電話交換機(jī)知識匯總，很全面的交換機(jī)知識
目前交換機(jī)在傳送源和目的端口的數(shù)據(jù)包時通常采用直通式交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)式和碎片隔離方式三種數(shù)據(jù)包交換方式。目前的存儲轉(zhuǎn)發(fā)式是電話交換機(jī)的主流交換方式。
1、直通交換方式（Cut-through）
采用直通交換方式的以太網(wǎng)交換機(jī)可以理解為在各端口間是縱橫交叉的線路矩陣電話交換機(jī)。它在輸入端口檢測到一個數(shù)據(jù)包時，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動內(nèi)部的動態(tài)查找表轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的輸出端口，在輸入與輸出交叉處接通，把數(shù)據(jù)包直通到相應(yīng)的端口，實現(xiàn)交換功能。由于它只檢查數(shù)據(jù)包的包頭（通常只檢查14個字節(jié)），不需要存儲，所以切入方式具有延遲小，交換速度快的優(yōu)點。所謂延遲（Latency）是指數(shù)據(jù)包進(jìn)入一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到離開該設(shè)備所花的時間。
它的缺點主要有三個方面：一是因為數(shù)據(jù)包內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機(jī)保存下來，所以無法檢查所傳送的數(shù)據(jù)包是否有誤，不能提供錯誤檢測能力；第二，由于沒有緩存，不能將具有不同速率的輸入／輸出端口直接接通，而且容易丟包。如果要連到高速網(wǎng)絡(luò)上，如提供快速以太網(wǎng)（100BASE－T）、FDDI或ATM連接，就不能簡單地將輸入／輸出端口“接通”，因為輸入／輸出端口間有速度上的差異，須提供緩存；第三，當(dāng)以太網(wǎng)交換機(jī)的端口增加時，交換矩陣變得越來越復(fù)雜，實現(xiàn)起來就越困難。
2、存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store-and-Forward）
存儲轉(zhuǎn)發(fā)（Store and Forward）是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域使用得技術(shù)之一，以太網(wǎng)交換機(jī)的控制器先將輸入端口到來的數(shù)據(jù)包緩存起來，先檢查數(shù)據(jù)包是否正確，并過濾掉沖突包錯誤。確定包正確后，取出目的地址，通過查找表找到想要發(fā)送的輸出端口地址，然后將該包發(fā)送出去。正因如此，存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時延時大，這是它的不足，但是它可以對進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯誤檢測，并且能支持不同速度的輸入／輸出端口間的交換，可有效地改善網(wǎng)絡(luò)性能。它的另一優(yōu)點就是這種交換方式支持不同速度端口間的轉(zhuǎn)換，保持高速端口和低速端口間協(xié)同工作。實現(xiàn)的辦法是將10Mbps低速包存儲起來，再通過100Mbps速率轉(zhuǎn)發(fā)到端口上。
3、碎片隔離式（Fragment Free）
這是介于直通式和存儲轉(zhuǎn)發(fā)式之間的一種解決方案。它在轉(zhuǎn)發(fā)前先檢查數(shù)據(jù)包的長度是否夠64個字節(jié)（512 bit），如果小于64字節(jié)，說明是假包（或稱殘幀），則丟棄該包；如果大于64字節(jié)，則發(fā)送該包。該方式的數(shù)據(jù)處理速度比存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式快，但比直通式慢，但由于能夠避免殘幀的轉(zhuǎn)發(fā)，所以被廣泛應(yīng)用于低檔交換機(jī)中。
使用這類交換技術(shù)的交換機(jī)一般是使用了一種特殊的緩存。這種緩存是一種先進(jìn)先出的FIFO（First In First Out），比特從一端進(jìn)入然后再以同樣的順序從另一端出來。當(dāng)幀被接收時，它被保存在FIFO中。如果幀以小于512比特的長度結(jié)束，那么FIFO中的內(nèi)容（殘幀）就會被丟棄。因此，不存在普通直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)存在的殘幀轉(zhuǎn)發(fā)問題，是一個非常好的解決方案。數(shù)據(jù)包在轉(zhuǎn)發(fā)之前將被緩存保存下來，從而確保碰撞碎片不通過網(wǎng)絡(luò)傳播，能夠在很大程度上提高網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。
交換機(jī) : 背板帶寬
交換機(jī)的背板帶寬，是交換機(jī)接口處理器或接口卡和數(shù)據(jù)總線間所能吞吐的最大數(shù)據(jù)量。背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力，單位為Gbps，也叫交換帶寬，一般的交換機(jī)的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但同時設(shè)計成本也會越高。
一般來講，計算方法如下:
1）線速的背板帶寬
考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。
2）第二層包轉(zhuǎn)發(fā)線速
第二層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第二層交換的時候可以做到線速。
3）第三層包轉(zhuǎn)發(fā)線速
第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第三層交換的時候可以做到線速。
那么，1.488Mpps是怎么得到的呢?
