以太网交换技术:静态交换和动态交换介绍

    以太网交换技术具有许多类型，各自宣传其具有不同的优点；通过简单的鼠标即可增加、移动和改变往来落的结构；比网桥和路由器更为有效地进行网络分段；为高性能工作站或服务器提供高宽带。网络管理者渴望采用这些技术，但是首先他们想了解各种以太网交换技术。当前有两种以太网交换技术：静态以太网交换和动态以太网交换。

    一、静态以太网交换

    静态以太网交换是为网络管理者通过软件来完成网络配置的增加、移动及改变而设计的。静态以太网交换工作与传统的共享式网络环境。所以称为“静态”是由于需要网络管理员的人工干预，既每次网络节点的移动和增加，网络管理员必须通过网络管理软件进行操作。一旦一次静态交换操作完成，用户或工作站将被移到一个新的共享网段，并且一直呆在那里直到另一次新的操作。

    静态交换允许网络管理员在一个HUB内将用户容易地从一个共享局域网总线移到另外一个共享局域网总线。如图1所示，集线器的以太网总线1是由工程部8台工作站共享的以太网网段。而以太网总线4是由市场部的工作站所共享（这些工作站在图中未标注）的网段，以上两个网段都是传统的共享局域网。当工程部某位工程师调至市场部，希望将其工作站连至市场部局域网段（以太网总线4）时，该如何操作？

图1

    对静态以太网交换，网络管理员只需通过网络管理工作站的集线器图形界面，用鼠标将调离的工程师工作站所对应的端口从总线1拉至总线4即可。这种改变只需几秒钟的时间。而传统的方法，则需网络管理员通过查线、拨号、重新布线等一系列的工作才能完成。显然，在网络结构需经常改变的场合，静态交换以太网极为适宜。静态交换不能改变带宽(性能), 用户唯一可以提高网络性能的方法是将工作站从拥挤的网段移到空闲的网段.只有动态以太网交换才可以增加标准以太网的带宽(性能).

  二、动态以太网交换　　

    动态以太网交换最初设计思路来源于电话网, 即在一个系统内同时按需存在许多点-点会话.动态以太网交换可以在不改变标准以太网节点设备的同时( 即工作站和服务器采用标准的以太网卡,驱动程序,电缆和应用程序),极大地提高网络的带宽. 其工作过程如下:交换机检查来自PC的数据包; 交换机识别该数据包的源地址和目的地址;交换机动态打开一专用的10Mbps链路,将包由源地址端口传送至目的地址端口.

    以图2为例,动态交换检查由A工作站发往B工作站的数据包,在A与B 之间动态建立一专用的10Mbps链路.显然,不象传统的共享以太网, 数据包不是发往网络上的所有工作站,而是对每一数据传输产生专用的10Mbps链路.而连接到动态交换上的工作站及服务器仍使用标准的以太网卡,驱动程序,电缆及应用程序.

图

    在动态交换的内部,标准以太网的冲突式网络存取机制(CSMA/CD)不再存在, 与以太网相依存的"冲突"显著变小或不复存在, 每一用户昀可独立享受局域网的全部带宽(以太网10Mbps),所有的数据包都通过专用的点对点10Mbps链路进行交换,因此以太网交换为诸如客户机/服务器应用,分布式数据库,图像处理,CAD,甚至多媒体等数据密集型网络应用提供了足够的带宽.因为数据不昌传送到所有的端口,网络也难以被窃听,所以动态交换环境比共享式以太网更加安全.

    动态交换同时检查所有数据包,同时开辟许多的10Mbps 专用链路以完成并行的数据通信.这样在任何时间内可以存在许多专用的源-目的以太网. 动态交换以太网的这种并行的,点对点特性与电话网相似,同时也与FTM相近.一旦一个独立的端口通信完成,动态交换释放此链路.因此,动态交换的带宽流量是按需的,这种按需带宽特性是ATM网的另一特性.但因动态以太网交换是建立在标准以太网基础上( 标准接口卡,驱动,电缆和应用) , 用户可以保留其在原有以太网上的投资和基础上, 获得像ATM一样的专用带宽及安全保密性.

三、以太网交换技术分类　　

    上面已讨论了动态交换和静态交换在功能和应用上的基本差异, 下面将着重讨论每种交换技术的两种实现方式:

    动态端口交换

    动态段交换　

    静态端口交换　

    静态模块交换

    对静态交换而言,模块交换和端口交换差别很小,它们可应用于相同的场合, 而对动态交换,段交换与端口交换的应用明显不同.

    1.动态端口交换

    动态端口交换的功能已在前面讲述过,每一端口联接到单一的工作站或服务器. 因为每一端口可被按需赋予一个独立的 10Mbps专用以太网链路,这样可以赋予每一工作站或服务器更高的网络带宽.

    2.动态段交换　　

    动态段交换与动态端口交换的功能相似,通过交换结构,按需提供专用的端口间10Mbps专用链路.每一动态段交换端口可以连接一个网段(即传统的共享以太网),而不只是一个工作站或服务.动态段交换通过对大量MAC地址的识别来完成此功能。用端口连结整个网段,可以使动态段交换取代现今分段网络中的路由器及网桥.

    如果网段A的用户在网段内发送数据包, 交换识别数据为本网段数据包而不允许这些数据包进入其它网段.但是如果网络段A的用户发送数据包到网络段B,则交换机识别那些传送至网段B的数据包,分配一专用的10Mbps链路，发送数据包到网段B的目的用户.网络分段,即将一个大的拥挤的网络分成一系列的小型网络,每一网络具有小的用户和小的流量.

    以前网络分段一般是通过网桥和路由器来实现的, 而采用动态段交换对网络分段比用网桥和路由器更优越,理由如下:

    (1)价低.

    (2)易管理,而路由器需要QSI协议中网络层的复杂网络管理.

    (3)更快速,因为交换只检测其数据包头中的源及目的地址, 而网桥及路由器则需检测整个包,这样交换所产生的时延比网桥及路由器小得多.

    3.静态端口交换　　

    静态端口交换允许网络管理员通过软件将用户工作站从一条共享以太网总线移到另一条，灵活地对网络进行增加,减少所需的交换模块订货量.例如,在网络上增加8个用户,他们工作于4个不同的部门,在4条不同的以太网总线上。所有这些用户可以采用一块单一的端口交换模块来实现.与此相比,以前则需购4 块新的模块并连到不同的总线,但每个新的模块的大部分端口是未用的,造成低效及浪费.

    4.静态模块交换　　

    静态模块交换也是由软件来实现网络的增加,移动和改变.与静态端口交换不同的是,静态模块交换是将整个模块(包括模块上的所有端口) 从一条共享总线移至另一条共享总线.