第4章 交换型以太网
本章首先介绍以太网从共享型到交换型的变迁,并介绍交换型以太网的特点和以太网交换器的工作原理。然后比较详细地介绍以太网交换器的结构、交换方式、分类和典型应用。
4.1 概述
1.共享型以太网：
（1）由网卡、集线器/中继器、媒体三部分组成。整个系统的带宽只有10Mbps，处在一个冲突域范围。
（2）假设某系统共有n=20个节点，那么每个节点的带宽则为：10Mbps/20=0.5Mbps。
（3）共享型以太网存在的问题是：
受到CSMA/CD的约束，一个碰撞域的带宽是固定的；
在一个碰撞域的系统中，每个节点的带宽为：系统带宽/n；（n为节点数）
在一个碰撞域的系统中，可以是一个工作组，也可是多个工作组；
在多个工作组的碰撞域中，每个工作组的数据流广播到系统中所有的站，安全性不好。覆盖范围受到限制。
2.交换型以太网：
可解决共享型以太网的不足。
4.2 交换型以太网系统的特点
4.2.1 系统的特点
交换型以太网系统中的交换型集线器，也称以太网交换器，以其为核心连接站点或者网段。
交换型以太网系统的优点
（1）每个端口可以连接网段，也可连接站点。每个端口独享10Mbps的带宽；
（2）系统的最大带宽可达到端口带宽的n倍；
（3）交换器连接了多个网段，网段上运作都是独立的，被隔离的。但如果需要的话，独立网段之间通过其端口也可建立暂时的数据通道。
（4）被交换器隔离的独立网段上数据信息流不会随意广播到其它端口上去。
4.2.2 以太网交换器工作的逻辑机理
特点：
（1）交换器上可同时多个数据通道并存；
（2）端口间既隔离又连接；
（3）上图中共有30个数据通道，如果采用双工的方式，同时最多可通15个数据通道；
（4）从上图可看到，各端口信息流是被隔离的，如果要连通，必须进行控制，方可交互。
4.3 以太网交换器的结构
共有四种不同的结构：
1.软件执行交换结构
2.矩阵交换结构
3.总线交换结构
4.共享存储器交换结构
4.3.1 软件执行交换结构
4.3.2 矩阵交换结构
特点
（1）地址表：地址——输入/输出端口
（2）利用硬件交换，结构紧凑，交换速度快，时延小；
（3）不易于简单堆叠和集成。
（4）使用广泛，如：ATM。
注意：
（1）当输入端口与输出端口相等时，不会发生阻塞；
（2）当输入端口多于输出端口时，就会发生阻塞；
（3）为避免帧的丢失，必须增加缓冲区。
4.3.3 总线交换结构
总线交换结构的优点：
1.便于叠堆扩展；
2.容易监控和管理
3.容易实现帧的广播；
4.容易实现多个输入对一个输出，即客户机—服务器的方式。
4.3.4 共享存储器交换结构
特点：
（1）使用大量的高速RAM来输入数据；
（2）输入输出会产生时延；
（3）交换器结构简单；
（4）冗余结构比较复杂；
（5）适合小型交换器。
4.4 以太网交换器的交换方式
