局域网交换机概述

局域网交换机(LAN switches)指的是用在交换式局域网内进行数据交换的设备。传统的以太网中，在任意一个时刻网络中只能有一个站点发送数据，其他站点只可以接收信息，若想发送数据，只能退避等待。因此，共享式以太网的固定带宽被网络上所有站点共享，随机占用，网络中的站点越多，每个站点平均可以使用的带宽就越窄，网络的响应速度就越慢。交换机的出现解决了这个问题。在交换式局域网中，采用了交换机设备，只要发送数据的源节点和目的节点不冲突，那么数据发送就完全并行，这样大大提高了数据传送的速率。

交换式局域网所有站点都连接到一个交换式集线器或局域网交换机上。交换式集线器或局域网交换机具有交换功能，它们的特点是：所有端口平时都不连通，当工作站需要通信时，交换式集线器或局域网交换机能同时连通许多端口，使每一对端口都能像独占通信媒体那样无冲突的传输数据，通信完成后断开连接。由于消除了公共的通信媒体，每个站点独自使用一条链路，不存在冲突问题，可以提高用户的平均数据传输速率，即容量得以扩大。交换式局域网的优点：(1)采用星型的拓扑结构，容易扩展，而且每个用户的带宽并不因为互连的设备增多而降低。(2)由于消除了公共的通信媒体，每个站点独自使用一条链路，不存在冲突问题，可以提高用户的平均数据传输速度。交换式局域网无论是从物理上还是逻辑上都是星形拓扑结构，多台交换式集线器可以串接，连成多级星形结构。

交换式局域网的核心设备是局域网交换机，局域网交换机可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。典型的交换式局域网是交换式以太网(switchedEthernet)，它的核心部件是以太网交换机(Ethernetswitch)。以太网交换机可以有多个端口，每个端口可以单独与一个结点连接，也可以与一个共享介质式的以太网集线器连接。1.局域网交换机的分类：按照所执行的功能不同，局域网交换机可以分为两种。(1)二层交换：执行桥接功能，是根据MAC地址转发数据，交换速度快，但控制功能弱，没有路由选择功能。(2)三层交换：是根据IP地址转发数据，具有路由功能。三层交换是二层交换与路由功能的有机组合。

内部结构交换机的内部结构决定交换机的性能，采用的内部结构主要有4种：(1)共享式存储器结构:共享储存器结构是帧直接从存储器传送到输出端口，各模块之间不需要用背板总线连接，依赖中心交换引擎来提供全端口的高性能连接，由中心交换引擎检查每个输入包以决定路由。这种方式容易实现，但需要很大的内存容量，很高的管理费用。且由于访问储存器需要时间，不可能在较大的端口数之间实现线速交换，因此比较适合于小系统交换机。(2)交叉总线结构：交叉总线式结构在端口间建立直接的点对点连接，每一模块都直接和任何其他模块相连。每一模块自己处理连接问题。不需要中心交换陈列模块进行集中控制。这种结构适合单点传输，对于多点传输存在一定的问题。(3)混合交叉总线结构：混合交叉总线结构是在交叉总线结构的基础上改进得来的。它是将一体的交叉总线矩阵划分成小的交叉矩阵，中间通过一条高性能的总线连接。优点是减少了交叉总线数，降低了成本，还减少了总线争用。但连接交叉矩阵的总线可能称为新的性能瓶颈。(4)环形总线结构：这种结构在1个环内最多支持4个交换引擎并且允许不同速度的交换矩阵互联，环与环之间通过交换引擎连接。与前几种结构不同的是此种结构有独立的一条控制总线，用于搜集总线状态、处理路由、流量控制和清理数据总线。环形总线结构的最大优点是扩展能力强，成本低，因为采用环形结构，很容易聚集带宽，当端口数增加的时候，带宽就相应增加了。另外，它还有效的避免了系统扩展时造成的总线瓶颈。