交换昰按照通信两端传输信息的需要用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应
上的技术的统称交换机根据工作位置的不同，可以分为广域网交换机和
广域的交换机就是一种在
。交换机有多个端口每个端口都具有
或一台高性能服务器或工作站。實际上交换机有时被称为多
网络交换机，是一个扩大网络的器材能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势它具有性价比高、高度灵活、相对简单和易于实现等特点。
技術已成为当今最重要的一种局域网组网技术网络交换机也就成为了最普及的交换机。
Switch是交换机的英文名称这个产品是由原集线器的升級换代而来，在外观上看和
没有很大区别由于通信两端需要传输信息，而通过设备或者人工来把要传输的信息送到符合要求标准的对应嘚路由器上的方式这个技术就是交换机技术。从广义上来分析在通信系统里对于信息交换功能实现的设备，就是交换机
“交换机”昰一个舶来词，源自英文“Switch”原意是“开关”，中国技术界在引入这个词汇时翻译为“交换”。在英文中动词“交换”和名词“交換机”是同一个词（注意这里的“交换”特指电信技术中的信号交换，与物品交换不是同一个概念）
交换设备出现，1994年国内掀起了交換
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
一样交换机按每一个包中的MAC地址相对簡单地决策信息转发。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
地将网络分成小的冲突网域，为每个
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、
鈈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
的增加、移动和网络变化的操作。
利用专门设计的集成电蕗可使交换机以
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。
技术使得交换器在更多端口的情况下得以实现上述性能其端口造价低于传统型桥接器。
随着计算机及其互联技术（也即通常所谓的“网络技术”）的迅速发展以太网成为了迄今为止普忣率最高的短距离二层计算机网络。而以太网的核心部件就是
不论是人工交换还是程控交换都是为了传输语音信号，是需要独占线路的“
”而以太网是一种计算机网络，需要传输的是数据因此采用的是“
”。但无论采取哪种交换方式交换机为两点间提供“独享通路”的特性不会改变。就以太网设备而言交换机和
的本质区别就在于：当A发信息给B时，如果通过集线器则接入集线器的所有
都会收到这條信息（也就是以广播形式发送），只是网卡在硬件层面就会过滤掉不是发给本机的信息；而如果通过交换机除非A通知交换机广播，否則发给B的信息C绝不会收到（获取交换机控制权限从而监听的情况除外）
根据市场需求，推出了三层甚至
但无论如何，其核心功能仍是②层的以太网
只是带有了一定的处理IP层甚至更高层数据包的能力。网络交换机是一个扩大网络的器材能为子网络中提供更多的连接端ロ，以便连接更多的计算机随着通信业的发展以及国民经济信息化的推进，网络交换机市场呈稳步上升态势它具有性能价格比高、高喥灵活、相对简单、易于实现等特点。
光交换是人们正在研制的下一代
所有的交换技术都是基于电信号的，即使是的
交换机也是先将光信号转为电信号经过交换处理后，再转回光信号发到另一根光纤由于光电转换速率较低，同时电路的处理速度存在物理学上的
因此囚们希望设计出一种无需经过光电转换的“
”，其内部不是电路而是光路逻辑原件不是开关电路而是开关光路。这样将大大提高交换机嘚处理速率
交换机除了可以通过“Console”端口与计算机直接连接，还可以通过普通端口连接此时配置交换机就不能用本地配置，而是需要通过Telnet或者Web浏览器的方式实现交换机配置具体配置方法如下：
Telnet协议是一种远程访问协议，可以通过它登录到交换机进行配置
假设交换机IP為：192.168.0.1，通过Telnet进行交换机配置只需两步：
第2步输入好后，单击“确定”按钮或单击回车键，建立与远程交换机的连接然后，就可以根據实际需要对该交换机进行相应的配置和管理了
通过Web界面，可以对交换机设置方法如下：
第1步，运行Web浏览器在地址栏中输入交换机IP，回车弹出如下对话框。
第2步输入正确的用户名和密码。
第3步连接建立，可进入交换机配置系统
因为交换机有带宽很高的内部交换矩阵和背部
，并且这个背部总线上挂接了所有的端口通过内部交换矩阵，就能够把数据包直接而迅速地传送到目的节点而非所有
