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本文目录一览：1、交换机的工作原理是什么2、几种典型交换机常见的故障以及解决办法... 本文目录一览：
交换机的工作原理是什么
交换机工作原理
1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。
交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。
类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。
利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流X14880bps／道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。
二、三种交换技术
1．端口交换
端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通常划分有多条以太网段（每条网段为一个广播域），不用网桥或路由连接，网络之间是互不相通的。以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上，端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度，端口交换还可细分为：
·模块交换：将整个模块进行网段迁移。
·端口组交换：通常模块上的端口被划分为若干组，每组端口允许进行网段迁移。
·端口级交换：支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的，具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当，那么还可以在一定程度进行客错，但没有改变共享传输介质的特点，自而未能称之为真正的交换。
2．帧交换
帧交换是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异，但对网络帧的处理方式一般有以下几种：
·直通交换：提供线速处理能力，交换机只读出网络帧的前14个字节，便将网络帧传送到相应的端口上。
·存储转发：通过对网络帧的读取进行验错和控制。
前一种方法的交换速度非常快，但缺乏对网络帧进行更高级的控制，缺乏智能性和安全性，同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此，各厂商把后一种技术作为重点。
有的厂商甚至对网络帧进行分解，将帧分解成固定大小的信元，该信元处理极易用硬件实现，处理速度快，同时能够完成高级控制功能（如美国MADGE公司的LET集线器）如优先级控制。
3．信元交换
ATM技术代表了网络和通讯技术发展的未来方向，也是解决目前网络通信中众多难题的一剂“良药”，ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定，因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接，并行运行，可以通过一个交换机同时建立多个节点，但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标、节点建立多个虚拟链接，以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用，因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。
三、局域网交换机的种类和选择
局域网交换机根据使用的网络技术可以分为：
·以大网交换机；
·令牌环交换机；
·FDDI交换机；
·ATM交换机；
·快速以太网交换机等。
如果按交换机应用领域来划分，可分为：
·台式交换机；
·工作组交换机；
·主干交换机；
·企业交换机；
·分段交换机；
·端口交换机；
·网络交换机等。
局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言，局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此，在选择交换机时要注意以下事项：
（1）交换端口的数量；
（2）交换端口的类型；
（3）系统的扩充能力；
（4）主干线连接手段；
（5）交换机总交换能力；
（6）是否需要路由选择能力；
（7）是否需要热切换能力；
（8）是否需要容错能力；
（9）能否与现有设备兼容，顺利衔接；
（10）网络管理能力。
四、交换机应用中几个值得注意的问题
1．交换机网络中的瓶颈问题
交换机本身的处理速度可以达到很高，用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解，连接入网的工作站或服务器使用的网络是以大网，它遵循CSMA／CD介质访问规则。在当前的客户／服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器，因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点，在交换机中设计了一个或多个高速端口（如3COM的Linkswitch1000可以配置一个或两个100Mbps端口），方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器（进行业务划分）或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法，方便用户架构容错的冗余连接。
2．网络中的广播帧
目前广泛使用的网络操作系统有Netware、Windows NT等，而Lan Server的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率，这时可以利用交换机的虚拟网功能（并非每种交换机都支持虚拟网）将广播包限制在一定范围内。
每台文交换机的端口都支持一定数目的MAC地址，这样交换机能够“记忆”住该端口一组连接站点的情况，厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样，用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数，交换机接收到一个网络帧时，只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中，那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。
3．虚拟网的划分
虚拟网是交换机的重要功能，通常虚拟网的实现形式有三种：
(1)静态端口分配
静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口，使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性，除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦，但比较安全，容易配置和维护。
（2）动态虚拟网
支持动态虚拟网的端口，可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时，交换机端口还未分配，于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后，用户的计算机可以灵活地改变交换机端口，而不会改变该用户的虚拟网的从属性，而且如果网络中出现未定义的MAC地址，则可以向网管人员报警。
