交换机数据包转发方法

 在过去，交换机使用下面的两种转发方法之一来进行网络端口间的数据交换：存储转发交换或直通交换。按下“交换机转发方法”按钮可显示这两种方法。不过，存储转发是当前型号的 Cisco Catalyst 交换机中唯一使用的转发方法。

 

存储转发交换

 

在存储转发交换中，当交换机收到帧时，它将数据存储在缓冲区中，直到收下完整的帧。存储过程期间，交换机分析帧以获得有关其目的地的信息。在此过程中，交换机还将使用以太网帧的循环冗余校验 (CRC) 帧尾部分来执行错误检查。

 

CRC 根据帧中的位数（即 1 位的数量），使用数学公式来确定收到的帧是否有错。在确认帧的完整性之后，帧将从对应的端口转发出去，并发往其目的地。当在帧中检测到错误时，交换机放弃该帧。放弃有错的帧可减少损坏的数据所耗用的带宽量。存储转发交换对于融合网络中的服务质量 (QoS) 分析是必需的，在融合网络中，必须对帧进行分类以划分流量优先级。例如，IP 语音数据流的优先级需要高于 Web 浏览流量。

 

直通交换

 

在直通交换中，交换机在收到数据时立即处理数据，即使传输尚未完成。交换机只缓冲帧的一部分，缓冲的量仅足以读取目的 MAC 地址，以便确定转发数据时应使用的端口。目的 MAC 地址位于帧中前导码后面的前 6 个字节。交换机在其交换表中查找目的 MAC 地址，确定外发接口端口，然后通过指定的交换机端口将帧转发到其目的地。交换机对该帧不执行任何错误检查。由于交换机不必等待完全缓冲整个帧，且不执行任何错误检查，因此直通交换比存储转发交换更快。但是，因为交换机不执行任何错误检查，因此它会在网络中转发损坏的帧。转发损坏的帧时，这些帧会耗用带宽。目的网卡最终将放弃损坏的帧。

 

直通交换有两种变体：

 

快速转发交换：快速转发交换提供最低程度的延时。快速转发交换在读取目的地址之后立即转发数据包。由于快速转发交换在收到整个数据包之前就开始转发，因此有时候中继数据包时会出错。这种情况并不经常发生，而且目的网络适配器在收到含错数据包时会将其丢弃。在快速转发模式下，延时是指从收到第一个位到传出第一个位之间的时间差。快速转发交换是典型的直通交换方法。

免分片 (fragment) 交换：在免分片交换中，交换机在转发之前存储帧的前 64 个字节。可以将免分片交换视为存储转发交换和直通交换之间的折衷。免分片交换只存储帧的前 64 个字节的原因是，大部分网络错误和冲突都发生在前 64 个字节。免分片交换在转发帧之前对帧的前 64 个字节执行小错误检查以确保没有发生过冲突，并且尝试通过这种方法来增强直通交换功能。免分片交换是存储转发交换的高延时和高完整性与直通交换的低延时和弱完整性之间的折衷。

 

某些交换机可配置为按端口执行直通交换，当达到用户定义的错误阈值时，这些端口自动切换为存储转发。当错误率低于该阈值时，端口自动恢复到直通切换。