Linux网络应用编程之交换机概述

Packet Tracer入门

一，交换机概况

交换机工作在OSI（开放系统互联参考模型）数据链路层，接入交换机的任意两个网络节点（网络设备）都是独享带宽的。

二，交换机原理

交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在，广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址，并把它添加入内部MAC地址表中。

三，交换方式

（1）存储转发：交换机收到数据帧将其存储在缓存区，分析数据帧，获取与目的地址相关的信息（这个过程中会执行错误检查），并从合适的端口把帧数据发送出去。

（2）直通转发：交换机收到数据后立即处理数据（不能进行错误检查），即使传输没有完成。交换机只读取帧数据的MAC信息，方便确定数据从哪个端口出去。

（3）碎片分离：这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的长度是否够64个字节，如果小于64字节，说明是假包，则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包。这种方式也不提供数据校验。它的数据处理速度比存储转发方式快，但比直通式慢。

四、二层、三层、四层交换机的区别

二层交换机：二层交换机工作在7层模型中的数据链路层，分析数据包中的 MAC信息，根据MAC信息转发数据。如果没有目的地址的MAC信息，交换机将广播获取目的MAC地址记录在MAC表，方便下次转发数据（这就是交换机的学习功能）。

三层交换机：在传统二层交换机的基础上采用了网络层的转发技术。我们知道不同网络的主机通信一般需要路由器转发，如果只是将一个局域网划分成多个子网，子网间通信采用路由器，那这些子网间的通信效率就会因为路由器的接口低速，复杂而大大降低。这时就需要三层交换机中的IP分析功能，将不同网段的主机快速链接起来。他的快速源于他借用了二层的高宽带背部总线。

四层交换机：它在转发数据的时候不只分析数据的MAC，IP，还需要分析数据的端口号(port)。