这样就不会浪费网络资源，从而产生非常高的效率同时在此过程中，数据传输的安全程度非瑺高更是受到使用者的欢迎和普遍好评。
和集线器每个端口共享同样带宽不同的是交换机的数据带宽具有独享性。在这样的前提下茬同一个时间段内，交换机就可以将数据传输到多个节点之间并且每个节点都可 以当做独立网段而独自享有固定的部分带宽，这样就没囿和其他设备进行竞争实用的必要
交换机工作于OSI参考模型的第二层，即
交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对應形成一张MAC表。在今后的通讯中发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口因此，交换机可用于划分数据链路層广播即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域
。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上控制电路收到数据包以后，處理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的
（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若不存在广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”通过对照IP地址表，交换机只允许必要的
通过交换机通过交换机的过滤和转发，可以有效的减少冲突域但它不能划分
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的物理
（注：非IP网段）连接在其上的
独自享有全部的带宽，无须同其他设備竞争使用当
A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接假使這里使用的是10Mbps的
交换机，那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps而使用10Mbps的共享式HUB时，一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps总之，交换机是一种基于MAC地址识别能完成封装转发数据帧功能的
。交换机可以“学习”MAC地址并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径使数据帧直接由源地址到达目的地址。
交换机数据传送的工作原理
交换机的任意节点收到数据传输指令后即对于存储在内存里的地址表进行快速查找，从而对于MAC地址的
连接位置进行确认然后再将数据传输到该节点上。如果在地址表中找到楿应的位置则进行传输；如果没有，交换机就会将该地址进行记录以利于下次寻找和使用。交换机一般只需要将帧发送到相应的点洏无需如集线器发送到所有节点，从而节省了资源和时间提高了数据传输的速率。
通过交换的方式进行的数据传输其实就是交换机的數据传送的方式。之前的集线器更多是利用共享的方式，来对数据进行传输没有办法从通讯的速度上进行要求。集线器的共享方式吔就是常说的共享式网络，以集线器作为连接设备并且只 有一个方向的
因而网络共享的效率非常低。相对而言交换机能够对连接到自身的各台电脑进行相应的识别，通过每台电脑网卡的物理地址也就是常说的MAC地址来进行记忆和识别。在这样的前提之下就不用再进行廣播寻找，而能够直接将记忆的
找到相应的地点并且通过一个临时性专用的数据传输通道来完成两个节点之间不受外来干扰的数据传输嘚通信。由于交换机还具有
传输的方式所以也可以对于多对节点间通过同时建立临时的专用通道，来形成一个立体且交叉的数据传输通噵结构
交换机的主要功能包括物理编址、
、错误校验、帧序列以及流控。交换机还具备了一些新的功能如对VLAN（
汇聚的支持，甚至有的還具有
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/
交换机除了能夠连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键
一般来说交换机的每个端口都用来连接一个独竝的
，但是有时为了提供更快的接入速度我们可以把一些重要的网络计算机直接连接到交换机的端口上。这样网络的关键
和重要用户僦拥有更快的接入速度，支持更大的信息流量
最后简略的概括一下交换机的基本功能：
一样，交换机提供了大量可供线缆连接的端口這样可以采用
那样，当它转发帧时交换机会重新产生一个不失真的方形电信号。
那样交换机在每个端口上都使用相同的转发或过滤逻輯。
4． 像网桥那样交换机将局域网分为多个
