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以太网交换机的特点及硬件组成部分

2021-08-12 来源:十堰机械信息网

以太网交换机是数据链路层的机器,以太网使用物理地址(MAC地址),48位,6字节。其原理是当接受到一个广播帧时,他会向除接受端口之外的所有端口转发。当接受到一个单播帧时,检查其目的地址并对应自己的MAC地址表,如果存在目的地址,则转发,如果不存在则泛洪(广播),广播后如果没有主机的MAC地址与帧的目的MAC地址相同,则丢弃,若有主机相同,则会将主机的MAC自动添加到其MAC地址表中。交换机分割冲突域,每个端口独立成一个冲突域。每个端口如果有大量数据发送,则端口会先将收到的等待发送的数据存储到寄存器中,在轮到发送时再发送出去。以太网交换机应用最为普遍,价格也较便宜。档次齐全。因此,应用领域非常广泛,在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。下面小编来为大家介绍以太网交换机的特点、硬件组成部分、接口类型、数据转发方式、使用注意事项、故障排除的三种方法、选购要点。一起来看看吧!

以太网交换机的特点

1、以太网交换机的每个端口都直接与主机相连,并且一般都工作在全双工方式。

2、交换机能同时连通许多对的端口,使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样,进行无冲突地传输数据。

3、共享传输媒体的带宽,对于普通10Mb/s的共享式以太网,若共有N个用户,则每个用户占有的平均带宽只有总带宽(10Mb/s)的N分之一。

以太网交换机的硬件组成部分

1、业务接口(Port):普通接入接口和上行汇聚端口。交换机支持的接口数量的多少直接决定了交换机的接入性能,交换机支持的接口类型则直接决定了交换机在网络中的应用位置。如100M或10M接入端口的交换机一般用于网络的边缘接入层,而1000M接入端口的交换机一般应用在网络核心层或汇聚层。

2、主板(背板):提供各业务接口和数据转发单元的联系通道。背板吞吐量(bps)也称背板带宽,是交换机接口处理器或接口卡和数据总线间所能吞吐的最大数据量,这是交换机交换性能的一个重要指标。一台交换机的背板带宽越高,就说明它处理数据的能力就越强。

3、主处理器(CPU):交换机运算的核心部件;它的主频直接决定了交换机的运算速度,用单位时间内能够完成的计算量来衡量。

4、内存(RAM):为CPU运算提供动态存储空间;内存空间的大小与CPU的主频共同决定了计算的最大运算量。

5、Flash:提供永久存储功能,主要保存配置文件和系统文件;Flash能够快速恢复业务,有效地保证了交换机的正常运转。同时还为网络设备的升级维护提供方便、快捷的方式。如使用FTP、TFTP升级或配置等等。

6、电源系统:为交换机提供电源输入,电源系统的性能在很大程度上决定了交换机能否正常运行,最大输出电流和最大电源数、输入电压的可变化范围等都是衡量电源系统的重要指标。一般的,核心设备都提供有冗余电源供应,在一个电源失效后,其他电源仍可继续供电,不影响设备的正常运转。在接多个电源时,要注意用多路继电供应,这样,在一路线路失效时,其他线路仍可继续供电。

以太网交换机的接口类型

一、FDDI接口

1、FDDI是目前成熟的LAN技术中传输速率最高的一种,具有定时令牌协议的特性,支持多种拓扑结构,传输媒体为光纤。

2、光纤分布式数据接口(FDDI)是由美国国家标准化组织(ANSI)制定的在光缆上发送数字信号的一组协议。FDDI使用双环令牌,传输速率可以达到100Mbps。

CCDI是FDDI的一种变型,它采用双绞铜缆为传输介质,数据传输速率通常为100Mbps。

3、FDDI-2是FDDI的扩展协议,支持语音、视频及数据传输,是FDDI的另一个变种,称为FDDI全双工技术(FFDT),它采用与FDDI相同的网络结构,但传输速率可以达到200Mbps。

