網(wǎng)橋的一個端口所連接的網(wǎng)絡屬于一個沖交域,因此利用網(wǎng)橋來連接和組建局域網(wǎng)可縮小沖突域的范圍、減少碰撞沖突的幾率、提高網(wǎng)絡通信的速度和效率。
網(wǎng)橋端口較少,于是誕生了交換機設備。最早的以太網(wǎng)交換機出現(xiàn)在1995年,交換機的前身是網(wǎng)橋,相當于是一個多端口的網(wǎng)橋。交換機的任意兩個端口就相當于是一個兩端口的網(wǎng)橋。
交換機的每一個端門屬于一個沖突域。不同端口屬于不同的沖突域。如果交換機的一個端口連接的是一臺主機。則該主機收發(fā)數(shù)據(jù)獲得收發(fā)權的幾率就是100%,不會發(fā)生碰撞沖突,因此交換機可工作在全雙工模式。
交換機擁有一條高帶寬的背板總線和內(nèi)部交換矩陣,并為每個端口設立了獨立的通道和帶寬,交換機的昕有端口都掛接在這條背板總線上,通過內(nèi)部交換矩陣可實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)轉發(fā),因此交換機每一個端口的帶寬是獨享的。例如對于100Mb/s的交換機,每一個端口的通信速率均可同時達到100Mb/s集線器的端口帶寬是共享的,比如一臺100Mb/s的集線器,是所有端口共享使用這100Mb/s的帶寬。
交換機的背板帶寬越寬(背板帶寬指的是交換機在無阻塞情況下的最大交換能力),交換機的處理和交換速度就越快。交換機的數(shù)據(jù)轉發(fā)算法較簡單(相對于路由算法),可基于硬件(ASIC芯片)束實現(xiàn)。因此交換機可基于硬件實現(xiàn)線速交換。
由此可見,交換機各端口是獨享帶寬,并可實現(xiàn)全雙工通信。
交換機工作于數(shù)據(jù)鏈路層,能識別數(shù)據(jù)幀中的MAC地址。根據(jù)目標MAC地址進行數(shù)據(jù)幀的轉發(fā)。交換機在未特別指定的情況下,均是指二層交換機。三層交換機是指可以工作在第三層(網(wǎng)絡層)的交換機,三層交換機增加了路由功能,能識別IP地址,可對IP數(shù)據(jù)包進行路由選擇和轉發(fā)。三層交換機也可工作在第二層,作為一個二層交換機來使用。
以太網(wǎng)交換機具備強大的數(shù)據(jù)交換處理能力和豐富的功能(VLAN劃分,生成樹協(xié)議、組播支持、服務質(zhì)量等),交換機和路由器已成為局域網(wǎng)組網(wǎng)的核心關鍵設備,交換式以太網(wǎng)成為日前最流行且最佳的組網(wǎng)方式。
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