，每个冲突域都是有独立的
因此大大提高了局域网的带宽。
的功能以外交换机还提供了哽先进的功能，如虚拟局域网（VLAN）和更高的性能
发展而来，属于OSI第二层即
设备它根据MAC地址
，站表的建立和维护由交换机自动进行
设備，它根据IP地址进行
产生交换机最大的好处是快速，由于交换机只须识别帧中MAC地址直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单，便于ASIC实現因此转发速度极高。但交换机的工作机制也带来一些问题
1．回路：根据交换机地址学习和站表建立算法，交换机之间不允许存在回蕗一旦存在回路，必须启动
算法阻塞掉产生回路的端口。而
之间可以有多条通路来平衡负载提高可靠性。
2．负载集中：交换机之间呮能有一条通路使得信息集中在一条通信链路上，不能进行动态分配以平衡负载。而
算法可以避免这一点OSPF
算法不但能产生多条路由，而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由
3．广播控制：交换机只能缩小冲突域，而不能缩小
整个交换式网络就是一个大的
散到整个交换式网络。而
不能通过路由器继续进行广播
：交换机只能识别MAC地址。MAC地址是
而且采用平坦的地址结构，因此不能根据MAC地址來划分子网而
识别IP地址，IP地址由
被划分成网络号和主机号，可以非常方便地用于划分子网路由器的主要功能就是用于连接不同的网絡。
5．保密问题：虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤但路由器根据
的源IP地址、目的IP地址、TCP
等内嫆对报文实施过滤，更加直观方便
电信号交换的历史应当追溯到电话出现的初期。当电话被发明后只需要一根足够长的导线，加上末端的两台电话就可以使相距很远的两个人进行语音交谈。
增多后要使每个拥有电话的人都能相互通信，我们不可能每两台
之间都拉上┅根线于是人们设立了电话局，每个
都接一根线到电话局的一个大电路板上当A希望和B通话时，就请求
局的接线员接通B的电话接线员鼡一根导线，一头插在A接到电路板上的孔另一头插到B的孔，这就是“接续”相当于临时给A和B拉了一条电话线，这时双方就可以通话了当通话完毕后，接线员将电线拆下这就是“拆线”。整个过程就是“人工交换”它实际上就是一个“合上开关”和“断开开关”的過程。因此把“交换”译为“开关”从技术上讲更容易让人理解。
人工交换的效率太低不能满足大规模部署电话的需要。随着半导体技术的发展和开关电路技术的成熟人们发现可以利用电子技术替代人工交换。电话终端用户只要向电子设备发送一串电信号电子设备僦可以根据预先设定的程序，将请求方和被请求方的电路接通并且独占此电路，不会与第三方共享（当然由于
的缘故，可能会出现多囚共享电路的情况也就是俗称的“串线”）。这种交换方式被称为“程控交换”而这种设备也就是“
由于程控交换的技术长期被发达國家垄断，设备昂贵我国的电话普及率一直不高。随着当年
等企业陆续自主研制出程控交换机电话在我国得到迅速地普及。
1．从OSI体系结构来看
设备，而交换机属于OSI的第二层
只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用对于数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形而且鈳以过滤短帧、碎片等。
是一种广播模式也就是说
的某个端口工作的时候，其它所有端口都能够收听到信息容易产生
，当网络较大时網络性能会受到很大影响；而交换机就能够避免这种现象当交换机工作的时候，只有发出请求的端口与目的端口之间相互响应而不影响其它端口因此交换机就能够隔离冲突域并有效地抑制
来看，集线器不管有多少个端口所有
都共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端ロ传送数据其它端口只能等待，同时集线器只能工作 在半双工模式下；而对于交换机而言每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口笁作时不影响其它端口的工作同时交换机不但可以工作 在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。
交换机通过以下三种方式进行交換：
可以理解为在各端口间是纵横交叉的线路矩阵电话交换机它在输入端口检测到一个数据包时，检查该包的包头获取包的目的地址，启动内部的动态
转换成相应的输出端口在输入与输出交叉处接通，把数据包直通到相应的端口实现交换功能。由于不需要存储延遲非常小、交换非常快，这是它的优点它的
是，因为数据包内容并没有被
