(zhuān)用交換機，其基本功能是完成單位內部用戶(hù)的相互通話(huà)，但也裝有出入中繼線(xiàn)可接入公用電話(huà)網(wǎng)的市內網(wǎng)部分和網(wǎng)中用戶(hù)通話(huà)（包括市通話(huà)，國內長(cháng)途通話(huà)和國際長(cháng)話(huà)）。
由于這類(lèi)交換機系單位內部專(zhuān)用，故可根據用戶(hù)需要增加若干附加性能以提供使用上的方便。因此這類(lèi)交換機具有較大的靈活性。
用戶(hù)交換機是市話(huà)網(wǎng)的重要組成部分，是市話(huà)交換機的一種補充設備，因為它為市話(huà)網(wǎng)承擔了大量的單位內部用戶(hù)間的話(huà)務(wù)量，減輕了市話(huà)網(wǎng)的話(huà)務(wù)負荷。另外用戶(hù)交換機在各單位分散設置，更靠近用戶(hù)，因而縮短了用戶(hù)線(xiàn)距離，節省了用戶(hù)電纜。
同時(shí)用少量的出入中繼線(xiàn)接入市話(huà)網(wǎng)，起到話(huà)務(wù)集中的作用。從這些方面講，使用用戶(hù)交換機都有較大的經(jīng)濟意義。
因此公用網(wǎng)建設中，不能缺少用戶(hù)交換機的作用。用戶(hù)交換機在技術(shù)上的發(fā)展趨勢是采用程控用戶(hù)交換機，采用新型的程控數字用戶(hù)交換機不僅可以交換電話(huà)業(yè)務(wù)，而且可以交換數據等非話(huà)業(yè)務(wù)，做到多種業(yè)務(wù)的綜合交換，傳輸。
為各單位組建綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)（ISDN）創(chuàng )造了條件。目前已可接入ISDN用戶(hù)。
SOPHO是世界上首部能處理ISDN業(yè)務(wù)的綜合信息交換機，無(wú)論是提供的接口還是信令方式完全符合ISDN的規范。可以堅信，在未來(lái)的ISDN網(wǎng)中程控數字用戶(hù)交換機將發(fā)揮巨大的作用。
（2）.程控用戶(hù)交換機的類(lèi)型程控用戶(hù)交換機有很多種類(lèi)型，從技術(shù)結構上劃分為程控空分用戶(hù)交換機和程控數字用戶(hù)交換機兩種。前者是對模擬話(huà)音信號進(jìn)行交換，屬于模擬交換范疇。
后者交換的是PCM數字話(huà)音信號，是數字交換機的一種類(lèi)型。如果從使用方面進(jìn)行分類(lèi)，可分為通用性程控用戶(hù)交換機和專(zhuān)用型程控用戶(hù)交換機兩大類(lèi)。
通用型適用于一般企業(yè)、事業(yè)單位、工廠(chǎng)、機關(guān)、，學(xué)校等以話(huà)音業(yè)務(wù)為主的單位。容量一般在幾百門(mén)以下，且其內部話(huà)務(wù)量所占比重較大，一般占總發(fā)話(huà)話(huà)務(wù)量的70%左右。
目前國內生產(chǎn)的200門(mén)以下的程控空分用戶(hù)交換機均屬此種類(lèi)型，其特點(diǎn)是系統結構簡(jiǎn)單，體積較小，使用方便，價(jià)格便宜，維護量較少。專(zhuān)用型適用于各種不同的單位，根據各單位專(zhuān)門(mén)的需要提供各種特殊的功能。
下面分別說(shuō)明幾種專(zhuān)用型程控用戶(hù)交換機：一.賓館型賓館型程控用戶(hù)交換機出入局話(huà)務(wù)量大，不需要直接撥入功能（DID），為此話(huà)務(wù)臺功能要強。為滿(mǎn)足客人打長(cháng)途電話(huà)的需要，應具有PAMA(Private Automatic Message Accounting)計費功能。
為滿(mǎn)足賓館客房管理軟件，提供了以下功能：1）.房間控制：客人離店結帳電話(huà)自動(dòng)閉鎖。2）.留言中心：對臨時(shí)外出的客人的來(lái)話(huà)呼叫，提供留言服務(wù)。
3）.客房狀態(tài)：隨時(shí)提供客房占用，空閑，是否打掃的情況。4）.自動(dòng)叫醒：按客人需要，準時(shí)叫醒客人。
5）.請勿打擾：為客人提供安靜環(huán)境，。
