沈建苗
LAN交换机在网络食物链上的级别要比集线器高一些，当然价格也要贵一些，但应用得当，完全物有所值。
LAN交换机是一种智能集线器，它包括多条总线，并具有基本的路由功能。几条总线相互连接成交换矩阵（switching matrix）。视制造商的设计偏好和最终用户的应用需求等因素而定，交换矩阵的细节大不相同。
通过交换矩阵，LAN交换机能够同时支持多路点对点传输。LAN交换机读取帧头含有的地址信息后，按照需要，可以随时通过交换矩阵在入站端口到外站端口之间建立一条通路。
由于是点对点传输，因而不会像网桥和集线器那样出现共享总线上存在拥塞和冲突的问题。当然拥塞问题仍然存在，但大大得到了缓解，因为交换机内部有多条总线。
此外，取决于体系结构的细节，每条总线借助于多路复用方法，对传输容量进行细分，从而支持多条逻辑链路。为此，帧会在入站交换机端口进行缓冲（即在临时存储器当中排成队列），一旦有了可以使用的容量，就立即转发，同其它传输信号有关的其它帧交叉在一起。
这过程通常会得到进一步优化，即每个帧进行分段。片段经过包括多条互连总线的通路传输，并同其它传输信号有关的其它帧交叉在一起。
最后，片段由缓冲器集合起来，在出站端口重新装配，然后转发给目的设备。
随便说一下，不是所有交换机都会对帧进行分段。较小的分段允许更多用户可以共享交换矩阵，而较大的帧传输效率更高、速率更高，因为交换机要处理的帧头比较少。生活处处需要折衷，这就是优化的本质。
交换机的工作方式分两种：直通或存储转发。在直通模式下，交换机读取帧头里面的目的地址后，立即通过交换矩阵一位接一位地传输数据。直接方式速度快、成本低。
而在存储转发模式下，交换机集合整个帧后，会在转发之前检查有无错误，可能首先会对其进行分段。虽然存储转发模式比直通模式速度慢、成本高，但减小了传播错误帧的可能性，因而提高了总吞吐量。生活同样处处需要折衷。
与网桥和集线器一样，交换机基于帧头里面的地址，在介质访问控制（MAC）层进行过滤。有些交换机还能基于IP地址过滤，因为为了提供数据流传输的可靠性，通常会在LAN帧内运行TCP/IP。
注意：虽然就缓解拥塞和冲突以及提高吞吐量的能力而言，交换机较之网桥和集线器大为提高，但仍工作在OSI参考模块的第1层（物理层）和第2层（数据链路层）。
随便说一下，这种交换机无疑颇为常见，能够支持规模庞大或大量使用网络资源的工作组。恐怕更为常见的是，LAN交换机出现在骨干网应用中：它们通常用来互连工作组级集线器。
100Mbps交换机通过10条Mbps总线提供100Mbps的聚合带宽。如果考虑到很流行的100Base-T集线器和新问世的千兆以太网（GbE），照如今的标准来看，显得有点未尽其用。
千兆以太网（GbE）
1998年，IEEE最终把千兆以太网（GbE）定为802.3z。现在有两个版本，它们都与10/100Mbps以太网兼容。共享式千兆以太网（Shared GbE）又名1000Base-T，实质上是一种更高速率的10/100Base-T，共享总线速率为1Gbps。
其实，一些共享千兆以太网总线的速率可达数个Gbps。交换式千兆以太网(Switched GbE)其实可能需要聚合速率为数十个Gbps的交换矩阵，其实质上是更高速率的一种传统以太网交换机。
千兆以太网端口的运行速率可达1GbE，具有全双工（FDX）传输特性。虽然千兆以太网与10/100Mbps以太网向后兼容，但除了原始速率外还存在几个不同之处，而且确实需要叉车式升级（forklift upgrade）。
其中一个不同之处就是帧的大小。考虑到传播延迟，最小帧大小直接关系冲突控制。
你可能会记得，10Mbps以太网明确最小帧为64字节，而这个帧大小在100Mbps以太网当中并没有变。但在1Gbps以太网中必须变化，因为1Gbps以太网的时钟速率要比原始以太网快100倍。
所以，千兆以太网明确最小帧大小为512字节，这为传输设备提供了更多的时间，万一遇到拥塞情形，就能收到冲突通知。
一些制造商还提高了最大帧大小，以便适应长达9000字节的超大帧（jumbo frame）。这种非标准方法提高了网络GbE设备之间传输的效率，但要求在跟基于标准的设备和网络接合时进行分段和装配过程。
注意：IEEE标准委员会讨论超大帧已有一些年头，但尚未正式加入到规范当中。
传输介质方面也有一些不同。不出所料，焦点在于光纤。不用中继器，多模光纤（MMF）最远可以支持550米的GbE传输，而单模光纤（SMF）可以远至5千米。
虽然当初5类和超5类UTP是为100Base-T而开发，但质量更好的线缆若采用四对线结构，支持GbE的距离仍可以达到25米。最终规范悬而未决的6类线专门用于GbE。6类线会有两种：屏蔽金属箔双绞线（SFTP）和屏蔽双绞线（ScTP）。
那么，GbE适用何种于应用呢？正如人们所料，GbE目前适用于骨干网，被用来缓解交换机间和集线器间速率为10/100Mbps的流量的拥塞问题。
GbE还适用于带宽非常密集型的桌面应用如计算机辅助设备（CAD），但如今这种情况非常少见。GbE还适用于城域网(MAN）领域。
大都市区的许多服务提供商已开始为大企业提供本地以太网服务，这些大企业的多个站点需要把多个以太网联成网络。假定所有主体流量都经过以太网，在都市区利用本地以太网方式联网显然要比投入开支难度颇大地加入帧中继或ATM更有优势。
IEEE现计划利用名为弹性分组环(RPR)的简化版SONET/SDH以大大降低难度。IEEE 802.17负责明确RPR的定义，RPR是专门面向GbE和10GbE的一种非SONET环体系结构。
RPR可能会以SONET的速率运行，保留SONET的帧结构，并提供类似SONET的转换时间，但不存在与SONET大量的网络管理功能有关的庞大开销。
文章来源：赛迪网
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