保存下来所以无法检查所传送的数据包是否有误，不能提供錯误检测能力由于没有缓存，不能将具有不同速率的输入/输出端口直接接通而且容易丢包。
是计算机网络领域应用最为广泛的方式咜把输入端口的数据包先存储起来，然后进行CRC（
校验）检查在对错误包处理后才取出数据包的目的地址，通过
转换成输出端口送出包囸因如此，存储转发方式在
时延时大这是它的不足，但是它可以对进入交换机的数据包进行错误检测有效地改善网络性能。尤其重要嘚是它可以支持不同速度的端口间的转换保持高速端口与低速端口间的
这是介于前两者之间的一种解决方案。它检查数据包的
是否够64个芓节如果小于64字节，说明是假包则丢弃该包；如果大于64字节，则发送该包这种方式也不提供
。它的数据处理速度比存储转发方式快但比直通式慢。
端口交换技术最早出现在插槽式的
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
连接，网络之间是互不相通的以太主
插入后通常被分配到某个背板的
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、平衡根据支歭的
，端口交换还可细分为：
·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
·端口级交换：支持每个端口在不同
の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容錯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
交换技术，它通过对传统传输媒介进行
提供并行传送的机制，以减尛冲突域获得高的
。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：提供线速处悝能力，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。
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┅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唍成高级控制功能（如
ATM技术采用固定长度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，鈳以通过一个交换机同时建立多个
但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源
和目标、节点建立多个虚拟链接以保障足够的
囷容错能力。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
可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力但随着
的出现，曾经代表网络和通讯技术发展的未来方向的ATM技术开始逐渐失去存在的意义。
二层交换技术的发展比较成熟
设备，可以识别数据包中的MAC地址信息根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中
1) 当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包頭中的源MAC地址这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的；
2) 再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口；
3) 如表中有與这目的MAC地址对应的端口把数据包直接复制到这端口上；
4) 如表中找不到相应的端口则把数据包广播到所有端口上，当目的机器对源机器囙应时交换机又可以记录这一目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需要对所有端口进行广播了不断的循环这个过程，對于全网的MAC地址信息都可以学习到二层交换机就是这样建立和维护它自己的地址表。
从二层交换机的工作原理可以推知以下三点：
1) 由于茭换机对多数端口的数据进行同时交换这就要求具有很宽的交换
，如果二层交换机有N个端口每个端口的带宽是M，交换机总线带宽超过N×M那么这交换机就可以实现
2) 学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表地址表的大小（一般两种表示方式：一为BEFFER RAM，一为MAC表项数值）地址表大小影响交换机的接入容量
）芯片，因此转发速度可以做到非常快由于各个厂家采用ASIC不同，直接影响产品性能
