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H3C网络交换机功能及运作模式简介

来源:未知 时间:2017-03-22 15:00
 

  网路交换机技术简介

  虽然目前网路交换机设备有分第二层和第叁层的网路交换机,但一般而言,当谈到网路交换机时,主要还是以运作于第二层的网路交换机为主。

  网路交换机是运作于OSI(Open System Interconnection)网路七层架构的第二层协定之中,而一般所使用的Hub则是运作于第一层协定,第一层即Physical Layer,而第二层则是Data Link Layer,由于篇幅有限,这裡就不针对OSI网路七层架构多做介绍。

  基本上,桥接器(Bridge)和网路交换机设备比Hub更「聪明」,因为这两种设备可以学习来源端和目的端的MAC位址,以便架构出MAC位址表,并使用这个MAC位址表在第二层中转发资料。若想要正确地设定Cisco Catalyst Switch设备,必须先熟悉网路交换机与桥接器设备的功能。以下就一一介绍网路交换机的功能。

  交换机的主要功能

  基本上,用于乙太网路中的网路交换机设备能够增加网路的可用频宽,同时也能根据发送过来的Frame,分析其中的来源端与目的端的MAC位址,製作出MAC位址表,并藉由这样的MAC位址表正确地转发封包。

  网路交换机虽然都是运作在网路七层架构中的第二层,但由于网路交换机拥有较为高速的内部结构以及拥有比较多的埠介面,所以与传统的桥接器比较起来,网路交换机设备能够提供更多的网路流量。

  而关于MAC位址学习的部分,网路交换机设备会从它们的埠上监听所传进来的Frame,检测这些资料的来源端MAC位址,并且把MAC位址与埠号的对应关係记录下来,储存在本地端的MAC资料库内,而这份MAC资料库通常称之为MAC Address Table或是Content-addressable Memory (CAM) Table。

  一旦网路交换机设备再次收到Frame时,会先到MAC资料库内查看从哪个埠出去可到达这个目的地MAC位址所指定的机器,如果目的端的MAC位址能够在MAC资料库中被找到,则这个Frame就只会从学习到的埠号转发。若在MAC资料库中找不到这样的对应关係,则这个Frame会从所有其他的埠转发出去(来源埠除外)。这裡所指的Frame,有人用中文称它为「帧」,但建议还是使用塬有英文来指称会比较好。

  Frame的传送模式

  网路交换机设备在传送Frame时,有以下叁种可用的运作模式:

  1. Store and Forward

  2. Cut Through

  3. Fragment-Free

  接下来,分别介绍这叁种可用的运作模式。

  Store and Forward模式

  在Store and Forward模式下,网路交换机设备会先把Frame完整地接收下来,然后才进行转发的动作。因为在这个模式下,整个Frame都会被读取,因此来源端和目的端的MAC位址都会被读取。另外,CRC(Cyclic Redundancy Check)的错误检查动作也会被执行,也会採用相关的筛选动作,之后才进行转发。如果CRC的检查失败,这个Frame就会被遗弃。这种转送模式虽然能够确保Frame中资料的正确性,但也比较费时,其所需要的延迟时间与Frame的资料长度有关。

  Cut-Though模式

  在Cut-Through这个转送模式中,就不会像Store and Forward那样麻烦,一旦接收到Header之后,看到目的端的MAC位址,就会马上执行Frame的转送动作。因此,Cut-Though模式比Store and Forward模式快上许多,而且Cut-Though模式所需要的时间并不会因为Frame的长度变长就变多,因为网路交换机设备只想取得目的端的MAC位址,而目的端的MAC位址都一定会存放在Frame资料内最前面的Header处。

  不过,虽然有些网路交换机设备在这种模式下只想读取MAC位址,还是存在着某些网路交换机设备,它们会读取CRC值并记录下错误数目,但是一旦有错误发生,在这种模式下是不会将这个Frame遗弃,而是可以针对设定值自动或是手动切换成Store and Forward模式。这种可以允许切换的Cut-Though又称为Adaptive Cut-Though模式,这种模式结合Cut-Though模式与Store and Forward模式的优点。

  Fragment-Free模式

  在Fragment-Free模式中,网路交换机设备只会读取Frame的前64个bytes(这也是乙太网路中Frame最小的资料大小),而最主要塬因是,在乙太网路中碰撞几乎都是发生在前64个bytes之中,因此一旦发生碰撞,就会产生小于64个bytes的Frame资料。所以网路交换机设备经由读取前64个bytes资料,就可以初步筛选经由碰撞所产生的Frame资料。

  这种模式的速度比Cut-Though更快,而且一旦发现有错误的Frame,是会把这样的Frame丢弃,这是与Cut-Though模式不同的地方。这个模式也称为Modified Cut-Though模式。


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