一. 交(jiao)換機 : 交換方(fang)式

目前交換(huan)機在傳送源和(he)目的(de)端(duan)口的(de)數(shu)據(ju)包(bao)時通(tong)常采用直通(tong)式(shi)(shi)交換(huan)、存儲(chu)轉發(fa)式(shi)(shi)和(he)碎片隔離方(fang)式(shi)(shi)三種數(shu)據(ju)包(bao)交換(huan)方(fang)式(shi)(shi)。目前的(de)存儲(chu)轉發(fa)式(shi)(shi)是交換(huan)機的(de)主流交換(huan)方(fang)式(shi)(shi)。

(1)     直通(tong)交換方式（Cut-through）

采用直通(tong)交換(huan)方式的(de)(de)(de)(de)以(yi)太(tai)網交換(huan)機可以(yi)理解為在各端口間是縱橫交叉(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)線路矩(ju)陣電(dian)話交換(huan)機。它(ta)在輸入端口檢測(ce)到一個數(shu)據包(bao)時，檢查(cha)該包(bao)的(de)(de)(de)(de)包(bao)頭，獲(huo)取包(bao)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)地址(zhi)，啟動內部的(de)(de)(de)(de)動態(tai)查(cha)找表轉換(huan)成相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)輸出(chu)端口，在輸入與(yu)輸出(chu)交叉(cha)(cha)處接通(tong)，把數(shu)據包(bao)直通(tong)到相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)(de)端口，實現交換(huan)功能。由于它(ta)只檢查(cha)數(shu)據包(bao)的(de)(de)(de)(de)包(bao)頭（通(tong)常只檢查(cha)14個字節(jie)），不需要存儲，所以切入方(fang)式具有延(yan)遲小，交換速度(du)快的優點(dian)。所謂延(yan)遲（Latency）是指數據包進入一個網(wang)絡設備到離開該設備所花的時間。

它的(de)(de)(de)缺(que)點主要有三個(ge)方面(mian)：一是因為數據(ju)包內容(rong)并沒(mei)有被(bei)以(yi)太網交(jiao)(jiao)換機保(bao)存下來，所以(yi)無(wu)法(fa)檢(jian)查所傳送的(de)(de)(de)數據(ju)包是否(fou)有誤，不能提供錯誤檢(jian)測能力(li)；第(di)二，由(you)于沒(mei)有緩存，不能將具有不同速(su)率的(de)(de)(de)輸入／輸出端(duan)口直接接通，而且(qie)容(rong)易丟(diu)包。第(di)三，當以(yi)太網交(jiao)(jiao)換機的(de)(de)(de)端(duan)口增(zeng)加時(shi)，交(jiao)(jiao)換矩陣(zhen)變得越來越復雜，實現起來就越困難。

(2)     存(cun)儲轉(zhuan)發方式(shi)（Store-and-Forward）

存儲轉發（Store and Forward）是(shi)(shi)(shi)計算機網絡領域使用得最為廣泛的(de)技(ji)術之一(yi)，以(yi)太網交(jiao)換(huan)機的(de)控制器先將(jiang)輸(shu)(shu)入端(duan)口(kou)到(dao)來的(de)數據(ju)包(bao)緩存起來，先檢查(cha)數據(ju)包(bao)是(shi)(shi)(shi)否正確(que)，并過濾掉(diao)沖突包(bao)錯(cuo)誤(wu)。確(que)定包(bao)正確(que)后，取出(chu)目(mu)的(de)地址，通過查(cha)找表找到(dao)想要發送(song)的(de)輸(shu)(shu)出(chu)端(duan)口(kou)地址，然后將(jiang)該包(bao)發送(song)出(chu)去(qu)。正因如此，存儲轉(zhuan)發方式(shi)在數據(ju)處理時延時大，這是(shi)(shi)(shi)它的(de)不(bu)(bu)足，但是(shi)(shi)(shi)它可以(yi)對進入交(jiao)換(huan)機的(de)數據(ju)包(bao)進行錯(cuo)誤(wu)檢測，并且能(neng)(neng)支持(chi)不(bu)(bu)同速(su)度(du)的(de)輸(shu)(shu)入／輸(shu)(shu)出(chu)端(duan)口(kou)間的(de)交(jiao)換(huan)，可有效地改善網絡性能(neng)(neng)。它的(de)另(ling)一(yi)優點就是(shi)(shi)(shi)這種交(jiao)換(huan)方式(shi)支持(chi)不(bu)(bu)同速(su)度(du)端(duan)口(kou)間的(de)轉(zhuan)換(huan)，保持(chi)高速(su)端(duan)口(kou)和低速(su)端(duan)口(kou)間協同工作。實現的(de)辦(ban)法(fa)是(shi)(shi)(shi)將(jiang)10Mbps低速包存(cun)儲起(qi)來(lai)，再通過100Mbps速率轉發(fa)到(dao)端口上。　