包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標(biāo)準(zhǔn)是以單位時間內(nèi)發(fā)送64byte的數(shù)據(jù)包（最小包）的個數(shù)作為計算基準(zhǔn)的
對于千兆以太網(wǎng)來說，計算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps 說明：當(dāng)以太網(wǎng)幀為64byte時，需考慮8byte的幀頭和12byte的幀間隙的固定開銷。故一個線速的千兆以太網(wǎng)端口在轉(zhuǎn)發(fā)64byte包時的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps?？焖僖蕴W(wǎng)的統(tǒng)速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一，為148.8mpps。
對于萬兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為14.88Mpps。
對于千兆以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.488Mpps。
對于快速以太網(wǎng)，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為0.1488Mpps。
對于OC－12的POS端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為1.17Mpps。
對于OC－48的POS端口，一個線速端口的包轉(zhuǎn)發(fā)率為468MppS。
所以說，如果能滿足上面三個條件，那么我們就說這款交換機(jī)做到了線性無阻塞
背板帶寬資源的利用率與交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：一是共享內(nèi)存結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)依賴中心交換引擎來提供全端口的高性能連接，由核心引擎檢查每個輸入包以決定路由。這種方法需要很大的內(nèi)存帶寬、很高的管理費用，尤其是隨著交換機(jī)端口的增加，中央內(nèi)存的價格會很高，因而交換機(jī)內(nèi)核成為性能實現(xiàn)的瓶頸；二是交叉總線結(jié)構(gòu)，它可在端口間建立直接的點對點連接，這對于單點傳輸性能很好，但不適合多點傳輸；三是混合交叉總線結(jié)構(gòu)，這是一種混合交叉總線實現(xiàn)方式，它的設(shè)計思路是，將一體的交叉總線矩陣劃分成小的交叉矩陣，中間通過一條高性能的總線連接。其優(yōu)點是減少了交叉總線數(shù)，降低了成本，減少了總線爭用；但連接交叉矩陣的總線成為新的性能瓶頸。
交換機(jī) : 端口數(shù)量
交換機(jī)設(shè)備的端口數(shù)量是交換機(jī)直觀的衡量因素，通常此參數(shù)是針對固定端口交換機(jī)而言，常見的標(biāo)準(zhǔn)的固定端口交換機(jī)端口數(shù)有8、12、16、24、48等幾種。而非標(biāo)準(zhǔn)的端口數(shù)主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。
固定端口交換機(jī)雖然相對來說價格便宜一些，但由于它只能提供有限的端口和固定類型的接口，因此，無論從可連接的用戶數(shù)量上，還是所從可使用的傳輸介質(zhì)上來講都具有一定的局限性，但這種交換機(jī)在工作組中應(yīng)用較多，一般適用于小型網(wǎng)絡(luò)、桌面交換環(huán)境。
