【正文】 附錄一： 交換機的性能參數(shù)和使用選型 交換機性能參數(shù)交換機參數(shù)是使用者用來衡量交換機用途、性能的重要參考依據(jù)，任何一個網(wǎng)絡(luò)在施工之前都必須經(jīng)嚴格的論證，論證的過程就包括網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的分析，節(jié)點設(shè)備功能的確定等環(huán)節(jié)；其中設(shè)備功能的確定主要是根據(jù)該網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)要求而確定，也就是能常所說的設(shè)備選型，而選購者也就是根據(jù)交換機相應(yīng)的性能參數(shù)來選購所需設(shè)備。例如該網(wǎng)絡(luò)用戶需要滿足的最小帶寬、用戶節(jié)點數(shù)量、是否支持遠程網(wǎng)絡(luò)管理、該交換機有多少個擴展槽、支持那些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、是否支持VLAN、端口數(shù)量等等?；緟?shù)是設(shè)備選型時的主要參考標準，通常從這些參數(shù)中就能了解該設(shè)備的主要信息，判斷是否滿足建網(wǎng)要求等，例如我們需要購買一臺支持網(wǎng)管功能的第三層千兆企業(yè)級模塊化以太網(wǎng)交換機，這些參數(shù)年中就標明了設(shè)備類型。主要類型參考如下。交換機的分類標準多種多樣，常見的有以下幾種：（1）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分局域網(wǎng)交換機和廣域網(wǎng)交換機。（2）根據(jù)傳輸介質(zhì)和傳輸速度劃分以太網(wǎng)交換機、快速以太網(wǎng)交換機、千兆以太網(wǎng)交換機、10千兆以太網(wǎng)交換機、ATM交換機、FDDI交換機和令牌環(huán)交換機。（3）根據(jù)交換機應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層次劃分企業(yè)級交換機、校園網(wǎng)交換機、部門級交換機和工作組交換機、桌機型交換機。（4）根據(jù)交換機端口結(jié)構(gòu)劃分固定端口交換機和模塊化交換機。（5）根據(jù)工作協(xié)議層劃分第二層交換機、第三層交換機和第四層交換機。（6）根據(jù)是否支持網(wǎng)管功能劃分網(wǎng)管型交換機和非網(wǎng)管理型交換機。目前交換機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)式是交換機的主流交換方式。（1）、直通交換方式（Cutthrough）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?！。?）、存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式（StoreandForward）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。?。?）、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。這種緩存是一種先進先出的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。（Gbps）交換機的背板帶寬，是交換機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。背板帶寬標志了交換機總的數(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高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，但同時設(shè)計成本也會越高。（1）線速背板帶寬線速背板帶寬是考察交換機上所有端口能提供的總帶寬。計算公式為：端口數(shù)237。相應(yīng)端口速率237。2（全雙工模式）=總帶寬如果總帶寬≤標稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速，否則不是。（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++其余類型端口數(shù)237。相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那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(zhuǎn)發(fā)線速第三層包轉(zhuǎn)發(fā)率=千兆端口數(shù)量++其余類型端口數(shù)237。相應(yīng)計算方法，如果這個速率能≤標稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機在做第三層交換的時候可以做到線速。包轉(zhuǎn)發(fā)線速的衡量標準是以單位時間內(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?？焖僖蕴W(wǎng)的線速端口包轉(zhuǎn)發(fā)率正好為千兆以太網(wǎng)的十分之一。 對于萬兆以太網(wǎng)。 對于千兆以太網(wǎng)。 對于快速以太網(wǎng)。 對于OC－12的POS端口。 