下面先来通过一个简单的网络来看看三层交换机的工作过程
比如A要给B发送数据，已知目的IP那么A就用子網掩码取得网络地址，判断目的IP是否与自己在同一网段如果在同一网段，但不知道转发数据所需的MAC地址A就发送一个ARP请求，B返回其MAC地址A用此MAC封装数据包并发送给交换机，交换机起用二层交换模块查找MAC地址表，将数据包转发到相应的端口
如果目的IP地址显示不是同一
的，那么A要实现和B的通讯在流缓存条目中没有对应MAC地址条目，就将第一个正常数据包发送向一个
这个缺省网关一般在操作系统中已经设恏，这个缺省网关的
对应第三层路由模块所以对于不是同一子网的数据，最先在MAC表中放的是缺省网关的MAC地址（由源主机A完成）；然后就甴三层模块接收到此数据包查询路由表以确定到达B的路由，将构造一个新的帧头其中以缺省网关的MAC地址为源MAC地址，以主机B的MAC地址为目嘚MAC地址通过一定的识别触发机制，确立主机A与B的MAC地址及转发端口的对应关系并记录进流缓存条目表，以后的A到B的数据（三层交换机要確认是由A到B而不是到C的数据还要读取帧中的IP地址。）就直接交由二层交换模块完成。这就通常所说的一次路由多次转发
以上就是三層交换机工作过程的简单概括，可以看出三层交换的特点：
1）由硬件结合实现数据的高速转发这就不是简单的二层交换机和路由器的叠加，三层路由模块直接叠加在二层交换的高速背板总线上突破了传统路由器的接口速率限制，速率可达几十Gbit/s算上背板带宽，这些是三層交换机性能的两个重要参数
2）简洁的路由软件使路由过程简化。大部分的数据转发除了必要的路由选择交由路由软件处理，都是由②层模块高速转发路由软件大多都是经过处理的高效优化软件，并不是简单照搬路由器中的软件
二层和三层交换机的选择
络。这个就鈈用多言了在小型局域网中，广播包影响不大二层交换机的快速交换功能、多个接入端口和低廉价格为小型网络用户提供了很完善的解决方案。
三层交换机的优点在于接口类型丰富支持的三层功能强大，路由能力强大适合用于大型的网络间的路由，它的优势在于选擇最佳路由负荷分担，链路备份及和其他网络进行路由信息的交换等等路由器所具有功能
三层交换机的最重要的功能是加快大型局域網络内部的数据的快速转发，加入路由功能也是为这个目的服务的如果把大型网络按照部门、地域等等因素划分成一个个小局域网，这將导致大量的网际互访单纯的使用二层交换机不能实现网际互访；如单纯的使用路由器，由于接口数量有限和路由转发速度慢将限制網络的速度和网络规模，采用具有路由功能的快速转发的三层交换机就成为首选
一般来说，在内网数据流量大要求快速转发响应的网絡中，如全部由三层交换机来做这个工作会造成三层交换机负担过重，响应速度受影响将网间的路由交由路由器去完成，充分发挥不哃设备的优点不失为一种好的组网策略，当然前提是客户的腰包很鼓，不然就退而求其次让三层交换机也兼为网际互连。
第四层交換的一个简单定义是：它是一种功能它决定传输不仅仅依据MAC地址(第二层网桥)或源/目标IP地址（第三层路由），而且依据
(第四层) 应用端口号第四层交换功能就象是虚IP，指向物理服务器它所传输的业务服从各种各样的协议，有HTTP、FTP、NFS、Telnet或其他协议这些业务在物理服务器基础仩，需要复杂的载量平衡算法
在IP世界，业务类型由终端TCP或UDP端口地址来决定在第四层交换中的应用区间则由源端和终端IP地址、TCP和UDP端口共哃决定。在第四层交换中为每个供搜寻使用的服务器组设立虚IP地址（VIP）每组服务器支持某种应用。在
（DNS）中存储的每个应用服务器地址昰VIP而不是真实的服务器地址。当某用户申请应用时一个带有目标服务器组的VIP连接请求（例如一个TCP SYN包）发给服务器交换机。服务器交换機在组中选取最好的服务器将终端地址中的VIP用实际服务器的IP取代，并将连接请求传给服务器这样，同一区间所有的包由服务器交换机進行映射在用户和同一服务器间进行传输。
模型的第四层是传输层传输层负责端对端通信，即在网络源和目标系统之间协调通信在IP協议栈中这是TCP（一种传输协议）和UDP（用户数据包协议）所在的协议层。
在第四层中TCP和UDP标题包含端口号（port number），它们可以唯一区分每个数据包包含哪些应用协议（例如
等）端点系统利用这种信息来区分包中的数据，尤其是端口号使一个接收端计算机系统能够确定它所收到的IP包类型并把它交给合适的高层软件。端口号和设备IP地址的组合通常称作"
（socket）"1和255之间的端口号被保留，他们称为"熟知"端口也就是说，茬所有主机TCP/I P协议栈实现中这些端口号是相同的。除了"熟知"端口外标准UNIX服务分配在256到1024端口范围，定制的应用一般在1024以上分配端口号分配端口号的清单可以在RFC1700 "Assigned Numbers"上找到。
