交换机的交换结构及交换模式

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1、<培训课三>交换机的交换结构及交换模式一、交换机的交换结构交换机的交换结构主要有四种，它们分别是软件执行交换结构、矩阵交换结构、总线交换结构和共享存储交换结构。1软件执行交换结构交换机接收到数据帧后，先将其由串行代码转化为并行代码，暂时存储在交换机的快速缓存RAM中，交换机的CPU开始根据数据帧中的目的MAC地址进行查询交换表。确定了目的端口后，交换机在源端口与目的端口之间建立起虚连接，然后将以并行代码形式存储在RAM中的数据帧转化为串行代码，发送到目的端口。上述的步骤都是由软件控制完成的。软件执行交换结构如图6-10所示。2矩阵交换结构(Crossba

2、r)在矩阵交换结构中，交换机确定了目的端口后，根据源端口与目的端口打开交换矩阵中相应的开关，在两个端口之间建立连接，通过建立的这个传输通道来完成数据帧的传输。它的优点是交换速率快、时延小、易于实现；缺点是扩展与可管理性较差。图6-11为矩阵交换结构图。图6-10软件执行结构图6-11矩阵交换结构3总线交换结构总线交换结构的交换机拥有一条很高带宽的背部总线。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，总线按时隙分为多条逻辑通道，各个端口都可以往该总线上发送数据帧，这些数据帧都按时隙在总线上传输，并从各自的目的端口中输出数据帧。总线交换结构对总线的带宽有较高的

3、要求，设交换机的端口数为M，每个端口的带宽为N，则总线的带宽应为M×N。总线交换结构扩展性和管理性好，易实现帧的广播和多个输入对一个输出的帧传送。图6-12为总线交换结构图。图6-12总线交换结构4共享存储交换结构共享存储交换结构将共享存储RAM代替了总线交换结构中的总线，数据帧通过共享存储器实现从源端口直接传送到目的端口，它是总线交换结构的改进。图6-13为共享存储交换结构图。图6-13共享存储交换结构共享存储交换结构的优点是结构简单、易于实现；它的缺点是当交换机的端口数量不断增加，存储容量不断扩大的同时，数据交换的时延也会越来越大。而且共享存储交换结

4、构的成本比较高。二、交换机的交换模式交换机的交换方式包括静态交换和动态交换两种。静态交换是由人工来完成端口之间传输通道的建立，如果没有人工的更改，这些通道是固定不变的；动态交换是通过对目的MAC地址的查询而得到的输出端口来临时建立传输通道的，这个传输通道在数据帧传送完成后自动断开。目前，交换机最常采用的交换方式是动态交换方式。动态交换模式主要有：快速转发、碎片丢弃和存储转发三种模式。1快速转发交换模式(cut-through)快速转发交换模式是指交换机在接收数据帧时，一旦检测到6个字节，目的地址就立即进行转发操作。由于数据帧在进行转发处理仅是帧中的MAC

5、地址部被复制到缓冲区，这时它并不是一个完整的帧，因此这个数据帧将无法经过校验、纠错，即被直接转发，即使是有错误的数据帧，仍然被转发到网络上。BNT的万兆交换机采用的是此种交换模式。快速转发交换模式的优点在于端口交换时延小，交换速度快；缺点是可靠性较差，因此它适合于小型的交换机。2碎片丢弃交换模式(fragmentfree)碎片丢弃交换模式也被称为自由分段模式或是碎片隔离交换模式。交换机接收到数据帧时，先检测该数据帧是不是冲突碎片，如果不是冲突碎片，也不保存整个数据帧，而是在接收了它的目的地址就直接进行转发操作；如果该数据帧是冲突碎片，则直接将该帧丢弃。冲

6、突碎片是因为网络冲突而受损的数据帧碎片，其特征是长度小于64字节，它不是有效的数据帧，应该被丢弃。因此，交换机检测该数据帧是否冲突碎片，是通过判断这个数据帧的长度是否达到64字节，小于64字节的数据帧都将被视为冲突碎片，而等于或大于64字节的数据帧都被视为有效帧。碎片丢弃交换模式过滤掉了冲突碎片，提高了网络传速的效率和带宽的利用率。3存储转发交换模式(storeandforward)存储转发模式与前两种转发模式最大的不同在于：它将接收到的整个数据帧保存在缓冲区中。它把数据帧先存储起来，然后进行循环冗余码校验检查，在对错误帧进行处理后，才取出数据帧的目的地

7、址，进行转发操作。存储转发方式的不足之处在于其进行数据处理的延时大。但是它的优点是可以对进行交换机的数据帧进行错误检测，有效地改善网络性能，同时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协同工作。因此，存储转发方式是计算机网络领域应用最为广泛的方式，另外现在交换机的处理能力、缓存已大大改进，所以存储转发交换模式应用以成为主流模式。※重点提示：交换机的动态转发交换模式主要包括：快速转发交换模式、碎片丢弃交换模式、存储转发交换模式。前两种交换模式的交换机在接收到数据帧后，仅将数据帧中的目的MAC地址复制到缓冲区内即进行转发；存储转发交换模式

8、要求交换机将整个数据帧保存到缓冲区中，再进行转发处理。BNT的千兆交换机如G80