（3）多虚拟网端口配置
该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门（每种业务设置成一个虚拟网）都可同时访问，也可以同时访问多个虚拟网的资源，还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中，因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了Inter－Switch Link（ISL）虚拟网络协议，该协议支持跨骨干网（ATM、FDDI、Fast Ethernet）的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub，通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。
4.高速局域网技术的应用
快速以太网技术虽然在某些方面与传统以大网保持了很好的兼容性，但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。通过100Mbps的交换机可以打破这些局限。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。
目前也出现了CDDI／FDDI的交换技术，另外该CDDI／FDDI的端口价格也呈下降趋势，同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势，因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。
3COM的主要交换产品有Linkswitch系列和LANplex系列；BAY的主要交换产品有LattisSwitch2800，BAY stack workgroup、System3O00／5000（提供某些可选交换模块）；Cisco的主要交换产品有Catalyst 1000／2000／3000／5000系列。
三家公司的产品形态看来都有相似之处，产品的价格也比较接近，除了设计中要考虑网络环境的具体需要（强调端口的搭配合理）外，还需从整体上考虑，例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟以及市场竞争的加剧，帧交换机的价格将会进一步下跌，它将成为工作组网的重要解决方案。
几种典型交换机常见的故障以及解决办法
1、电源故障
做好外部电源的供应工作，一般通过引入独立的电力线来提供独立的电源，并添加稳压器来避免瞬间高压或低压现象。
如果条件允许，可以添加不间断电源来保证交换机的正常供电，有的提供稳压功能，而有的没有，选择时要注意。在机房内设置专业的避雷措施，用来避免雷电对交换机的伤害。
2、线缆故障
在实际使用中，电缆故障经常导致交换机系统或端口不能正常工作，所以这里也把这类故障归入交换机硬件故障。比如接头接插不紧，线缆制作时顺序排列错误或者不规范，线缆连接时应该用交叉线却使用了直连线，光缆中的两根光纤交错连接，错误的线路连接导致网络环路等。
3、模块故障
交换机是由很多模块组成，比如：堆叠模块、管理模块(控制模块)和扩展模块等。这些模块发生故障的机率很小，不过一旦出现问题，就会遭受巨大的经济损失。如果插拔模块时不小心，或者搬运交换机时受到碰撞，或者电源不稳定等情况，都可能导致此类故障的发生。
4、端口故障
不小心把光纤插头弄脏，可能导致光纤端口污染而不能正常通信。很多人喜欢带电插拔接头，理论上讲是可以的，但是这样也无意中增加了端口的故障发生率。
一般情况下，端口故障是某一个或者几个端口损坏。所以，在排除了端口所连计算机的故障后，可以通过更换所连端口，来判断其是否损坏。遇到此类故障，可以尝试在电源关闭后，用酒精棉球清洗端口，如果端口确实被损坏，那就只能更换端口了。
5、背板故障
在外部电源正常供电的情况下，如果交换机的各个内部模块都不能正常工作，那就可能是背板坏了，遇到这种情况即使是电器维修工程师，恐怕也无计可施，惟一的办法就是更换背板了。
交换机的工作原理是什么呢？
交换机也叫交换式集线器，它通过对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用，由于交换机根据所传递信息包的目的地址，将每一信息包独立地从源端口送至目的端口，避免了和其他端口发生碰撞。广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
交换机的工作原理 在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“傻瓜”--要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的!而交换机则是一个“聪明”的邮递员--交换机拥有一条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，当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（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）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，交换机才广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。 可见，交换机在收到某个网卡发过来的“信件”时，会根据上面的地址信息，以及自己掌握的“常住居民户口簿”快速将信件送到收信人的手中。万一收信人的地址不在“户口簿”上，交换机才会像集线器一样将信分发给所有的人，然后从中找到收信人。而找到收信人之后，交换机会立刻将这个人的信息登记到“户口簿”上，这样以后再为该客户服务时，就可以迅速将信件送达了。
交换机的作用及工作原理是什么？
交换机负责连接网络设备（如交换机、路由器、防火墙、无线AP等）和终端设备（如计算机、服务器、摄像头、网络打印机等）；路由器实现局域网与局域网的互联，局域网与Internet的互联；而防火墙作为一个安全网络设备，作用于内部网络与内部网络之间，或者内部网络与Internet之间。总的来说，交换机负责连接设备，路由器负责连接网络，防火墙负责网络访问限制。
1.交换机的功能
交换机的功能是连接计算机、服务器、网络打印机、网络摄像头、IP电话等终端设备，并实现与其它交换机、无线接入点、路由器、网络防火墙等网络设备的互联，从而构建局域网络，实现所有设备之间的通信。
2.交换机的工作原理
交换机位于OSI参考模型中的第二层（数据链路层），交换机的工作依赖于对MAC地址的识别（所有的网络设备都有一个唯一的MAC地址，通常是由厂商直接烧录进网卡中）。
当交换机从其某个端口收到一个数据包时，先读取包头中的源MAC地址（即发送该数据包的设备网卡的MAC地址），将该MAC地址和端口对应起来添加到交换机内存里的地址表中；然后再读取包头中的目的MAC地址，对照内存里的地址表看该MAC地址与哪个端口对应，如果地址表中有该MAC地址的对应端口，则将该数据包直接复制到对应的端口上，如果没有找到，则将该数据帧作为一个广播帧发送到所有的端口，对应的MAC地址设备会自动接受该帧数据，同时，交换机将接受该帧数据的端口与这个目的MAC地址对应起来放入内存中的地址表中。
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常见的交换机故障处理
常见的交换机故障处理
由网线的故障可以引申出交换机的故障，当交换机某个模块或端口出现故障时同样会出现这种情况。下面是我整理的交换机的常见故障及解决办法，希望对你有帮助!
