一. 交換機(jī) : 交換方式

目前交換機(jī)在傳送源和目的端口的數(shù)據(jù)包時(shí)通常采用直通式交換、存儲(chǔ)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(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式是交換機(jī)的主流交換方式。

(1)     直通交換方式（Cut-through）

采用直通交換方式的以太網(wǎng)交換機(jī)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(jī)。它在輸入端口檢測(cè)到一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，檢查該包的包頭，獲取包的目的地址，啟動(dòng)內(nèi)部的動(dòng)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(shí)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(gè)字節(jié)），不需要存儲(chǔ)，所以切入方式具有延遲小，交換速度快的優(yōu)點(diǎn)。所謂延遲（Latency）是指數(shù)據(jù)包進(jìn)入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到離開該設(shè)備所花的時(shí)間。

它的缺點(diǎn)主要有三個(gè)方面：一是因?yàn)閿?shù)據(jù)包內(nèi)容并沒有被以太網(wǎng)交換機(jī)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(cuò)誤檢測(cè)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。第三，當(dāng)以太網(wǎng)交換機(jī)的端口增加時(shí)，交換矩陣變得越來越復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來就越困難。

(2)     存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式（Store-and-Forward）

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)（Store and Forward）是計(jì)算機(jī)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(jī)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(cuò)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(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式在數(shù)據(jù)處理時(shí)延時(shí)大，這是它的不足，但是它可以對(duì)進(jìn)入交換機(jī)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行錯(cuò)誤檢測(cè)，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(diǎn)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(shí)現(xiàn)的辦法是將10Mbps低速包存儲(chǔ)起來，再通過100Mbps速率轉(zhuǎn)發(fā)到端口上�！�

(3)     碎片隔離式（Fragment Free）

這是介于直通式和存儲(chǔ)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(zhǎng)度是否夠64個(gè)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(chǔ)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(jī)中。

使用這類交換技術(shù)的交換機(jī)一般是使用了一種特殊的緩存。這種緩存是一種先進(jìn)先出的FIFO（First In First Out），比特從一端進(jìn)入然后再以同樣的順序從另一端出來。當(dāng)幀被接收時(shí)，它被保存在FIFO中。如果幀以小于512比特的長(zhǎng)度結(jié)束，那么FIFO中的內(nèi)容（殘幀）就會(huì)被丟棄。因此，不存在普通直通轉(zhuǎn)發(fā)交換機(jī)存在的殘幀轉(zhuǎn)發(fā)問題，是一個(gè)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。

二.    交換機(jī) : 傳輸速率

交換機(jī)的傳輸速度是指交換機(jī)端口的數(shù)據(jù)交換速度。目前常見的有10Mbps、100Mbps、1000Mbps等幾類。除此之外，還有10GMbps交換機(jī)。

10M/100Mbps自適應(yīng)交換機(jī)適合工作組級(jí)別使用，純100Mbps或1000Mbps交換機(jī)一般應(yīng)用在部門級(jí)以上的應(yīng)用或骨干級(jí)別的應(yīng)用當(dāng)中。10GMbps的交換機(jī)主要用在電信等骨干網(wǎng)絡(luò)上，其他應(yīng)用很少涉及到。

三.    交換機(jī) : 背板帶寬

交換機(jī)的背板帶寬，是交換機(jī)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(biāo)志了交換機(jī)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(jī)的背板帶寬從幾Gbps到上百Gbps不等。一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，但同時(shí)設(shè)計(jì)成本也會(huì)越高。

一般來講，計(jì)算方法如下:

1）線速的背板帶寬

考察交換機(jī)上所有端口能提供的總帶寬。計(jì)算公式為端口數(shù)*相應(yīng)端口速率*2（全雙工模式）如果總帶寬≤標(biāo)稱背板帶寬，那么在背板帶寬上是線速的。