4、由于使用光纤作为传输媒体具有容量大、传输距离长、抗干扰能力强等多种优点,常用于城域网、校园环境的主干网、多建筑物网络分布的环境,于是FDDI接口在网络骨干交换机上比较常见,现在随着千兆的普及,一些高端的千兆交换机上也开始使用这种接口。

二、SC光纤接口

1、SC光纤接口在100Base-TX以太网时代就已经得到了应用,因此当时称为100Base-FX(F是光纤单词fiber的缩写),不过当时由于性能并不比双绞线突出但是成本却较高,因此没有得到普及,现在业界大力推广千兆网络,SC光纤接口则重新受到重视。

2、光纤接口类型很多,SC光纤接口主要用于局网交换环境,在一些高性能千兆交换机和路由器上提供了这种接口,它与RJ-45接口看上去很相似,不过SC接口显得更扁些,其明显区别还是里面的触片,如果是8条细的铜触片,则是RJ-45接口,如果是一根铜柱则是SC光纤接口。

三、RJ-45接口

1、这种接口就是我们现在最常见的网络设备接口,俗称“水晶头”,专业术语为RJ-45连接器,属于双绞线以太网接口类型。RJ-45插头只能沿固定方向插入,设有一个塑料弹片与RJ-45插槽卡住以防止脱落。

2、这种接口在10Base-T以太网、100Base-TX以太网、1000Base-TX以太网中都可以使用,传输介质都是双绞线,不过根据带宽的不同对介质也有不同的要求,特别是1000Base-TX千兆以太网连接时,至少要使用超五类线,要保证稳定高速的话还要使用6类线。

四、AUI接口

1、AUI接口专门用于连接粗同轴电缆,早期的网卡上有这样的接口与集线器、交换机相连组成网络,现在一般用不到了。

2、AUI接口是一种“D”型15针接口,之前在令牌环网或总线型网络中使用,可以借助外接的收发转发器(AUI-to-RJ-45),实现与10Base-T以太网络的连接。

五、Console接口

1、可进行网络管理的交换机上一般都有一个“Console”端口,它是专门用于对交换机进行配置和管理的。通过Console端口连接并配置交换机,是配置和管理交换机必须经过的步骤。因为其他方式的配置往往需要借助于IP地址、域名或设备名称才可以实现,而新购买的交换机显然不可能内置有这些参数,所以Console端口是最常用、最基本的交换机管理和配置端口。

2、不同类型的交换机Console端口所处的位置并不相同,有的位于前面板,而有的则位于后面板。通常是模块化交换机大多位于前面板,而固定配置交换机则大多位于后面板。在该端口的上方或侧方都会有类似“CONSOLE”字样的标识。

六、BNC接口

BNC是专门用于与细同轴电缆连接的接口,细同轴电缆也就是我们常说的“细缆”,它最常见的应用是分离式显示信号接口,即采用红、绿、蓝和水平、垂直扫描频率分开输入显示器的接口,信号相互之间的干扰更小。

以太网交换机的数据转发方式

1、直接交换

在直接交换方式中,交换机边接收边检测.一旦检测到目的地址字段,就立即将该数据转发出去,而不管数据是否出错,出错检测任务由节点主机完成.这种交换方式的优点是交换延迟时间短,缺点是缺少差错检测能力,不支持不同输入/输出速率的端口之间的数据转发。

2、存储转发交换

在存储转发方式,交换机首先要完整的接收站点发送的数据,并对数据进行差错检测.如接收数据是正确的,再根据目的地址确定输出端口号,将数据转发出去,这种交换方式的优点是具有差错检测能力,并能支持不同输入/输出速率端口之间的数据转发,缺点是交换延迟时间相对较长。

3、改进的直接交换

改进的直接交换方式将直接交换与存储转发交换结合起来,在接收到数据的前64字节之后,判断数据的头部字段是否正确,如果正确则转发出去,这种方法对于短数据来说,交换延迟与直接交换方式比较接近;而对于长数据来说,由于它只对数据前部的主要字段进行差错检测,因此交换延迟将会明显减少。