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真正做到了線性無阻塞。背板帶寬資源的利用率與交換機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。目前交換機的內(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，尤其是隨著交換機端口的增加，中央內(nèi)存的價格會很高，因而交換機內(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。包轉(zhuǎn)發(fā)率標志了交換機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包能力的大小。單位一般為pps（包每秒），一般交換機的包轉(zhuǎn)發(fā)率在幾十Kpps到幾百Mpps不等。包轉(zhuǎn)發(fā)速率是指交換機每秒可以轉(zhuǎn)發(fā)多少百萬個數(shù)據(jù)包（Mpps），即交換機能同時轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的數(shù)量。包轉(zhuǎn)發(fā)率以數(shù)據(jù)包為單位體現(xiàn)了交換機的交換能力。其實決定包轉(zhuǎn)發(fā)率的一個重要指標就是交換機的背板帶寬，背板帶寬標志了交換機總的數(shù)據(jù)交換能力。一臺交換機的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強，也就是包轉(zhuǎn)發(fā)率越高。VLAN，是英文Virtual Local Area Network的縮寫，中文名為虛擬局域網(wǎng)， VLAN是一種將局域網(wǎng)（LAN）設(shè)備從邏輯上劃分（注意，不是從物理上劃分）成一個個網(wǎng)段（或者說是更小的局域網(wǎng)LAN），從而實現(xiàn)虛擬工作組（單元）的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。VLAN這一新興技術(shù)主要應(yīng)用于交換機和路由器中，但目前主流應(yīng)用還是在交換機之中。不過不是所有交換機都具有此功能，只有三層以上交換機才具有此功能，這一點可以查看相應(yīng)交換機的說明書即可得知。VLAN的好處主要有三個： 端口的分隔。即便在同一個交換機上，處于不同VLAN的端口也是不能通信的。這樣一個物理的交換機可以當(dāng)作多個邏輯的交換機使用。 網(wǎng)絡(luò)的安全。不同VLAN不能直接通信，杜絕了廣播信息的不安全性。 靈活的管理。更改用戶所屬的網(wǎng)絡(luò)不必換端口和連線，只更改軟件配置就可以了。 VLAN技術(shù)的出現(xiàn)，使得管理員根據(jù)實際應(yīng)用需求，把同一物理局域網(wǎng)內(nèi)的不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域，每一個VLAN都包含一組有著相同需求的計算機工作站，與物理上形成的LAN有著相同的屬性。由于它是從邏輯上劃分，而不是從物理上劃分，所以同一個VLAN內(nèi)的各個工作站沒有限制在同一個物理范圍中，即這些工作站可以在不同物理LAN網(wǎng)段。由VLAN的特點可知，一個VLAN內(nèi)部的廣播和單播流量都不會轉(zhuǎn)發(fā)到其他VLAN中，從而有助于控制流量、減少設(shè)備投資、簡化網(wǎng)絡(luò)管理、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。 VLAN除了能將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個廣播域，從而有效地控制廣播風(fēng)暴的發(fā)生，以及使網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)變得非常靈活的優(yōu)點外，還可以用于控制網(wǎng)絡(luò)中不同部門、不同站點之間的互相訪問。VLAN在交換機上的實現(xiàn)方法，可以大致劃分為六類：（1）、基于端口的VLAN這是最常應(yīng)用的一種VLAN劃分方法，應(yīng)用也最為廣泛、最有效，目前絕大多數(shù)VLAN協(xié)議的交換機都提供這種VLAN配置方法。這種劃分VLAN的方法是根據(jù)以太網(wǎng)交換機的交換端口來劃分的，它是將VLAN交換機上的物理端口和VLAN交換機內(nèi)部的PVC（永久虛電路）端口分成若干個組，每個組構(gòu)成一個虛擬網(wǎng)，相當(dāng)于一個獨立的VLAN交換機。對于不同部門需要互訪時，可通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)，并配合基于MAC地址的端口過濾。對某站點的訪問路徑上最靠近該站點的交換機、路由交換機或路由器的相應(yīng)端口上，設(shè)定可通過的MAC地址集。這樣就可以防止非法入侵者從內(nèi)部盜用IP地址從其他可接入點入侵的可能。從這種劃分方法本身我們可以看出，這種劃分的方法的優(yōu)點是定義VLAN成員時非常簡單，只要將所有的端口都定義為相應(yīng)的VLAN組即可。適合于任何大小的網(wǎng)絡(luò)。它的缺點是如果某用戶離開了原來的端口，到了一個新的交換機的某個端口，必須重新定義。