(3)     碎片隔離式(shi)（Fragment Free）

這(zhe)是介于直通式和存(cun)儲轉發式之間(jian)的(de)一種解決方(fang)案。它在轉發前先檢(jian)查(cha)數據包的(de)長度(du)是否夠64個字節（512 bit），如果小于64字節(jie)，說明是假包（或稱殘(can)幀），則丟棄該包；如果大(da)于64字節(jie)，則發送該包。該方(fang)式的數據處理速度比存儲(chu)轉發方(fang)式快，但比直通式慢，但由于能夠避免殘(can)幀(zhen)的轉發，所(suo)以被(bei)廣泛應用于低檔交換機中(zhong)。

使用(yong)這類交(jiao)換(huan)技(ji)術的(de)(de)交(jiao)換(huan)機一般是使用(yong)了(le)一種(zhong)特殊的(de)(de)緩存(cun)(cun)。這種(zhong)緩存(cun)(cun)是一種(zhong)先進先出的(de)(de)FIFO（First In First Out），比(bi)特(te)從一端進入(ru)然后再以同樣的順序從另一端出來。當幀被(bei)接收時，它被(bei)保(bao)存(cun)在(zai)FIFO中。如果幀以小(xiao)于512比特(te)的長度結束，那么FIFO中的內(nei)容(rong)（殘幀(zhen)）就(jiu)會被(bei)丟棄。因此(ci)，不存(cun)(cun)在(zai)(zai)普通直通轉(zhuan)發交換機存(cun)(cun)在(zai)(zai)的殘幀(zhen)轉(zhuan)發問題(ti)，是一個非常好的解決方案。數據包在(zai)(zai)轉(zhuan)發之前將被(bei)緩存(cun)(cun)保存(cun)(cun)下來，從而確保碰撞碎片不通過(guo)網(wang)(wang)絡(luo)傳(chuan)播，能夠在(zai)(zai)很(hen)大程(cheng)度上(shang)提高網(wang)(wang)絡(luo)傳(chuan)輸效率。

二.    交換機 : 傳(chuan)輸速率

交(jiao)換機的傳輸速度是指交(jiao)換機端口(kou)的數(shu)據(ju)交(jiao)換速度。目前常見(jian)的有10Mbps、100Mbps、1000Mbps等幾(ji)類。除此之外，還有10GMbps交換機。

10M/100Mbps自適應(ying)交換(huan)機適合工(gong)作(zuo)組(zu)級別使用(yong)，純100Mbps或1000Mbps交換機一般應用在(zai)部門級(ji)以上(shang)的應用或骨干(gan)級(ji)別的應用當中。10GMbps的(de)交(jiao)換機主要用在(zai)電信等骨(gu)干網絡上，其他應(ying)用很少涉及到。

三.    交換機 : 背板帶寬

交(jiao)換機(ji)的(de)背(bei)板帶寬(kuan)(kuan)，是(shi)交(jiao)換機(ji)接口處理器或接口卡和數據(ju)總(zong)線間所能吞吐的(de)最大數據(ju)量(liang)。背(bei)板帶寬(kuan)(kuan)標(biao)志了交(jiao)換機(ji)總(zong)的(de)數據(ju)交(jiao)換能力，單位為(wei)Gbps，也叫(jiao)交換帶寬，一般(ban)的交換機的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺交換機的背板帶寬越(yue)高(gao)(gao)，所能處理數(shu)據的能力(li)就越(yue)強，但同時設計成本也會越(yue)高(gao)(gao)。

一般來(lai)講(jiang)，計算方法(fa)如下:

1）線速的背板帶寬

考察交(jiao)換機(ji)上所有端(duan)口能提供的總帶寬。計算公式(shi)為端(duan)口數(shu)*相(xiang)應端口速率(lv)*2（全雙工(gong)模式）如果總(zong)帶寬≤標稱背(bei)板帶寬，那么在背(bei)板帶寬上是線速(su)的(de)。

2）第二層包轉(zhuan)發線(xian)速

第二層包(bao)轉發率=千兆端口數量×1.488Mpps+百(bai)兆端口數(shu)量*0.1488Mpps+其(qi)余類型端(duan)口數*相應計算方法，如果(guo)這個速率能≤標(biao)稱二層包轉發速率，那(nei)么交換機在做第二層交換的時候可以做到線速。

3）第三層包轉(zhuan)發線速(su)

第三層包轉發率=千(qian)兆端口數(shu)量×1.488Mpps+百兆端(duan)口(kou)數量*0.1488Mpps+其(qi)余類型端口(kou)數*相(xiang)應計算方法，如果這個速率能≤標(biao)稱三層包轉發速(su)率(lv)，那么交(jiao)(jiao)換機在做第三層交(jiao)(jiao)換的時候可(ke)以做到線速(su)。

四.    交換機 : 包(bao)轉發率

包轉(zhuan)發(fa)率標(biao)志了交(jiao)換機轉(zhuan)發(fa)數據包能力的(de)大小。單(dan)位一般位pps（包(bao)每秒），一般(ban)交換機的包(bao)轉發率在幾十Kpps到幾(ji)百(bai)Mpps不等。包轉發(fa)速率是指交換機每(mei)秒可以轉發(fa)多少(shao)百萬個數據(ju)包（Mpps），即交換機能(neng)同時(shi)轉發的(de)數據包(bao)的(de)數量。包(bao)轉發率(lv)以數據包(bao)為單(dan)位體(ti)現(xian)了交換機的(de)交換能(neng)力(li)。