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×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱二層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第二層交換的時(shí)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×1.488Mpps+百兆端口數(shù)量*0.1488Mpps+其余類型端口數(shù)*相應(yīng)計(jì)算方法，如果這個(gè)速率能≤標(biāo)稱三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率，那么交換機(jī)在做第三層交換的時(shí)候可以做到線速。

四.    交換機(jī) : 包轉(zhuǎn)發(fā)率

包轉(zhuǎn)發(fā)率標(biāo)志了交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包能力的大小。單位一般位pps（包每秒），一般交換機(jī)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(jī)每秒可以轉(zhuǎn)發(fā)多少百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)包（Mpps），即交換機(jī)能同時(shí)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(jī)的交換能力。

決定包轉(zhuǎn)發(fā)率的一個(gè)重要指標(biāo)就是交換機(jī)的背板帶寬，背板帶寬標(biāo)志了交換機(jī)總的數(shù)據(jù)交換能力。一臺(tái)交換機(jī)的背板帶寬越高，所能處理數(shù)據(jù)的能力就越強(qiáng)，也就是包轉(zhuǎn)發(fā)率越高。

五.    交換機(jī) : MAC地址表

交換機(jī)之所以能夠直接對(duì)目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，而不是像集線器一樣以廣播方式對(duì)所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，最關(guān)鍵的技術(shù)就是交換機(jī)可以識(shí)別連在網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡MAC地址，并把它們放到一個(gè)叫做MAC地址表的地方。這個(gè)MAC地址表存放于交換機(jī)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(shí)，交換機(jī)就可在MAC地址表中查找這個(gè)MAC地址的節(jié)點(diǎn)位置，然后直接向這個(gè)位置的節(jié)點(diǎn)發(fā)送。所謂MAC地址數(shù)量是指交換機(jī)的MAC地址表中可以最多存儲(chǔ)的MAC地址數(shù)量，存儲(chǔ)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。

六.    交換機(jī) : 端口數(shù)量

交換機(jī)設(shè)備的端口數(shù)量是交換機(jī)最直觀的衡量因素，通常此參數(shù)是針對(duì)固定端口交換機(jī)而言，常見的標(biāo)準(zhǔn)的固定端口交換機(jī)端口數(shù)有8、12、16、24、48等幾種。而非標(biāo)準(zhǔn)的端口數(shù)主要有：4端口，5端口、10端口、12端口、20端口、22端口和32端口等。

固定端口交換機(jī)雖然相對(duì)來說價(jià)格便宜一些，但由于它只能提供有限的端口和固定類型的接口，因此，無論從可連接的用戶數(shù)量上，還是所從可使用的傳輸介質(zhì)上來講都具有一定的局限性，但這種交換機(jī)在工作組中應(yīng)用較多，一般適用于小型網(wǎng)絡(luò)、桌面交換環(huán)境。

七.    交換機(jī) : 傳輸模式

傳輸模式有全雙工，半雙工，全雙工/半雙工自適應(yīng)。

重點(diǎn)說明一下交換機(jī)的全雙工模式，是指交換機(jī)在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)也能夠接收數(shù)據(jù)，兩者同步進(jìn)行，這好像我們平時(shí)打電話一樣，說話的同時(shí)也能夠聽到對(duì)方的聲音。目前的交換機(jī)都支持全雙工。

全雙工的好處在于遲延小，速度快。

與全雙工密切對(duì)應(yīng)的另一個(gè)概念，那就是“半雙工”。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，半雙工會(huì)逐漸退出歷史舞臺(tái)。

八.    交換機(jī) : 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)

局域網(wǎng)（LAN）的結(jié)構(gòu)主要有三種類型：以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌環(huán)（Token Ring）、令牌總線(Token Bus)以及作為這三種網(wǎng)的骨干網(wǎng)光纖分布數(shù)據(jù)接口（FDDI）。它們所遵循的都是IEEE（美國(guó)電子電氣工程師協(xié)會(huì)）制定的以802開頭的標(biāo)準(zhǔn)。