（2）、基于MAC地址的VLAN 這種劃分VLAN的方法是根據(jù)每個主機的MAC地址來劃分，即對每個MAC地址的主機都配置他屬于哪個組，它實現(xiàn)的機制就是每一塊網(wǎng)卡都對應(yīng)唯一的MAC地址，VLAN交換機跟蹤屬于VLAN MAC的地址。這種方式的VLAN允許網(wǎng)絡(luò)用戶從一個物理位置移動到另一個物理位置時，自動保留其所屬VLAN的成員身份。由這種劃分的機制可以看出，這種VLAN的劃分方法的最大優(yōu)點就是當(dāng)用戶物理位置移動時，即從一個交換機換到其他的交換機時，VLAN不用重新配置，因為它是基于用戶，而不是基于交換機的端口。這種方法的缺點是初始化時，所有的用戶都必須進行配置，如果有幾百個甚至上千個用戶的話，配置是非常累的，所以這種劃分方法通常適用于小型局域網(wǎng)。而且這種劃分的方法也導(dǎo)致了交換機執(zhí)行效率的降低，因為在每一個交換機的端口都可能存在很多個VLAN組的成員，保存了許多用戶的MAC地址，查詢起來相當(dāng)不容易。另外，對于使用筆記本電腦的用戶來說，他們的網(wǎng)卡可能經(jīng)常更換，這樣VLAN就必須經(jīng)常配置。（3）、基于網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的VLAN VLAN按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來劃分，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網(wǎng)絡(luò)。這種按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來組成的VLAN，可使廣播域跨越多個VLAN交換機。這對于希望針對具體應(yīng)用和服務(wù)來組織用戶的網(wǎng)絡(luò)管理員來說是非常具有吸引力的。而且，用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部自由移動，但其VLAN成員身份仍然保留不變。這種方法的優(yōu)點是用戶的物理位置改變了，不需要重新配置所屬的VLAN，而且可以根據(jù)協(xié)議類型來劃分VLAN，這對網(wǎng)絡(luò)管理者來說很重要，還有，這種方法不需要附加的幀標簽來識別VLAN，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量。這種方法的缺點是效率低，因為檢查每一個數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時間的(相對于前面兩種方法)，一般的交換機芯片都可以自動檢查網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)包的以太網(wǎng)幀頭，但要讓芯片能檢查IP幀頭，需要更高的技術(shù)，同時也更費時。當(dāng)然，這與各個廠商的實現(xiàn)方法有關(guān)。（4）、根據(jù)IP組播的VLAN IP 組播實際上也是一種VLAN的定義，即認為一個IP組播組就是一個VLAN。這種劃分的方法將VLAN擴大到了廣域網(wǎng)，因此這種方法具有更大的靈活性，而且也很容易通過路由器進行擴展，主要適合于不在同一地理范圍的局域網(wǎng)用戶組成一個VLAN，不適合局域網(wǎng)，主要是效率不高。（5）、按策略劃分的VLAN基于策略組成的VLAN能實現(xiàn)多種分配方法，包括VLAN交換機端口、MAC地址、IP地址、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)管理人員可根據(jù)自己的管理模式和本單位的需求來決定選擇哪種類型的VLAN 。（6）、按用戶定義、非用戶授權(quán)劃分的VLAN基于用戶定義、非用戶授權(quán)來劃分VLAN，是指為了適應(yīng)特別的VLAN網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)用戶的特別要求來定義和設(shè)計VLAN，而且可以讓非VLAN群體用戶訪問VLAN，但是需要提供用戶密碼，在得到VLAN管理的認證后才可以加入一個VLAN。交換機之所以能夠直接對目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，而不是像集線器一樣以廣播方式對所有節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，最關(guān)鍵的技術(shù)就是交換機可以識別連在網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點的網(wǎng)卡MAC地址，并把它們放到一個叫做MAC地址表的地方。這個MAC地址表存放于交換機的緩存中，并記住這些地址，這樣一來當(dāng)需要向目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)時，交換機就可在MAC地址表中查找這個MAC地址的節(jié)點位置，然后直接向這個位置的節(jié)點發(fā)送。所謂MAC地址數(shù)量是指交換機的MAC地址表中可以最多存儲的MAC地址數(shù)量，存儲的MAC地址數(shù)量越多，那么數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的速度和效率也就就越高。但是不同檔次的交換機每個端口所能夠支持的