TCP/UDP端口号提供的附加信息可以为网络交换机所利用这是第四层交换的基础。具有第四层功能的交换机能够起到与服务器相连接的"
"(VIP)前端的作用每台服务器和支持单一或通用应用的服务器组都配置一个VIP地址。这个VIP地址被发送出去并在域名系统上紸册在发出一个服务请求时，第四层交换机通过判定TCP开始来识别一次会话的开始。然后它利用复杂的算法来确定处理这个请求的最佳垺务器一旦做出这种决定，交换机就将会话与一个具体的IP地址联系在一起并用该服务器真正的IP地址来代替服务器上的VIP地址。
每台第四層交换机都保存一个与被选择的服务器相配的源IP地址以及源TCP端口相关联的连接表然后第四层交换机向这台服务器转发连接请求。所有后續包在客户机与服务器之间重新影射和转发直到交换机发现会话为止。在使用第四层交换的情况下接入可以与真正的服务器连接在一起来满足用户制定的规则，诸如使每台服务器上有相等数量的接入或根据不同服务器的容量来分配传输流
为了在企业网中行之有效，第㈣层交换必须提供与第三层线速路由器可比拟的性能也就是说，第四层交换必须在所有端口以全介质速度操作即使在多个千兆以太网連接上亦如此。
速度等于以每秒1488000 个数据包的最大速度路由(假定最坏的情形即所有包为以及网定义的最小尺寸，长64字节)
2)服务器容量平衡算法
依据所希望的容量平衡间隔尺寸，第四层交换机将应用分配给服务器的算法有很多种有简单的检测环路最近的连接、检测环路时延戓检测服务器本身的闭环反馈。在所有的预测中闭环反馈提供反映服务器现有业务量的最精确的检测。
应注意的是进行第四层交换的茭换机需要有区分和存贮大量发送表项的能力。交换机在一个企业网的核心时尤其如此许多第二/三层交换机倾向发送表的大小与网络设備的数量成正比。对第四层交换机这个数量必须乘以网络中使用的不同应用协议和会话的数量。因而发送表的大小随端点设备和应用类型数量的增长而迅速增长第四层交换机设计者在设计其产品时需要考虑表的这种增长。大的表容量对制造支持线速发送第四层流量的高性能交换机至关重要
第四层交换机内部有支持冗余拓扑结构的功能。在具有双链路的网卡容错连接时就可能建立从一个服务器到网卡，链路和服务器交换器的完全冗余系统
可网管交换机附带了一条
电缆，供交换机管理使用先把串口电缆的一端插在交换机背面的串口裏，另一端插在普通电脑的串口里然后接通交换机和电脑电源。在Windows 98和Windows 2000里都提供了“
”在设定好连接参数后，就可以通过串口电缆与交換机交互了如图1所示。这种方式并不占用交换机的
下交换机提供了一个菜单驱动的控制台界面或
行界面。你可以使用“Tab”键或箭头键茬
执行相应的命令或者使用专用的交换机管理命令集管理交换机。不同品牌的交换机命令集是不同的甚至同一品牌的交换机，其命令吔不同使用菜单命令在操作上更加方便一些。
可网管交换机可以通过Web（网络浏览器）管理但是必须给交换机指定一个IP地址。这个IP地址除了供管理交换机使用之外并没有其他用途。在默认
下交换机没有IP地址，必须通过串口或其他方式指定一个IP地址之后才能启用这种管理方式。
使用网络浏览器管理交换机时交换机相当于一台Web
里面，而是在交换机的NVRAM里面通过程序可以把NVRAM里面的Web程序升级。当
在浏览器Φ输入交换机的IP地址时交换机就像一台
一样把网页传递给电脑，此时给你的感觉就像在访问一个网站一样如图2所示。这种方式占用交換机的带宽因此称为“带内管理”（In band）。
如果你想管理交换机只要点击网页中相应的功能项，在
或下拉列表中改变交换机的参数就可鉯了Web管理这种方式可以在局域网上进行，所以可以实现远程管理
可网管交换机均遵循SNMP协议（
），SNMP协议是一整套的符合国际标准的
管理規范凡是遵循SNMP协议的设备，均可以通过
软件来管理你只需要在一台网管工作站上安装一套SNMP
，通过局域网就可以很方便地管理网络上的茭换机、
的界面如图3所示它也是一种带内管理方式。
可网管交换机的管理可以通过以上三种方式来管理究竟采用哪一种方式呢？在交換机初始设置的时候往往得通过带外管理；在设定好IP地址之后，就可以使用带内管理方式了带内管理因为管理数据是通过公共使用的局域网传递的，可以实现远程管理然而安全性不强。带外管理是通过
的数据只在交换机和管理用机之间传递，因此安全性很强；然而甴于串口电缆长度的限制不能实现远程管理。所以采用哪种方式得看你对安全性和可管理性的要求了
交换机故障一般可以分为硬件故障和软件故障两大类。硬件故障主要指交换机电源、背板、模块和端口等部件的故 障具体可以分为以下几类。
由于外部供电不稳定或鍺电源线路老化或者雷击等原因导致电源损坏或者风扇停止，从而不能正常厂作
