交換機的三種主流交換方式
點擊次數(shù)：1034 更新時間：2024-08-14
一、直通交換方式(Cut-through)
采用直通交換方式的以太網(wǎng)交換機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。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，必須提供緩存；第三，當(dāng)以太網(wǎng)交換機的端口增加時，交換矩陣變得越來越復(fù)雜，實現(xiàn)起來就越困難。
二、存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式(Store-and-Forward)
存儲轉(zhuǎn)發(fā)(Store and Forward)是計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域使用得最為廣泛的技術(shù)之一，以太網(wǎng)交換機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，但是它可以對進入交換機的數(shù)據(jù)包進行錯誤檢測，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。
三、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)用于低檔交換機中。
使用這類交換技術(shù)的交換機一般是使用了一種特殊的緩存。這種緩存是一種先出的FIFO(First In First Out)，比特從一端進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。