以太网交换机使用注意事项

1、不要将设备放置在接近水源或者潮湿的地方;

2、电源电缆上不要放任何的东西,将其放在碰不到的地方;

3、为了避免火灾,不要将电缆打结或者包住;

4、电源接头以及其他设备连接件需要连接牢固,并经常检查线路的牢固性;

5、保持光纤插座和插头的清洁,设备工作时,不要直视光纤的断面;

6、注意设备清洁,必要时可以用棉布擦拭;

7、设备出现故障时,为了安全起见不要自己维修。

以太网交换机故障排除的三种方法

1、排除法

当我们面对故障现象并分析问题时,无意中就已经学会使用排除法来确定发生故障的方向了。这种方法是指依据所观察到的故障现象,尽可能全面地列举出所有可能发生的故障,然后逐个分析、排除。在排除时要遵循由简到繁的原则,提高效率。使用这种方法可以应付各种各样的故障,但维护人员需要有较强的逻辑思维,对交换机知识有全面深入的了解。

2、对比法

所谓对比法,就是利用现有的、相同型号的且能够正常运行的以太网交换机作为参考对象,和故障交换机之间进行对比,从而找出故障点。这种方法简单有效,尤其是系统配置上的故障,只要简单地对比一下就能找出配置的不同点,但是有时要找一台型号相同、配置相同的交换机也不是一件容易的事。

3、替换法

替换法是指使用正常的以太网交换机部件来替换可能有故障的部件,从而找出故障点的方法。它主要用于硬件故障的诊断,但需要注意的是,替换的部件必须是相同品牌、相同型号的同类交换机才行。当然为了使排障工作有章可循,可以在故障分析时,应按照以下的原则来分析。

①由外而内

如果交换机存在故障,我们可以先从外部的各种指示灯上辨别,然后根据故障指示,再来检查内部的相应部件是否存在问题。无论能否从外面的出故障所在,都必须登录交换机以确定具体的故障所在,并进行相应的排障措施。

②由软到硬发生故障

谁都不想动不动就那螺丝刀去先拆了交换机再说,所以在检查时,总是先从系统配置或系统软件上着手进行排查。如果软件上不能解决问题,那就是硬件有问题了。比如某端口不好用,那我们可以先检查用户所连接的端口是否不在相应的VLAN中,或者该端口是否被其他的管理员关闭,或者配置上的其他原因。如果排除了系统和配置上的各种可能,那就可以怀疑到真正的问题所在——硬件故障。

③先易后难

在遇到故障分析较复杂时,必须先从简单操作或配置来着手排除。这样可以加快故障排除的速度,提高效率。

以太网交换机的选购要点

1、工作环境方面的考量:包括温度范围、EMC电磁兼容性、防护等级、安装方式和电源等。工业以太网交换机设计用于那些不适合商用交换机的环境,例如具有极限温度、高振动以及强电磁噪声的环境。

2、选用网管型还是非网管型交换机:如果网络比较简单,可以选用即插即用的非网管型交换机;如果为了将来维护方便,可能需要选用网管型,只有网管型交换机才能做到环型的拓扑连接。

3、还需要满足相关的工业标准:比如船用的交换机应符合船结构的标准;如果是危险场合的应用,则要符合相应的认证标准;轨道交通和公路等交通行业也有自己的标准。

上述是小编为大家讲解的以太网交换机的特点、硬件组成部分、接口类型、数据转发方式、使用注意事项、故障排除的三种方法、选购要点。关于以太网交换机的知识,小编就先介绍到这里啦,希望这些知识能够帮助到大家!快速以太网技术的发展,给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机。以太网的通信速率从10M、100M增大到如今的1000M、10G,在数据吞吐量相同的情况下,通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小,即网络碰撞机率大大下降。以太网交换机由于具有数据存储、转发的功能,使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲,不再发生碰撞,使以太网通信确定性和实时性大大提高。

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