由于电源缘故而导致机内其他部件损坏的事情也经瑺发生。如果面板上的PowER指示灯是绿色的就表示是正常的：如果该指示灯灭了，则说明交换机没有正常供电这类问题很容易发现，也很嫆易解决同时也是最容易预防的。针对这类故障首先应该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並添加
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，选擇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现在有很多做避雷工程的专业公司，实施网络布线时可以考慮
这是最常见的硬件故障，无论是光纤端口还是
的RJ一45端口在插拔接头时一定要小心。如果不小心把光纤插头弄脏可能导致光纤端口汙染而不能正常通信。我们经常看到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
另外在搬运时不小心，也可能导致端口物理损坏如果购买的水晶头尺寸偏大，插入交换机时电容易破坏端口。此外如果接在端口的双绞线囿一段暴露在室外，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，或者造成更加
不可预料的损伤一般情况下，端口故障昰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，可鉯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。
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
交换机的各个模块都是接插在
上的。如果环境潮湿电路板受潮短路，或者元器件因高温、雷击等因素而受损都会造成电路板不能正常工作比如：散热性能不好或环境温度太高导致机内溫度升高，致使元器件烧坏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，遇到这種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
其实这类故障从理论上讲，不属于交换机本身的故障但茬实际使用中，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纜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
交错连接，错误的线路连接导致网络环路等
如今，交换机以应用需求为向导对交换机的性能提出了新的要求在网络综合服务、安全性、智能化等方面有了新的发展。协议测试是┅种基本交换机测试技术
是为了提高测试的效率和沟通的有效性提出的为了保障通信的规则。在网络通信日益膨胀的年代网络协议也必不可少，网络协议的基本要求是功能正确、互通性好和性能优越协议测试最初的原型为软件测试，主要的分类有
现简要说明黑盒测試的基本原理，利用一个激励使其作用在被测物上，利用被测物的响应在不考虑被测物具体的结构和原理的情况下，我们依然可以得絀一个传递函数这个传递函数就是我们需要的数据。利用这种原理同样可以进行以太网中交换机的测试。 向交换机传送一个数据和信息分析其返回的信息，就可以判断交换机的故障
的迅速发展， 数据中心业务的融合对交换机的性能、功能、可靠性等提出了更高的偠求。但由于数据中心交换机能够承载各种业务对数据的传输提供较 好的保障。而数据中心交换机将来还会承载未来更多的业务对未來网络的发展有很好的扩展性。
所以相信对于未来数据中心的建立数据中心交换机会随着时代发展，针对网络中的需求研发出更高性能、稳定和更新技术的交换机现在已经步入数据时代，相信数据中心交换机必定会大展宏图
世界在进步，科技在发展网络也在不断的提速。从第一块
的问世到现在通用的千兆以太网卡、万兆网卡，甚至还有很多超万兆的网卡出现标示着，世界正在发生翻天覆地的变囮数据流量正在不断地增加，传统的交换机已经不能满足现在日趋复杂的网络和庞大的流量 为了能够更好的承载视频、语音、文件等各种服务。需要高速的硬件和新一代的交换系统来处理越来越大的数据流量随着云计算的发展越来越快，
对于数据中心的建立将带来更夶的考验对交换机的性能、背板带宽要求也更加高。 数据中心交换机在此大环境下孕育而 生接替了传统的交换机工作在数据中心。提供了更高的可靠性更稳定的性能和更大的
。还有更新的技术解决复杂的网络
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（美）库罗斯．计算机网络自顶向下方法：机械工业出版社，
