以太网交换技术探讨

杨钊+贺琼

摘 要 对交换式以太网的常用技术进行重点阐述，同时还比较了传统的以太网。作为以太网中的关键设备，交换机采用了专门的三层交换、虚拟局域网以及专门ASIC结构等技术促进了其功能的加强，此外还展望了以太网交换技术的前景。

关键词 以太网；虚拟局域网；交换技术

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）04-0171-01

作为目前应用最广泛的局域网技术，以太网具有开放性好以及成本低的特点。以太网在控制网络中已经成为了控制层以及企业层应用最为广泛的主要网络技术，它可以将各层之间的无缝连接提供出来，而且其已经逐步的发展成为新型的交换式以太网。可以将快速的点对点连接提供给源端与目的端之间，从而有效的促进实时快速的通信在站点独占带宽完成的实现。

1 传统的共享式以太网

CSMA/CD网络协议是传统以太网的基础，100 Mb/s的网络工作速度可以被CSMA/CD支持。然而在使大群的站点访问某一公共传输介质时，传统的介质访问方法是有效的。当通过对CSMA/C问协议的站点的利用，看到正在从网上另一站点进行发送的时候，其就会予以发送上的放弃。站点可以在网络空闲的时候予以立即发送。

传统以太网具有较大的局限性，具体表现在以下几个方面。

1）随着用户数目的不断增加，出现了越来越大的争用网络的可能性，所以用户减少了平均宽带。

2）随着不断提升的服务器以及工作站性能，需要将更快以及更高的贷款和通信支持提供给网络，然而因为饱和的带宽，导致其性能收到了极大地削弱。

2 交换式以太网

2.1 以太网交换机的结构

多端口的智能网桥就是所谓的交换机。与网络接口一样，都会有一个发送侧以及接收侧存在于它的每个端口，纵横开关上会连接到端口的每一侧逻辑，横条会与每个端口的接收侧连接，而纵条会与发送侧连接。可以在一个端口的发送侧与一个端口的接收侧将一条路径建好。可以采用这种方式对任何两个端口进行连接。

2.2 交换机的交换策略

一般情况下，交换机当中存在3种基本技术：存储转发交换；准捷径交换；捷径交换。

两上事件之间的时间间隔就是所谓的交换机转发反应时间。因为数据包几乎可以在捷径交换过程当中马上转发，所以极大地降低了交换的延迟等待时间，捷径交换的主要优势正在于此。

简单的改进基本捷径交换就是所谓的准捷径交换，这种交换方式大部分情况下可以将残帧的转发避免掉。

相对于前两种交换方式而言，存储转发交换具有较大的差别。相对于常规的交换机运行方式，存储转发交换机与之具有相同的运行方式。在存储转发交换机永远不会转发残帧和错帧，而且容易像捷径交换一样发生拥塞的现象几乎没有，这是由于它的帧总是被保存的。

2.3 交换式以太网的优势

由于交换式以太网对传统共享式以太网的不足予以了克服，所以其网络性能大大的提高了，主要包括以下几个方面的内容。

1）由于交换技术的采用，促进了其网络性能的大大提升。

2）利用交换式以太网，当出现增大的网络规模时，不会出现减少用户实际可用带宽的现象。所以其网络的可延伸性大大增强。

3）有利于对广播风暴的预防。无法对“广播风暴”予以组织是网桥的最大的弱点。如果信息传递方式采用的是广播方式，在加上智能连接在网间互联的确实，就会因为大量的信息从而导致“广播风暴”的形成。

4）网络系统随着网络业务的不断发展变得越来越庞大，而且越来越复杂，所以必须要采取有效的网络管理手段，从而对网络资源进行合理的调整，并对整个网络的运行进行控制，对整个网络的状态进行监视。这就能够从逻辑上分配相关资源以及工作站，从而不用对网络的物理连接方式进行考虑。网络管理员可以通过相应的网络管理工作站上的软件来分配工作站、服务器以及其他的各种资源。同时，还要对相应的访问以及安全权限进行设定，这样就可以充分的保证网络管理具有较强的灵活性。

3 第三层交换技术

路由器在保持对网络控制能力的基础上，还可以对性能进行交换的技术就是所谓的第三层交换。

局域网中的路由器被第三层交换技术的交换机所取代，它以对子网间过多的信息流量予以自动控制。在这种情况下交换机就相当于一个代理服务器，交换机在引导的过程中处于一种学习以及监听的状态。在响应了广播的请求之后，交换机就会将一个ARP缓冲区建立在每个子网络中，在对目标节点进行响应的时候，交换机是通过对ARP/SAP寻址表信息的利用来实现的。将二层交换技术以及三层路由功能有效的集合在一起是基于三层交换的交换网络的一个特点，所以可以实现灵活控制流量、连接以及网络结构，在这种情况下，网络的性能就被极大地提升了。与此同时，伴随着千兆位交换机的诞生，网络交换机的低延时以及高速率的性能得到了进一步的提升。从这里我们可以看出，交换网络由于三层交换技术的诞生，从而具有了更为广阔的发展天地，而交换网络的发展方向也就变成了基于三层交换的交换网络。

4 结束语

建立共享式网络基础之上是传统以太网的一个特点。一些难以解决的网络瓶颈问题随着网络的不断复杂化而出现，以太网由于交换技术的出现从而有了新的发展空间，有效的将以太网“共享”的技术基础改变了，从而促进了网络通信交换能力的大幅度提升。

参考文献

[1]FPID，Based Communications Switching[J].I-CubeCorporation.s Application Note

[2]LarsThylan，etc，Switching Technologies for future Guided Wave Optical Networks[J].1996（4）.

[3]陈只明.工业以太网的研究现状及展望[J].化工自动化及仪表，2001，28（6）：1-4.

[4]周红玉.以太网交换机体系结构与实现技术分析[J].集美大学学报（自然科学版），2001（03）：264.

[5]严加辉，范新民.以太网多层交换技术分析与应用[J].计算机应用研究，1998（4）：88-92.

作者简介

杨钊，男，陕西西安人，助教，在职研究生，湖北工业职业技术学院电子工程系，研究方向：通信施工与优化。

贺琼，女，湖北郧县人，讲师，在职研究生，研究方向：通信光缆。endprint