決(jue)定(ding)包轉發率的一個(ge)重(zhong)要指標就(jiu)是(shi)交(jiao)換(huan)機(ji)的背(bei)板(ban)帶寬(kuan)，背(bei)板(ban)帶寬(kuan)標志了交(jiao)換(huan)機(ji)總的數據交(jiao)換(huan)能(neng)(neng)力。一臺交(jiao)換(huan)機(ji)的背(bei)板(ban)帶寬(kuan)越高，所能(neng)(neng)處理數據的能(neng)(neng)力就(jiu)越強(qiang)，也就(jiu)是(shi)包轉發率越高。

五.    交換(huan)機 : MAC地址(zhi)表

交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)之(zhi)所以(yi)能(neng)夠(gou)直(zhi)接(jie)對目的節(jie)點(dian)發送(song)數據包(bao)，而不是像集線器一樣以(yi)廣播方(fang)式對所有(you)節(jie)點(dian)發送(song)數據包(bao)，最關鍵的技術就是交(jiao)(jiao)換(huan)機(ji)可以(yi)識別連在網絡上的節(jie)點(dian)的網卡MAC地址，并把(ba)它們放到一個叫做MAC地址表的地方。這個MAC地址表存放于交換(huan)(huan)機的(de)緩存中(zhong)，并記住這(zhe)些地址，這(zhe)樣(yang)一(yi)來當需要向目的(de)地址發送數(shu)據(ju)時，交換(huan)(huan)機就可在MAC地址表中查找這個(ge)MAC地址的節點位(wei)置(zhi)(zhi)，然(ran)后直(zhi)接向這(zhe)個位(wei)置(zhi)(zhi)的節點發送。所謂MAC地址數量是指交換機的MAC地(di)址表中可以(yi)最多存儲的MAC地址(zhi)數量，存儲的MAC地址數量越多，那么數據轉發的速度和效率也就就越高(gao)。

六.    交換機 : 端口(kou)數(shu)量

交(jiao)換(huan)(huan)機(ji)設備的(de)端(duan)(duan)口(kou)(kou)(kou)數量是(shi)交(jiao)換(huan)(huan)機(ji)最直(zhi)觀的(de)衡(heng)量因素，通常此參數是(shi)針對固定端(duan)(duan)口(kou)(kou)(kou)交(jiao)換(huan)(huan)機(ji)而(er)言，常見的(de)標(biao)準的(de)固定端(duan)(duan)口(kou)(kou)(kou)交(jiao)換(huan)(huan)機(ji)端(duan)(duan)口(kou)(kou)(kou)數有(you)8、12、16、24、48等幾種(zhong)。而非標準的(de)端(duan)口數主(zhu)要有：4端口，5端(duan)口(kou)、10端口、12端(duan)口(kou)、20端口、22端口和32端(duan)口等。

固定(ding)(ding)端(duan)口交(jiao)換(huan)機雖然(ran)相對來說價(jia)格便宜(yi)一(yi)些，但由于它只能提供有限的端(duan)口和(he)固定(ding)(ding)類型的接口，因此(ci)，無論從可連接的用戶數(shu)量上，還是(shi)所從可使用的傳輸介質(zhi)上來講都具有一(yi)定(ding)(ding)的局限性，但這種交(jiao)換(huan)機在工作組中應用較多，一(yi)般適用于小(xiao)型網(wang)絡、桌(zhuo)面(mian)交(jiao)換(huan)環境。

七.    交換(huan)機(ji) : 傳輸模式

傳輸模式有全雙工，半雙工，全雙工/半雙工(gong)自適應。

重點(dian)說(shuo)明一(yi)下交換機的(de)全雙工(gong)模式，是指交換機在發送數(shu)據(ju)的(de)同時(shi)(shi)也(ye)能夠接(jie)收數(shu)據(ju)，兩者同步進行，這好像我們平時(shi)(shi)打電話(hua)一(yi)樣，說(shuo)話(hua)的(de)同時(shi)(shi)也(ye)能夠聽到(dao)對方的(de)聲音。目(mu)前的(de)交換機都(dou)支持全雙工(gong)。

全雙工的好(hao)處在于(yu)遲延小，速度快。

與全雙工密切對(dui)應的另一(yi)個(ge)概念(nian)，那就是“半雙工(gong)”。隨著技術的不斷進(jin)步，半雙工會逐漸退(tui)出歷(li)史舞(wu)臺(tai)。

八.    交換機 : 網絡標(biao)準

局域網（LAN）的結構主要有三種類型：以太網（Ethernet）、令牌環（Token Ring）、令(ling)牌總(zong)線(Token Bus)以及(ji)作為(wei)這三種網(wang)的骨干(gan)網(wang)光(guang)纖分布數(shu)據(ju)接(jie)口（FDDI）。它們所遵循的都是IEEE（美國電子(zi)電氣工程師(shi)協會）制(zhi)定的以802開(kai)頭的標準。