故障现象: 开启核心交换机后，交换机没有正常运作，而且发现面板上的POWER指示灯并没有亮，而且风扇也不转动。
故障原因:这种故障通常是由于外部供电环境的不稳定，或者是电源线路老化，又或者是由于遭受雷击等而导致电源损坏或者风扇停止，从而导致交换机不能正常工作。 还有可能是由于电源缘故而导致交换机机内的其他部件坏的损坏。
解决方法: 这类问题很容易发现也很容易解决，当发生这种故障时，首先检查电源系统，看看供电插座有没有电流，电压是否正常。要是供电正常的话，那就要检查电源线是否有所损坏，有没有松动等，若电源线损坏的话就更换一条，松动了的话就重新插好，如果问题还没有解决，那问题就应该落在交换机的电源或者是机内的其他部件损坏了。预防方法也比较简单，首先要做的就是保证外部供电环境的稳定，这可以通过引入独立的电力线来提供独立的电源，并添加稳压器来避免瞬间高压或低压象。可能的话，建议最好配置UPS系统。
故障现象: 有一个电脑室经常出现一部分电脑不能访问服务器的现象。一开始以为是网络布线不规范和网卡设置被学生修改了，所以机房管理员经常对网线进行测试和重新设置系统的网络配置。但是经过反复维修，这些电脑的网络连接还是时好时坏，到最后，这一组的电脑全部都不能上网了，同时也发现连接这组电脑的交换机的所有连接指示灯都在不规则地乱闪。
故障原因: 核心交换机一般是由主电路板和供电电路板组成，造成这种故障一般都是这两个部分出现了问题。而造成电路板不能正常工作的主要因素有:电路板上的元器件受损或基板不良，硬件工注不合适和硬件更新后以及由于兼容问题而造成的电路板块类型不合适等。
解决方法: 首先确定究竟是主电路板还是供电电路板出现问题，先从电源部分开始检查，用万能表在去掉主电路板负载的情况下通电测量，看测量出的指标是否正常，若不正常。则换用一个AT电源，输入电源到主电路板，交换机前面板的指示灯恢复正常的亮度和颜色，而所连接这台交换机的电脑正常互访，就说明是供电电路板出现了问题。若以上操作无效的话，问题就应该是出现在主电路板上了。这是交换机故障中最常见的，如果光纤插头或RJ-45端口脏了，可能导致端口污染而不能正常通信。还有，平常很多人都喜欢带电插拔接头，在理论上说似乎并没有不妥，但实际上经常这样的`话就无意中增加了端口的故障发生率;在搬运时的不小心，也可能导致端口物理损坏;购买的水晶头尺寸偏大，插入交换机时，也很容易破坏端口。此外，如果接在端口上的双绞线有一段暴露在室外，万一这根电缆被雷电击中，就会导致所连交换机端口被击坏。
解决方法 :一般情况下，端口故障是个别的端口损坏，先检查出现问题的计算机，在排除了端口所连计算机的故障后，可以通过更换所连端口，来判断其是否端口问题，若更换端口后问题能解决的话,再进一步判断是端口的何种缘故。关闭电源后，用酒精棉球清洗端口，如果端口确实被损坏，那就只能更换端口了。此外，无论是光纤端口还是双绞线的RJ-45端口，在插拔接头时一定要小心，建议插拔时最好不要带电操作。
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交换机的工作原理
交换机的工作原理
一、交换机的工作原理
1、交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射，并将其写入MAC地址表中。
2、交换机将数据帧中的目的MAC地址同已建立的MAC地址表进行比较，以决定由哪个端口进行转发。
3、如数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有端口转发。这一过程称为泛洪(flood)。
4、广播帧和组播帧向所有的端口转发。
二、交换机的三个主要功能
以太网交换机了解每一端口相连设备的MAC地址，并将地址同相应的端口映射起来存放在交换机缓存中的MAC地址表中。
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时，它被转发到连接目的节点的端口而不是所有端口(如该数据帧为广播/组播帧则转发至所有端口)。
消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，以太网交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径。
三、交换机的工作特性
1、交换机的每一个端口所连接的网段都是一个独立的冲突域。
2、交换机所连接的设备仍然在同一个广播域内，也就是说，交换机不隔绝广播(惟一的例外是在配有VLAN的环境中)。
3、交换机依据帧头的信息进行转发，因此说交换机是工作在数据链路层的网络设备(此处所述交换机仅指传统的二层交换设备)。
四、交换机的分类
依照交换机处理帧时不同的操作模式，主要可分为两类：
存储转发：交换机在转发之前必须接收整个帧，并进行错误校检，如无错误再将这一帧发往目的地址。帧通过交换机的转发时延随帧长度的不同而变化。
直通式：交换机只要检查到帧头中所包含的目的地址就立即转发该帧，而无需等待帧全部的被接收，也不进行错误校验。由于以太网帧头的长度总是固定的，因此帧通过交换机的转发时延也保持不变。
五、二、三、四层交换机
多种理解的说法：
二层交换(也称为桥接)是基于硬件的桥接。基于每个末端站点的`唯一MAC地址转发数据包。二层交换的高性能可以产生增加各子网主机数量的网络设计。其仍然有桥接所具有的特性和限制。
三层交换是基于硬件的路由选择。路由器和第三层交换机对数据包交换操作的主要区别在于物理上的实施。
四层交换的简单定义是：不仅基于MAC(第二层桥接)或源/目的地IP地址(第三层路由选择)，同时也基于TCP/UDP应用端口来做出转发决定的能力。其使网络在决定路由时能够区分应用。能够基于具体应用对数据流进行优先级划分。它为基于策略的服务质量技术提供了更加细化的解决方案。提供了一种可以区分应用类型的方法。
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